Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Radiocommunications civiles

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Un générateur de signaux haute fréquence est nécessaire lors de la réparation et du réglage des récepteurs radio et est donc très demandé. Les générateurs de laboratoire de fabrication soviétique disponibles sur le marché ont de bonnes caractéristiques, qui sont généralement redondantes à des fins amateurs, mais ils sont assez chers et nécessitent souvent des réparations avant utilisation. Les générateurs simples de fabricants étrangers sont encore plus chers et n'ont pas de paramètres élevés. Cela oblige les radioamateurs à fabriquer eux-mêmes de tels appareils.

Le générateur est conçu comme une alternative aux appareils industriels simples similaires au GRG-450B [1]. Il fonctionne dans toutes les bandes de diffusion ; sa production ne nécessite pas d'inducteurs de bobinage ni de configuration à forte intensité de main d'œuvre. L'appareil met en œuvre des gammes HF étendues, ce qui a permis d'abandonner un vernier mécanique complexe, un millivoltmètre intégré du signal de sortie et une modulation de fréquence. L'appareil est fabriqué à partir de pièces courantes bon marché que l'on peut trouver chez tout radioamateur qui répare des radios.

Une analyse de nombreuses conceptions amateurs de tels générateurs a révélé un certain nombre d'inconvénients communs qui les caractérisent : gamme de fréquences limitée (la plupart ne couvrent que les bandes LW, MW et HF) ; Un chevauchement important des fréquences dans les gammes de hautes fréquences rend difficile son réglage précis et conduit à la nécessité de fabriquer un vernier. Il est souvent nécessaire d'enrouler les inducteurs avec des prises. De plus, les descriptions de ces structures sont trop brèves, et souvent totalement absentes.

Il a été décidé de concevoir indépendamment un générateur de signaux haute fréquence qui répond aux exigences suivantes : un circuit et une conception extrêmement simples, des inducteurs sans prises, l'absence de composants mécaniques fabriqués indépendamment, un fonctionnement dans toutes les bandes de diffusion, y compris VHF, bandes étendues et électriques. vernier. Une sortie coaxiale de 50 ohms est souhaitable.

Таблица

¹⁾ A la sortie coaxiale avec une résistance de charge de 50 Ohms, la valeur efficace.
²⁾ Avec le condensateur variable déconnecté et la tension aux bornes du varicap 0...5 V.

À la suite de tests de nombreuses solutions techniques et d'améliorations répétées, l'appareil décrit ci-dessous est apparu. Les plages de fréquences qu'il génère sont indiquées dans le tableau. La précision du réglage de la fréquence du générateur n'est pas pire que ±2 kHz à une fréquence de 10 MHz et ±10 kHz à une fréquence de 100 MHz. Son décalage par heure de fonctionnement (après une heure d'échauffement) ne dépasse pas 0,2 kHz à une fréquence de 10 MHz et 10 kHz à une fréquence de 100 MHz. Le même tableau indique les valeurs maximales de tension de sortie effective dans chaque plage. La non-linéarité de l'échelle du millivoltmètre ne dépasse pas 20 %. Tension d'alimentation - 7,5...15 V. Le circuit générateur de signal est illustré à la Fig. 1.

Riz. 1. Circuit générateur de signaux (cliquez pour agrandir)

En règle générale, les générateurs dotés d'une connexion point à point d'un circuit oscillant, capables de fonctionner à des fréquences supérieures à 100 MHz, génèrent une onde carrée déformée plutôt qu'une onde sinusoïdale dans la plage des ondes moyennes. Pour réduire la distorsion, un changement significatif des modes de fonctionnement des éléments actifs du générateur est nécessaire en fonction de la fréquence. Le signal de l'oscillateur maître utilisé dans le dispositif décrit avec des transistors à effet de champ et bipolaires connectés en série avec du courant continu [2] présente beaucoup moins de distorsion. Ils peuvent être réduits en ajustant le mode de fonctionnement du seul transistor bipolaire.

