Главная              Синтезатор сетки частот               Заглавная №2

   

Синтезатор сетки частот.

     Приемопередающие устройства, имеющие переменную первую ПЧ (например, трансивер «UW3DI», приемник «Классик – Тест» - промежуточная частота 6…6,5 МГц) обладают рядом преимуществ. Однако они имеют в своем составе первый кварцевый гетеродин, требующий целой группы кварцев со строго определенными частотами, которые не так то просто достать, а с учетом WARC-диапазонов проблема ещё более усугубляется, что является несомненным минусом этих конструкций. Однако проблему можно решить без применения группы кварцев, использовав синтезатор сетки частот, предложенный в этой статье.

     Прототипом послужил синтезатор, описанный в [1]. Принцип его работы заключается в следующем. Стабилизация требующихся частот происходит при помощи простейшей петли ФАПЧ, позволяющей точно синхронизировать частоту автогенератора каким либо образцовым сигналом, частота которого близка к частоте автогенератора или кратному ей значению. В качестве генератора образцового сигнала в данном синтезаторе используется опорный гетеродин приёмника 500 кГц. При этом в спектре синхронизируемого автогенератора не будет содержаться составляющих, которые есть в спектре синхронизирующего сигнала. Характерной особенностью системы ФАПЧ является то, что в стационарном режиме имеется некоторая остаточная разность фаз, в то время как частоты образцового и синхронизируемого генераторов совпадают. Принципиальная электрическая схема синтезатора сетки частот показана на рисунке 1.

Рис.1. Принципиальная электрическая схема синтезатора сетки частот.

     Синтезатор вырабатывает частоты, используемые на различных диапазонах, которые указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Диапазон, МГц

1,9

3,5

7,0

10

14

18

21

24

28

28,5

29

Частота, МГц

8,0

10

13,5

16,5

8,0

12

15

18,5

22

22,5

23

     При подборе номиналов конденсаторов С27…С23 можно получить и другие стабильные частоты с сеткой 500 кГц в интервале 7,5…23,5 МГц при использовании одной катушки L3 с намоточными данными, указанными в тексте. При использовании дополнительных катушек с изменёнными намоточными данными в ту или иную сторону можно расширить частотный интервал до 5…31 МГц. Входной сигнал синтезатора от опорного гетеродина (на схеме не показан) используется амплитудой до двух вольт синусоидальной формы. Однако синхронизация генератора осуществляется до снижения амплитуды до 0,3 вольта. Выходной сигнал синтезатора составляет 1,7 вольта (амплитудное значение) на обоих выходах. Один выход синтезатора используется для подключения смесителя приёмника, а другой – для смесителя передающей приставки или цифровой шкалы, чем достигается хорошая развязка выходов.

     Входной сигнал частотой 500 кГц от образцового генератора (опорный гетеродин приёмника) поступает на каскад, выполненный на транзисторе VT1, на котором собран усилитель этой частоты. Этот каскад имеет высокое входное сопротивление, что мало шунтирует выход опорного кварцевого гетеродина. Диод VD1 пропускает только положительные составляющие усиленного сигнала. Кроме того, являясь нелинейным элементом, он способствует возникновению множества высших гармоник сигнала, которые необходимы для получения сетки частот, на которых, собственно, и будет происходить синхронизация сигнала. Далее положительные импульсы дифференцируются цепочкой С3, R5 - превращаются в очень короткие импульсы, их длительность не должна превышать половину периода синхронизируемого генератора. Германиевый диод VD2 закорачивает отрицательные остатки генерируемого продукта на корпус, тем самым улучает форму сигнала в целом (подчистка), приближая его форму к требуемой. Далее импульсный сигнал поступает на затвор транзистора VT2, на котором собран парафазный каскад. На его выходах присутствуют противофазные сигналы. Эти сигналы поступают на импульсный фазовый детектор на диодах VD4…VD7. Во время действия импульса эти диоды открываются, и конденсатор С9 на короткое время оказывается соединённым с выходом синхронизируемого генератора, сигнал с которого на фазовый детектор поступает через эмиттерный повторитель на транзисторе VT3. По отношению к некоторому первоначальному значению, задаваемому делителем на резисторах R9 и R10 (предварительное смещение на варикап VD8), напряжение на конденсаторе изменяется на значение напряжения, поступающего в данный момент с синхронизируемого генератора. Постоянная времени цепочки С7, R8, выбрана такой, чтобы в паузах между открывающими импульсами диоды VD4…VD7 были закрыты. Диод VD3 шунтирует выходы парафазного каскада, что благоприятно сказывается на симметричности противофазных сигналов, отрицательные импульсы обостряются и становятся идентичными по амплитуде и форме с импульсами положительной полярности, что хорошо заметно на осциллограммах. Осциллограмма импульсов снятая в точке соединения катодов диодов VD4, VD5 показана на рисунке 2, а в точке соединения анодов VD6, VD7 – на рисунке 3.

    

                Рис.2; 3. Осциллограммы импульсов.                                   Рис.4. Катушка L3.

     Ёмкость конденсатора С9 выбрана по допустимым пульсациям на выходе детектора. Поскольку в данном случае нагрузкой фазового детектора является весьма высокоомный прибор – варикап, то конденсатор небольшой ёмкости уже обеспечивает необходимую фильтрацию управляющего напряжения, при этом обеспечивается достаточное быстродействие работы петли ФАПЧ и расширяется диапазон вырабатываемых частот в верхней области при использовании одной и той же катушки.

