Реферат: В. С. Волков радиолюбительский измерительный прибор

В.С. Волков


РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР


© Издательство «Радио и связь», 1983


ПРЕДИСЛОВИЕ


При конструировании и налаживании разнообразных электронных устройств радиолюбителю-конструктору приходится проводить различные изме­рения. Большинство радиолюбителей располагают единственным измерительным прибором — тестером. Однако возможности тестера ограничены. Например, из­мерения емкости конденсаторов, индуктивности и добротности катушек, средне-квадратического значения высокочастотного сигнала, настройка высокочастот­ных трактов радиоприемников и передатчиков, налаживание импульсных уст­ройств и исследование переходных характеристик усилителей — все это требу­ет специальных измерительных приборов и генераторов.

В предлагаемой читателям брошюре описан комбинированный прибор, поз­воляющий совместно с электронным осциллографом и широкополосным вольт­метром проводить разнообразные измерения.

Прибор демонстрировался на 26-й Всесоюзной выставке творчества радио­любителей-конструкторов ДОСААФ. За его разработку автор был отмечен по­ощрительным призом выставки, а также награжден дипломом первой степени.

Следует отметить, что прибор прост в изготовлении и налаживании и ire содержит дефицитных радиодеталей. Несомненное достоинство прибора — его многофункциональность: генерация сигналов синусоидальной и прямоугольной формы, работа в режиме захвата частоты и волномера, измерение среднеквад-ратических значений высокочастотного сигнала, а также емкости конденсато­ров, добротности и индуктивности катушек.

Многофункциональность комбинированного прибора определяет порядок изложения материала в брошюре.

Отзывы о книге просим присылать по адресу: 101000, Москва, Почтамт, а/я 693, издательство «Радио и связь», Массовая радиобиблиотека.


Автор


^ НАЗНАЧЕНИЕ И

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРА


Прибор имеет четыре режима работы:

генерация сигналов синусоидальной формы в диапазоне частот 100 кГц — 36 МГц;

генерация сигналов прямоугольной формы в диапазоне частот 20 Гц — 2 МГц;

захват (синхронизация) частоты в диапазоне 0,1 — 7 МГц;

импульсная модуляция несущей частоты 0,1 — 36 МГц; модулирующей — 20 Гц — 2 МГц.

Дополнительно комбинированный прибор может работать как широкопо­лосный усилитель, широкополосный вольтметр, измеритель емкости конденса­торов и индуктивности катушек. Совместно с высокочастотным вольтметром данный прибор можно использовать для измерения добротности катушек ин­дуктивности.

Питается прибор от сети переменного тока напряжением 100 — 250 В, ча­стотой 50±0,5 Гц при содержании гармоник до 5%. Мощность, потребляемая прибором от сети, не превышает 3 Вт.

Прибор обеспечивает свои параметры через 10 мин после его включения и сохраняет их в течение 12 ч непрерывной работы.

Габаритные размеры прибора: 230X195x125 мм, масса не более 3 кг.


^ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА


Электрическая принципиальная схема прибора показана на рис. 1.

На транзисторе Т1 собран высокочастотный генератор по емкостной трех­точечной схеме. Перестройка частоты генерации плавно осуществляется кон­денсаторами переменной емкости С5 и С6, грубо — подключением параллельно переменным конденсаторов постоянной емкости СЗ и С4 с помощью .переклю­чателя В1. Диапазон генерации выбирается сменными катушками индуктивно­сти LI — L7, которые подключаются к гнездам Гн1 и Гн2. Следует заметить, что выполнение автогенератора по емкостной трехточечиюй схеме позволяет сравнительно просто осуществить (кварцевую стабилизацию частоты и тем самым на порядок увеличить стабильность и точность ее установки. Кварцевая ста­билизация частоты автогенератора осуществляется подключением к гнездам Гн1 и Гн2 вместо катушек кварцевых резонаторов.


Рис. 1

На транзисторе Т2 собран эмиттерный повторитель, предназначенный для согласования автогенератора с оконечным усилителем мощности, выполненным на высокочастотном транзисторе ТЗ. Отсутствие переходного конденсатора меж­ду автогенератором и эмиттерным повторителем улучшает частотную и фазо­вую характеристики устройства на самых низких частотах. Для уменьшения нестабильности частоты и амплитуды выходного сигнала генератора транзисторы Т1 и Т2 питаются от дополнительного стабилизатора, выполненного на дио­де Д1 и резисторе R4.