Dans les plages de basses fréquences, le mode de fonctionnement du transistor VT2 est défini par les résistances R1 et R9 connectées en série. Avec le passage aux gammes haute fréquence, le commutateur SA1.2 ferme la résistance R1. Pour augmenter la raideur de la caractéristique du transistor à effet de champ VT1, une polarisation constante égale à la moitié de la tension d'alimentation est appliquée à sa grille. La tension d'alimentation de l'oscillateur maître est stabilisée par le stabilisateur intégré DA1. La résistance R10 sert de charge minimale du stabilisateur, sans laquelle sa tension de sortie est obstruée par du bruit.

Des selfs industrielles ont été utilisées comme inductances L1-L10 de l'oscillateur maître. Ils sont commutés par le commutateur SA1.1. Dans la gamme VHF2, l'inductance L11 est un morceau de fil d'environ 75 mm de long reliant l'interrupteur au circuit imprimé.

L'écart de l'inductance réelle de l'inducteur par rapport à celle nominale peut être assez important, de sorte que les limites de plage sont sélectionnées avec un certain chevauchement pour éliminer leur installation fastidieuse. Les limites de plage indiquées dans le tableau ont été obtenues sans aucune sélection de selfs. Il est préférable d'utiliser des grosses selfs, la stabilité de l'inductance (et donc de la fréquence générée) est supérieure à celle des petites.

Pour régler la fréquence, l'appareil utilise un condensateur variable à trois sections avec une boîte de vitesses, utilisé dans les radios Ocean, les radios Melodiya et bien d'autres. Pour garantir que son corps n'a pas de contact électrique avec le corps de l'appareil, il est fixé à l'intérieur de celui-ci grâce à un joint isolant. Cela a permis de connecter une section du condensateur en série avec deux autres connectées en parallèle. C'est ainsi que les bandes HF étendues sont mises en œuvre. Dans les gammes DV, SV1 et SV2, où un chevauchement de fréquence important est requis, l'interrupteur SA1.2 relie le boîtier du condensateur variable au fil commun. Dans les gammes KV6, VHF1 et VHF2, le condensateur variable est désactivé à l'aide de l'interrupteur SA2. Lorsque l'interrupteur est fermé, la fréquence de génération stable ne dépasse pas 37 MHz.

Un circuit composé d'une matrice varicap VD1, des condensateurs C6, C9 et de la résistance R6 est connecté en parallèle au condensateur variable, servant de modulateur de fréquence, de vernier électrique et, lorsque le condensateur variable est déconnecté, d'élément de réglage principal. Étant donné que l'amplitude de la tension haute fréquence sur le circuit oscillatoire atteint plusieurs volts, les varicaps connectés en contre-série de la matrice introduisent beaucoup moins de distorsion qu'un seul varicap n'introduirait. La tension d'accord pour les varicaps de la matrice VD1 provient de la résistance variable R5. La résistance R2 linéarise quelque peu l'échelle de réglage.

Le signal de modulation de fréquence du générateur est fourni au connecteur XS1 depuis n'importe quelle source externe. Lors de la configuration et de la vérification d'un récepteur radio AM, la conversion de la modulation de fréquence en modulation d'amplitude se produit en son sein en raison de l'irrégularité de la réponse en fréquence de la partie pré-détecteur du chemin de réception. Vous pouvez observer le signal AM sur le dernier circuit IF du récepteur à l'aide d'un oscilloscope. Cette solution n'est pas toujours acceptable, mais de simples modulateurs d'amplitude utilisés dans les conceptions amateurs de générateurs de mesure créent une forte modulation de fréquence parasite même sur les bandes HF basse fréquence, ce qui rend presque impossible leur utilisation aux fins prévues. Lors de l'utilisation de l'appareil comme générateur de fréquence de balayage, une tension en dents de scie est appliquée au connecteur XS2.