    Синхронизируемый генератор выполнен на полевом транзисторе VT4 по схеме индуктивной трёхточки. Со стока транзистора синхронизированный сигнал поступает на сдвоенный эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторах VT5, VT6. С эмиттера VT5 сигнал подается на базу VT3 (петля ФАПЧ), а, так же, на смеситель приёмника. Сигнал, снятый с эмиттера VT6, используется для подачи на смеситель передающей приставки или на вход цифровой шкалы. Выбор вырабатываемых по диапазонам частот производится галетным переключателем (одно направление, одиннадцать положений) SA1.

    Работа синтезатора: Предположим, что после включения питания частоты образцового и синхронизируемого генераторов несколько отличаются. Тогда разность фаз двух сигналов будет непрерывно возрастать, а на выходе фазового детектора появится периодически изменяющееся напряжение, частота которого равна разности частот двух генераторов. Сглаженное конденсатором С9, это напряжение воздействует на варикап VD8 и тем самым на частоту синхронизируемого генератора. Вследствие этого форма выходного сигнала фазового детектора искажается и в нём появляется постоянная составляющая. Воздействуя на варикап, она уменьшает среднюю разность частот образцового и синхронизируемого генератора. Это, в свою очередь, вызывает ещё большее искажение сигнала на выходе фазового детектора и дальнейшее уменьшение расстройки генераторов. Конечный результат этого воздействия – стационарный режим синхронизации частоты генератора VT4 или, как его часто называют, режим удержания. Действительно, если теперь частота синхронизируемого сигнала изменится по какой-либо причине, то на выходе фазового детектора появится управляющее напряжение, которое устранит расстройку.

     Радиодетали: В синтезаторе применены широко распространенные радиодетали. Резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы типа КТ, КМ, КПК-МП, КТ4-21, КТ4-25, транзисторы КП302Б можно заменить КП307, КТ342А на К315А, КТ608Б на КТ603Б, КТ660Б. Дроссели L1 и L2 ДМ-0,1 250 мкГн ±5%. Их можно изготовить самостоятельно, намотав 100 витков провода ПЭЛ-0,16 внавал на резисторе МЛТ-0,5 номиналом 1 мОм. Варикап КВ109В можно заменить КВ109Г. Катушка L3 намотана на керамическом каркасе диаметром 12 мм и длиной 24мм (смотри рис. 4). Длина намотки 12 мм, отвод от четвёртого витка, считая от заземлённого вывода. Намотка производится посеребренным медным проводом диаметром 0,41 мм следующим образом: На отмеренной длине провода соответствующей четырём виткам делается загиб-петелька и пропаивается (отвод). Закрепляется нижний конец провода, далее ведётся намотка двумя проводами (диаметр второго провода – 0,6 мм). По окончании намотки конец обмотки рабочего провода закрепляется, а вспомогательный провод (ПЭЛ-0,6) удаляется. Витки обмотки укрепляются тремя дорожками синтетического клея шириной по 2 мм. Катушка получается намотанная с шагом на длине 12 мм. Требования по достижению стабильности вырабатываемой частоты, применяемые к генератору VT4, должны быть такими же, как и к стабильному ГПД (добротная катушка и конденсаторы, жесткость монтажа, хорошая экранировка, стабильное питание и др.). Для достижения хорошей чистоты спектра синтезатора его каскады желательно экранировать друг от друга.

     Настройка: Сначала подбирается номинал резистора R17 по максимуму сигнала на обоих выходах правильной синусоидальной формы. Сигнал образцового генератора при этом на вход не подается. Затем, переключая SA1 и подстраивая С17…С26 добиваются вырабатываемых генератором частот согласно таблицы 1. Далее подают на вход синтезатора сигнал образцового генератора и, подстраивая С17…С26, добиваются захвата им требуемых частот в разных положениях SA1. При этом сравнивают фактические осциллограммы с рисунками 2 и 3. Если имеются отличия, то, подбирая номиналы С3, R5 добиваются их идентичности. Если на нижних частотах захват и удержание частот происходит нормально, а на верхних нет, то следует подобрать номинал резистора R4, при этом происходит изменение режима работы VD1 (в более жестком режиме верхние гармоники будут иметь большую амплитуду). При необеспечении необходимого диапазона перекрытия по частоте (7,5…23,5 МГц) следует применить транзистор VT4 с большей крутизной и подобрать номинал резистора R14 по возможно наинизшей частоте генерации генератора VT4. Если в качестве варикапа применён прибор с большей максимальной (например, КВ102Г) емкостью, то полоса удержания генератора будет больше, но для получения более высоких частот придётся использовать отдельную катушку с меньшим числом витков.

Литература:

[1] Ю. Щербак. Синтезатор сетки частот. «Радио» - радиолюбителям. Под общей редакцией А.В. Гороховского, Москва, «Радио и связь», 1982 г. Массовая РАДИО библиотека. Выпуск 1038. Стр.56, 57.

Казахстан, Астана, Рубцов В.П. UN7BV, 25.11.2005г.

73!

 

 
     
Используются технологии uCoz