Выходной каскад высокочастотного генератора выполнен нерезонансным. Вместо контура в коллекторную цепь транзистора ^ ТЗ включено активное сопро­тивление — переменный резистор R8, который обеспечивает плавную регулиров­ку выходного сигнала. Регисторы R5 и R6 задают режим транзистора ТЗ по постоянному току, а резистор R7 повышает устойчивость его работы в области -высоких частот. Выходной каскад высокочастотного генератора охвачен отри­цательной обратной связью по току путем включения в его эмиттерную цепь резистора R9. Отрицательная обратная связь стабилизирует коэффициент уси­ления, расширяет полосу пропускания усилителя, а также увеличивает его вход-ное сопротивление, облегчая согласование между каскадами. Высокочастотный сигнал, снимаемый с переменного резистора R8, через разделительные конден­саторы С12 и С13 подается на высокочастотный разъем Ш1.

Амплитудный детектор выполнен по схеме удвоения напряжения на диодах Д2 и ДЗ. Для снижения погрешности измерения напряжения в низкочастотной части рабочего диапазона высокочастотного генератора конденсаторы С14 и С17 взяты довольно большой емкости. По высокой частоте они заблокированы слю­дяными конденсаторами С15 и С16 небольшой емкости. Резистор R10 линеари­зирует показания шкалы стрелочного индикатора, в качестве которого исполь­зуется микроамперметр магнитоэлектрической системы типа М24. Вольтметр зысокочастотного генератора предназначен для измерения среднеквадратических значений выходного сигнала и имеет только один предел измерения до 2 В.

На транзисторах Т5 — Т8 собран симметричный мультивибратор. Эммитерные иовторители на транзисторах Т5 и Т8 в схеме мультивибратора позволяют уменьшить длительность фронта и среза прямоугольного импульса, а также уве­личить его максимальную скважность и частоту следования. Частота следования мультивибратора определяется емкостью конденсаторов CP1 и СР2, которые под­ключаются к гнездам ГнЗ, Гн4 и Гн5, Гнб. Если требуются высокая стабиль­ность и точность установки частоты следования мультивибратора, то вместо конденсатора СР2 в гнездах Гн5 и Гнб включается кварцевый резонатор, а в гнездах ГнЗ и Гн4 — конденсатор обратной связи СР1.

На транзисторе Т4 собран формирователь импульсов, который работает в ключевом режиме. Назначение данного каскада состоит в том, чтобы сформиро-1зать импульс, приходящий с мультивибратора, и одновременно развязать его ют последующих каскадов, а также осуществить импульсную модуляцию в вы­ходном каскаде высокочастотного генератора. Последовательно-параллельная цепь С23, С21, С22 и R15 улучшает работу формирователя в области низких л высоких частот.

Питается прибор от промышленной сети переменного тока. В данном устрой­стве применяется стабилизация напряжения питания по переменному и постоян­ному току. Стабилизация по переменному току осуществляется феррорезонансным стабилизатором напряжения, в резонансный контур которого входят кон­денсатор С27 и первичная обмотка силового трансформатора Тр. Применение подобного устройства позволило етказаться от сетевого предохраните­ля, так как любое замыкание вторичной цепи трансформатора оказывает шунтирующее действие на резонансный контур. При этом колебания частотой 50 Гц срываются и напряжение на вторичных обмотках падает практически до нуля. Кроме того, нет необходимости применять переключатель первичной обмотки силового трансформатора на имеющееся напряжение промышленной сети, так как напряжение на вторичной обмотке трансформатора практически остает­ся постоянным при изменении напряжения питающей сети от 100 до 250 В.

На транзисторах Т9 и Т10 собран стабилизатор постоянного напряжения по­схеме стабилизатора компенсационного типа с последовательным включением; нагрузки. Применение в схеме стабилизатора транзисторов разной проводимости позволило отказаться от источника вспомогательного напряжения постоянного тока для питания транзистора Т10, а также использовать в качестве радиатора для охлаждения транзистора Т9 шасси прибора. Не менее важное достоинство данного стабилизатора — автоматическая защита от перегрузки.


^ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРИБОРА


ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ


При установке переключателя В2 в положение 4 (см. рис. 1) эмиттер-ная цепь транзистора ТЗ через резистор R9 и контакты переключателя В2.3 за­мыкается на землю. Таким образом транзистор ТЗ работает в схеме с общим, эмиттером.

В данном режиме прибор работает как генератор высокой частоты, широко­полосный усилитель или вольтметр, измеритель емкости конденсаторов, индук­тивности и добротности катушек.

^ Генератор высокой частоты. Выходной сигнал снимается с высокочастотного разъема Ш1; его значение контролируется по стрелочному индикатору СИ (см. рис. 1.) Плавная регулировка выходного сигнала осуществляется переменным резистором R8, а ступенчато — с помощью выносных аттенюаторов с фиксиро­ванной регулировкой затухания, конструкция и параметры которых приведены в в приложении.

Для снижения общей емкости монтажа, которая определяет верхний пре­дел частоты перестройки автогенератора, было решено не устанавливать пере­ключателя для коммутации катушек индуктивности, а ограничиться установкой приборной колодки с гнездами Гн1 и Гн2. При этом переход с одного поддиа­пазона на другой осуществляется включением соответствующей катушки индук­тивности или кварцевого резонатора в эти гнезда. Такое решение позволило» упростить конструкцию прибора, уменьшить его габариты и массу.

В табл. 1 приведены индуктивности контурных катушек и параметры выход­ного сигнала. К параметрам выходного сигнала относятся: частота перестройки: каждого поддиапазона, погрешность установки частоты, а также максимальное значение сигнала, которое можно получить с выхода генератора на каждом, поддиапазоне.

Емкость контура автогенератора при подключенных дополнительных кон­денсаторах СЗ и С4 можно рассчитать по формуле

Ск= (С3+ С5) (С4+ С6)/ (С3+ С4+ С5+ С6), (1)

а без их подключения

CK=C5C6/(C5+C6). (2)

Учитывая, что С5 и С6 — конденсаторы переменной емкости и могут принимать. любые значения от 12 до 495 пФ, и предполагая, чгэ емкость монтажа См данной конструкции составит приблизительно 40 пФ, можно, используя формулу

(3)


Таблица 1
^ Диапазон частот МГц

Погрешность

установки частоты, %

Выходное напря­жение, В

Индуктивность катушки, мкГн

Примечание

0 24 — 0,33

+0,5

2

1000

СЗ, С4

0,328 — 0,44

+0,5

2

466

СЗ. С4

0,44 — 0,64

+0,5

2

466




0,6 — 0,84

+0,5

2

105

СЗ, С4

0,8 — 1,6

+0,5

2

105




1,5 — 4,2

+0,5

2

30,1




3.4 — 7,9

+0,5

1,5

6,8




7,5 — 17,1

+0,5

1,1.

1,5




16.1 — 36,1

+ 1

0,35

0,34





определить коэффициент перекрытия по частоте любого поддиапазона, т. е. узнать соотношение между максимальной и минимальной частотами, на которые может быть настроен данный контур автогенератора, а также узнать требуемое число катушек индуктивности для перекрытия всего частотного диапазона. Ин­дуктивность контурных катушек каждого поддиапазона можно оассчитать по формуле

(4)

где Ск — емкость контура соответствующего поддиапазона, пФ; f — частота на­стройки автогенератора, МГц; LK — индуктивность контурной катушки, мкГн.

^ Широкополосный усилитель. Для поддержания такого режима нужно уста­новить минимальную емкость переменных конденсаторов С5 и Сб. Переключа­телем В1 отключить конденсаторы СЗ и С4 от входа усилителя. На гнезда Гн1 и Гн2 следует подавать, а с разъема Ш1 снимать усиленный сигнал. Коэффици­ент усиления усилителя по напряжению составляет 2 — 2,5 раза, полоса пропус­кания (на уровне 3 дБ) 20 Гц — 30 МГц. Максимальное значение выходного сигнала на нагрузке 75 Ом и длине коаксиального кабеля того же волнового сопротивления, равного 2 м, не менее 2 В.

^ Широкополосный вольтметр. Коммутация входных цепей та же, что и у широкополосного усилителя. Входное напряжение, измеряемое вольтметром, от­считывается по стрелочному индикатору. Диапазон измеряемых напряжений 0,1 — 2,0 В в полосе частот 200 Гц — 20 МГц. Входное сопротивление вольтметра составляет 20 кОм, погрешность измерения напряжения среднеквадратического сигнала ±5%.

^ Измеритель емкости конденсаторов, индуктивности и добротности катушек. В этом режиме в гнезда Гн1 и Гн2 устанавливается кварцевый резонатор или катушка индуктивности, гнезда Гн9 и Гн10 соединяют перемычкой (см. рис. 1). Следует заметить, что перемычку между указанными гнездами устанавливают только в режиме измерителя емкости конденсаторов, индуктивности и добротно­сти катушек. Во всех остальных режимах измерений перемычка отсутствует.

К выходу ^ Ш2 нужно подсоединить внешний широкополосный вольтметр с высоким входным сопротивлением.

Цепь R11, С18, С19 в данной конструкции является делителем напряжения. Резистор R11 подборный и служит для компенсации остаточной индуктивности элементов конструкции и улучшения равномерности передачи напряжения во всем диапазоне частот.

Измерим емкость конденсатора Сx. Диапазон измеряемых емкостей 10 пФ — 0,01 мкФ.

Исследуемый конденсатор Сх подключим в гнезда Гн12 и Гн13, а катушку с известной индуктивностью — в гнезда Гн8 и Гн11. Перестраивая частоту ге­нератора, установим максимальное показание внешнего вольтметра, подключен­ного к разъему Ш2. Максимальное показание вольтметра можно уточнить под­стройкой конденсатора переменной емкости С20. В том случае, когда к гнездам Гн1 и Гн2 подключен кварцевый резонатор, максимальное отклонение стрелоч­ного индикатора вольметра осуществляется установкой резонансной частоты конденсатором переменной емкости С20 (разумеется, когда резонансная частота контура Lx, C20 + CX совпадает с частотой генерации кварцевого резонатора).

Емкость исследуемого конденсатора вычисляют по формуле

Cx= 25330/(Lf2)-C20, (5)

где L — индуктивность образцовой катушки, мкГн; f — установленная частота, МГц; Сх и С20 — емкость конденсатора, пФ.

Сделаем несколько замечаний относительно приведенной формулы. При ма­лых емкостях конденсатора Сх<1000 пФ измерения целесообразно проводить на высоких частотах генерации f>1 МГц. При емкости конденсатора Сх = 1000 пФ погрешность вычислений Сх по данному выражению составит 50%. При малых емкостях конденсатора Сх и f>l МГц относительная точность фор­мулы

6[%]=50(Сx/1000)2. (6)

При больших емкостях Сх> 1000 пФ измерения следует производить на низких частотах генерации (f<250 кГц). При больших емкостях конденсатора Сх и частоте настройки ниже 250 кГц относительная точность формулы (5)

б[%]=50(1000/Сх)2. (7)

Измерим индуктивность катушек. Диапазон измерения индуктивностей кату­шек 1 мкГн — 0,3 Гн.

В гнездах Гн8 и Гн11 установим исследуемую катушку Lx, а в гнезда Гн12 и Гн13 — образцовый конденсатор Сэ. Перестраивая частоту генератора, следует установить максимальное показание внешнего вольтметра. Максималь­ное показание вольтметра можно уточнять подстройкой конденсатора перемен­ной емкости С20, емкость которого может меняться от 10 до 150 пФ. Индуктив­ность катушки Lx рассчитываем по ранее приведенной формуле (4). Здесь С=С20 + СЭ.

Измерим добротность катушек индуктивности Lx.

Измеритель добротности представляет собой последовательный колебатель­ный контур, состоящий из измерительного конденсатора переменной емкости С20 и исследуемой катушки индуктивности Lx. При резонансе в контуре, образованном перечисленными элементами, напряжение на измерительном конденсаторе С20 будет

Uc=U0/(wCrL), (8)

где Uo — напряжение после емкостного делителя; С — емкость конденсатора С20, при которой было измерено напряжение; Г-L — активное сопротивление катушки индуктивности; со — круговая частота. При резонансе в контуре

1/(wС)=wLx, (9)

следовательно,

Q = wLx/rL= 1/wCrL=UC/U0. (10)

Если напряжение высокой частоты на делителе напряжения поддерживать постоянным по внутреннему вольтметру, то показания внешнего вольтметра, из­меряющего напряжение на конденсаторе С20, будут пропорциональны эффектив­ной добротности катушки индуктивности Lx. Таким образом, измеряя напряже­ние переменного тока на конденсаторе С20, можно определить эффективную добротность катушки индуктивности, а шкалу внешнего вольтметра проградуи- » ровать в единицах добротности. Например, пусть напряжение высокочастотного генератора на входе делителя выставлено по внутреннему вольтметру и равно 1 В, а при резонансе в контуре на конденсаторе С20 напряжение, измеренное внешним вольтметром, равно 25 В. Тогда, зная коэффициент ослабления дели­теля k-10, можно определить эффективную добротность испытываемой катушки:

Q = UCk/U0= 25*10/1=250. (11)

Истинную добротность QИCT вычисляют по следующим формулам

QИCT= Q/(l-w2LxC0) или QИCT= Q(C+C0)/C, (12)

где w — частота, на которой производится измерение; Со — собственная емкость катушки; Lx — индуктивность катушки; С — емкость конденсатора С20, при ко­торой была измерена эффективная добротность.

Практически при измерениях с максимальной емкостью конденсатора С20 расхождение между истинной и эффективной добротностью не превышает 10%. Для измерения собственной емкости катушки нужно выставить 20 пФ на изме­рительном конденсаторе С20, затем настроить контур в резонанс перестройкой частоты высокочастотного генератора. Перестроив частоту высокочастотного генератора, в 2 раза «иже, снова подстроить измерительный контур в резонанс конденсатором С20, добиваясь максимального показания внешнего лампового вольтметра.

Собственную емкость катушки можно рассчитать по формуле

С0=(С2Р-4С1Р)/3, (13)

где

С2р = 104-С2/(104+ С2),

C1p=104*C1/(104+ C1);

C1p и С2Р — емкости измери­тельного конденсатора С20 при первом и втором значениях частоты, пФ.

Методом расстройки частоты можно сразу определить истинную доброт­ность катушки Lx. Измерение добротности катушки желательно проводить на рабочей частоте контура, в который она входит. Изменяя емкость конденсатора С20 и подключая дополнительные конденсаторы в гнезда Гн12 и Гн13, если ее недостаточно, добиться максимального показания внешнего вольтметра на частоте fо Изменяя частоту высокочастотного генератора относительно fo, найти две частоты настройки, при которых Uci = UC2 = 0,7Ue0. Истинная добротность контура

(14)


^ ИМПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

В этом режиме переключатель В2 следует установить в положение 2. Конденсаторы СЗ и С4 отключить переключателем В1 от конденсаторов С5 и С6, а их емкость установить минимальной. В данном режиме работают мульти­вибратор, собранный на импульсных высокочастотных транзисторах Т5-Т8, транзисторный ключ Т4 и транзисторы Т1 - ТЗ, которые используются как уси­лители тока и напряжения. Выходной сигнал снимается с высокочастотного разъема Ш1 и может плавно регулироваться переменным резистором R8, а ступенчато-выносными широкополосными аттенюаторами.

В данном режиме комбинированный прибор работает как импульсный изме­рительный генератор импульсов различной частоты следования и скважности. Возможны внешний запуск или синхронизация от внешнего источника, а также стабилизация частоты следования на гармониках и субгармониках кварцевых резонаторов. Частота следования импульсов при параметрической стабилизации частоты составляет 20 Гц-1 МГц при нестабильности частоты ±2-10-4. Ча­стота следования импульсов с кварцевой стабилизацией частоты 5 кГц-2 МГц, при нестабильности частоты +2-10-6. Максимальное значение выходного сигна­ла на нагрузке 75 Ом и длине коаксиального кабеля 2 м того же волнового сопротивления не менее 4 В. Если в гнезда ГнЗ-Гнб установить внешние раз­делительные конденсаторы СР1 и Ср2, период следования импульсов можно рас­считать по формуле

T=1/f = 0,33(СР1+ СР2), (15)

где СРЬ СР2-емкости разрядных конденсаторов, мкФ; Т - период следования импульсов, мс. При равенстве емкостей разрядных конденсаторов на выходе генератора наблюдаются импульсы типа «меандр». Изменяя емкость разрядных конденсаторов и их соотношение, можно регулировать частоту следования им-пульсов и их скважность.

В режиме синхронизации и деления внешней частоты следования импульс­ный или синусоидальный сигнал частотой следования 20 Гц-10 МГц с внешнего генератора амплитудой не менее 1 В подается на гнездо Гн5 и массу прибора. В гнезда Гнб включают разрядные конденсаторы СР1 и СР2, общую емкость которых вычисляют по формуле

СР1+ СР2= 3060/f, (16)

где СР1, СР2 - емкость разрядных конденсаторов, пФ: f - частота синхро­низации (или после деления), МГц. Заметим, что для устойчивой синхрониза­ции и деления частоты следования внешнего источника сигнала общая емкость разрядных конденсаторов выбирается на 2-5% больше расчетной.

В режиме внешнего запуска следует отключить разрядные конденсаторы из приборных гнезд ГпЗ-Гнб, а на гнездо Гн5 подать сигнал с внешнего ге­нератора амплитудой не менее 0,2 В и частотой следования 20 ГЦ - 2 Ml ц.

При этом с выхода эмиттерного повторителя 75 (гнездо Гя7) может сни­маться сигнал синхронизации амплитудой более 1 В обратной полярности.

При работе на гармониках и субгармониках кварцевых резонаторов, т.е. когда требуются высокая стабильность и точность установки частоты следова­ния генератора импульсов, в гнезда Гн5 и Гиб включают кварцевый резона­тор, в гнездах ГнЗ и Гн4 — конденсатор обратной связи, емкость которого мож­но рассчитать по формуле

Cр1=1660/f, (17);

где f — частота кварцевого резонатора, его гармоники или субгармоники, МГц; Cpi — емкость конденсатора, пФ.

Здесь используется последовательный резонанс пьезоэлемента. Применение разрядных конденсаторов со значительно большей расчетной емкостью позво­ляет осуществить работу мультивибратора на субгармониках кварцевого резо­натора, а значительно меньшей — на его гармониках. Это расширяет область применения кварцевых резонаторов в данном приборе. Установка в приборные гнезда ГнЗ — Гнб двух одинаковых по частоте кварцевых резонаторов исполь­зуется в тех случаях, когда требуются высокая точность и стабильность часто­ты повторения.


^ РЕЖИМ ЗАХВАТА ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ГЕНЕРАТОРА


В режиме захвата переключатель В2 следует установить в положе­ние 3. В гнезда Гн5 и Гнб включить кварцевый резонатор, а в гнезда ГнЗ и Гн4 — соответствующий разрядный конденсатор. После чего, включив в гнез­да Гн1 и Гн2 требуемую катушку индуктивности, настроить автогенератор блоком конденсаторов переменной емкости на кратную частоту мультивибрато­ра. В режиме захвата базовая цепь транзистора Т2 подключается к коллек­тору транзисторного ключа Т4 через резистор R12, а не непосредственно, как в режиме генератора прямоугольных импульсов. Когда транзисторный ключ находится в насыщении, базовая цепь автогенератора замыкается на землю последовательно с резистором R12. В режиме захвата удается синхронизиро­вать частоту автогенератора с частотой мультивибратора. В случае, когда часто­та автогенератора близка кратной частоте мультивибратора, происходит захват частоты автогенератора, стабильность и точность установки которой будут оп­ределяться параметрами кварцевого резонатора.

Подбором емкости разрядного конденсатора CPi с учетом формулы (17) можно захватиь частоту автогенератора на гармониках и субгармониках квар­цевого резонатора. Это значительно расширяет применение кварцевых резона­торов в данном приборе и позволяет получить кварцевые частоты следования высокочастотного генератора до 7 МГц.

^ ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ГЕНЕРАТОРЕ


В этом режиме нужно поставить переключатель рода работы В2 в положение 1 (см. рис. 1). В гнезда ГнЗ, Гн4 и Гн5, Гнб установить разряд­ные конденсаторы или кварцевый резонатор и соответевующий ему разрядный конденсатор в зависимости от выбранной частоты модуляции. В гнезда Гн1 и Гн2 подключаем контурную катушку или кварцевый резонатор в соответствии с выбранной частотой следования высокочастотного генератора. Блоком кон­денсаторов переменной емкости следует установить нужную частоту.

В данном режиме эмиттерная цепь транзистора ^ ТЗ соединяется последо­вательно с коллектором Т4. Поэтому когда напряжение сигнала на выходе мультивибратора близко к нулю, транзисторный ключ Т4 закрыт и транзистор ТЗ закрыт. И наоборот, при появлении сигнала на входе ключа он переходит в режим насыщения, а транзистор ТЗ начинает работать как усилитель мощ­ности. Таким образом в выходном каскаде высокочастотного генератора осуще­ствляется импульсная модуляция. При этом частота следования радиоимпуль­са и его длительность будут определяться параметрами сигнала, формируемо­го мультивибратором, а частота заполнения — частотой настройки высокоча-т стотного генератора.

Достоинства данного способа модуляции — его простота и возможность сохранения постоянного уровня модуляции при любом уровне выходного сиг­нала, что исключило необходимость установки измерителя глубины модуляции и удешевило прибор. Кроме того, устранилась паразитная частотная модуля­ция, которая обычно сопутствует амплитудной, если последняя осуществляется непосредственно в автогенераторе.

Возможна работа высокочастоного генератора в режиме внешней импульс­ной модуляции, синхронизации или деления частоты по методике, описанной в предыдущем параграфе.

^ Гетеродинный измеритель частоты. Важное достоинство данного прибора — возможность использования его как гетеродинного измерителя частоты. В дан­ном случае используются смесительные свойства выходного каскада ТЗ и широкий спектр прямоугольного импульса, имеющего значительное количест­во высокочастотных составляющих.

Исследуемый сигнал в зависимости от конкретных задач может подавать­ся либо на вход широкополосного усилителя (гнезда Гн1, Гн2), либо на вход транзистора Т6 (гнездо Гнб), а переключатель рода работы В2 должен нахо­диться в положении 1. К разъему Ш1 подключают низкоомные головные те­лефоны с внутренним сопротивлением около 130 Ом («Тон-1»). При совпа­дении частот исследуемого сигнала и высокочастотного генератора или квар-цованного мультивибратора, а также их гармоник, в головных телефонах будут прослушиваться нулевые биения, громкость которых можно регулировать пере­менным резистором R8. Многозначность частот настройки кварцованного муль­тивибратора или высокочастотного генератора создает возможность ошибки в установке гармоники, с которой колебания измеряемой частоты сигнала со­здают биения. Поэтому, приступая к измерениям, необходимо знать хотя бы приближенное значение измеряемой частоты, в противном случае следует из­менением настройки высокочастотного генератора или исследуемого генератора получить нулевые биения при двух соседних значениях частот настройки f1, f2 и определить искомую частоту fx расчетным путем:


fx= f1f2/(f1-f2) (18)

^ ВЫНОСНЫЕ ШИРОКОПОЛОСНЫЕ АТТЕНЮАТОРЫ

Для уменьшения выходного сигнала, поступающего от прибора в на­грузку, применяются выносные широкополосные аттенюаторы с фиксированной регулировкой затухания и резистивной связью между входом и выходом. По своим техническим характеристикам подобные аттенюаторы превосходят атте­нюаторы других типов в диапазоне частот от 0 до 50 МГц. Аттенюаторы, при­мененные в данной конструкции, выполнены как коаксиальные звенья с разным ослаблением (см. рис. 1). Первое звено имеет ослабление в 10 (20 Дб), второе в 100 (40 дБ) и третье в 1000 раз (60 дБ). Использование цепочечного включения коаксиальных звеньев позволяет получить полное затухание атте­нюатора в 106 раз (120 дБ) и обойтись без применения специального пере­ключателя, что значительно упростило конструкцию и свело к минимуму его частотную погрешность.

Аттенюатор предназначен для работы в коаксиальном тракте с волновым сопротивлением 75 Ом и имеет КСВн не более 1,3.


^ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИБОРА

Конструктивное исполнение комбинированного измерительного прибо­ра может быть любым в зависимости от возможностей и требований к нему радиоконструктора. У автора прибор выполнен в аллюминиевом кожухе от промышленного авометра типа Ц-315 (рис. 2).


250>1000>Рис. 2

Электрический монтаж прибора выполнен на двух шасси, в качестве ко­торых используются крышки кожуха авометра. Крышки замыкаются петле­вым фиксатором с замком и образуют единую конструкцию. При размыкании крышек открывается свободный доступ к монтажу обоих шасси.

На передней панели прибора расположены:

стрелочный микроамперметр;

колодки для подключения разрядных конденсаторов и кварцевых резо­наторов с гнездами ^ ПЭ и С;

ручка установки уровня выходного сигнала Рег. выхода;

ручка переключателя рода работы и выключения сети Род работы;

«олодка с гнездами для подключения контурных катушек и кварцевых ре­зонаторов L;

светодиод для индикации включения сети;

ручка отсчетного устройства блока конденсаторов переменной емкости вы­сокочастотного генератора Частота;

ручка отсчетного устройства измерительного конденсатора переменной ем­кости Емкость;

тумблер включения дополнительных конденсаторов обратной связи высо­кочастотного генератора С;

кроме того, между стрелочным индикатором и ручкой перестройки часто­ты высокочастотного генератора установлена опорная скоба, служащая для удобства установки в прибор катушек индуктивности, разрядных конденсато­ров и кварцевых резонаторов.

Для придания законченности внешнему виду на переднюю панель прибо­ра устанавливается фальшпанель, изготовленная из аллюминия толщиной 0,5 мм, которая крепится к ней посредством элементов крепления радиоде­талей.

С противоположной стороны передней панели, т. е. в крышке прибора, расположены все узлы и детали, ручки которых выведены на панель, а так­же печатная плата. Печатная плата с установленными на ней деталями мон­тажа крепится на зажимах микроамперметра с помощью гаек. На печатной плате расположены детали мультивибратора, формирователя, высокочастот­ного генератора и вольтметра.

Конденсаторы цепи обратной связи ^ СЗ, С4 смонтированы непосредствен­но на контактах тумблера В1, а резистор R12 — на контактах переключате­ля В2. Такое решение упрощает конструкцию прибора, а также уменьшает ме­ханические деформации монтажа в процессе эксплуатации прибора.

Блок конденсаторов переменной емкости С5, С6 — наиболее ответствен­ная деталь, от технических показателей которой зависит большинство пара­метров прибора. В данной конструкции применен конденсатор от радиоприем­ника «Рекорд» (старого выпуска), имеющий керамические опорные изоляторы статорных пластин, емкость которого перестраивается от 12 до 495 пФ.

Блок конденсаторов снабжен шкально-верньерным устройством с замед­лением 1 : 10. Частота высокочастотного генератора отсчитывается по шкалам, состоящим из двух лимбов — единиц и сотен, причем лиздб единиц состоит из диска на 100, а лимб сотен — на 50 равномерных делений. Таким образом, шкально-верньерное устройство имеет 5000 отсчетных точек. Требуемая часто­та генератора устанавливается по градуировочной книге, аналогично приме­няемой для установки частоты промышленного волномера типа ВГ-526. Та­кая система отсчета довольно громоздка, но зато окупается точностью изме­рения. Заметим, что такое конструктивное решение построения прибора оправ­дано только при наличии у радиолюбителя безлюфтовой червячной или шестере­ночной пары с замедлением не менее десяти, тогда, используя градуировочную книгу и учитывая знак погрешности ближайшей кварцованной точки выбран­ного поддиапазона, можно добиться высокой точности установки частоты ге­нератора (около 0,3%). Если вместо шкально-верньерного устройства исполь­зуется приблизительная шкала на каждый поддиапазон (ручка перестройки ча­стоты с отсчетной стрелкой крепится непосредственно на ось блока конденса­торов), точная установка частоты генератора производится по кварцованному мультивибратору.

Для быстрого пересчета установленной частоты прибора можно изгото­вить отсчетную линейку, устройство которой подобно логарифмической линей­ке. Линейка изготавливается из органического стекла, на которое наклеивает­ся лист чертежной бумаги, с предварительно нанесенными необходимыми от-счетными делениями. Сверху его накрывают второй полоской органического стекла несколько большей ширины, выступающие края полоски будут служить направляющими для перемещения движка, изготовленного также из органи­ческого стекла и имеющего отсчетную риску.

Конденсатор переменной емкости С20 для измерения добротности может быть любой конструкции, следует лишь иметь в виду, чтобы он был выпол­нен на высококачественном диэлектрике и имел необходимый диапазон пере­стройки емкости. Снабжение конденсатора верньерным устройством фрикцион­ного типа с замедлением 1 : 10 облегчает работу с прибором. Отсчетное уст­ройство измерительного конденсатора состоит из двух лимбов — лимба еди­ниц и лимба сотен, отсчет по которым аналогичен описанному в системе пе­рестройки частоты генератора.

Для разгрузки передней панели прибора выходной разъем и приборные гнезда Гн7 — Гн13 выведены на заднюю крышку. На заднюю крышку прибора крепятся силовой трансформатор, конденсатор С27, а также печатная плата выпрямителя и стабилизатора постоянного тока. Печатные платы измеритель­ного блока и блока питания здесь не приводятся, поскольку радиолюбители, как правило, изготавливают их самостоятельно в зависимости от наличия в их распоряжении конкретных типов деталей.

В приборе могут применяться детали любых типов, например, резисторы МЛТ, ВС, УЛМ и другие, мощностью, указанной на схеме. Резисторы вынос­ного аттенюатора должны быть типа БЛП или УЛИ (или типа ВС, но при этом частотная погрешность аттенюатора может возрасти). Следует учесть, что резисторы, применяемые в аттенюаторе, надо подбирать с возможно большей точностью. Потенциометр R8 должен быть типа СПО-2.

Конденсаторы С1, С7, С8, СП, С12, С21 типа КМ или КЛС, а конден­саторы СЗ, С4, С15, С16, CIS, C19, С23 должны быть типа КСО. Конденса­торы С14, С17 и С28 могут быть типа БМ или МБМ, а конденсатор ферро-резонансного стабилизатора С27 типа КБГ на рабочее напряжение не менее 600 В. В приборе по возможности следует применять малогабаритные электро­литические конденсаторы К50-6, К50-4, ЭТО.

Транзисторы П416Б могут быть заменены транзисторами ГТ308Б или П403. Транзистор П609А (ТЗ) можно заменить транзистором П608 или П605, что несколько сузит частотный диапазон ШУ в области верхних частот до 22 — 25 МГц, но все же будет достаточным для большинства измерений в радио­любительской практике. Транзистор П213 (Т9) можно заменить транзистором П214 или П215 с любым буквенным индексом, а транзистор МП 10 (Т10) — транзисторами МП11, МП37 или МП38.

Высокочастотные диоды Д10Б (Д2, ДЗ) можно заменить любыми высо­кочастотными германиевыми диодами, например Д18, Д2, Д9.

Силовой трансформатор собран на сердечнике Ш12Х25 и имеет следу­ющие данные: сетевая обмотка 1250 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм, а вторичная — 182 витка того же провода.

Контурные катушки высокочастотного генератора наматывают на каркасах с внешним диаметром 11 мм. Число витков каждой катушки при задан­ной индуктивности рассчитывают по формуле

(19)

где ^ D — средний диаметр витков провода, см; Ъ — длина намотки, см; L — индуктивность катушки, мкГн.

Индуктивности контурных катушек приведены в та