L'oscillateur maître est connecté au suiveur de sortie du transistor VT4 via le condensateur C12, dont la capacité extrêmement faible réduit l'influence de la charge sur la fréquence générée et une diminution de l'amplitude de la tension de sortie aux fréquences supérieures à 30 MHz. Pour éliminer partiellement la diminution d'amplitude aux basses fréquences, le condensateur C12 est contourné par le circuit R11C14. Un simple émetteur-suiveur doté d'un transistor bipolaire à haute impédance de sortie s'est avéré être la solution la plus appropriée pour un tel dispositif à large bande. L'influence de la charge sur la fréquence est comparable à celle d'une source suiveuse sur un transistor à effet de champ, et la dépendance de l'amplitude à la fréquence est bien moindre. L'utilisation d'étages tampons supplémentaires n'a fait qu'aggraver l'isolement. Pour assurer une bonne isolation dans les gammes DV-HF, le transistor VT4 doit avoir un coefficient de transfert de courant élevé, et dans les gammes VHF, des capacités interélectrodes extrêmement faibles.

La sortie du répéteur est connectée à la borne XT1.4, qui est principalement destinée au raccordement d'un fréquencemètre, ce qui entraîne une légère diminution de la tension de sortie. La résistance interne de cette sortie sur les gammes HF est d'environ 120 Ohms, la tension de sortie est supérieure à 1 V. Un indicateur de présence de tension RF à la sortie du répéteur est implémenté sur les diodes VD2, VD3, le transistor VT3 et la LED HL1.

Du moteur de la résistance variable R18, qui sert de régulateur de tension de sortie, le signal va au diviseur R19R20, qui, en plus d'une isolation supplémentaire du générateur et de la charge, fournit une impédance de sortie de la sortie coaxiale (connecteur XW1 ) sur les gammes HF, proche de 50 Ohms. En VHF, il descend à 20 ohms.

Le décalage de fréquence lors du changement de position du moteur R18 de la position supérieure selon le schéma vers la position inférieure atteint 70...100 kHz à une fréquence de 100 MHz sans charge et avec une charge connectée de 50 Ohms - pas plus supérieure à 2 kHz (à la même fréquence).

Pour mesurer la tension de sortie, le connecteur XW1 dispose d'un détecteur composé des résistances R15, R17, de la diode VD4 et du condensateur C17. Avec un voltmètre numérique externe ou un multimètre en mode voltmètre connecté aux broches XT 1.3 (plus) et XT1.1 (moins), il forme un millivoltmètre de la valeur efficace de la tension de sortie du générateur. Pour obtenir une échelle plus linéaire, une tension de polarisation constante de 4 V est appliquée à la diode VD1, qui est réglée avec une résistance ajustable multitours R17.

Le voltmètre externe doit avoir une limite de mesure de 2 V. Dans ce cas, un sera constamment affiché dans le chiffre de poids fort de son indicateur, et la tension de sortie mesurée en millivolts sera affichée dans les chiffres de poids faible. La tension minimale mesurée est d'environ 20 mV. Au-dessus de 100 mV, les lectures seront légèrement plus élevées. A une tension de 200 mV, l'erreur atteint 20 %.

Le générateur est alimenté par une source de tension continue stabilisée de 7...15 V ou par une batterie. Avec une alimentation non stabilisée, le signal haute fréquence généré sera inévitablement modulé à une fréquence de 100 Hz.

L'installation du générateur doit être abordée avec beaucoup de prudence, la stabilité de ses paramètres en dépend. La plupart des pièces sont installées sur une carte de circuit imprimé en matériau isolant recouvert d'une feuille sur les deux faces, illustrée à la Fig. 2.

Riz. 2. Circuit imprimé en matériau isolant recouvert des deux côtés

Riz. 3. Emplacement des pièces sur la carte

La disposition des pièces sur la carte est illustrée à la Fig. 3. Les zones de feuille du fil commun des deux côtés de la carte sont reliées entre elles par des cavaliers soudés dans les trous illustrés remplis. Après installation, les éléments du répéteur de sortie sont recouverts de part et d'autre de la carte d'écrans métalliques dont les contours sont représentés en pointillés. Ces écrans doivent être solidement connectés à la feuille du fil commun par soudure sur le pourtour. Dans l'écran situé du côté des conducteurs imprimés, au dessus de la plage de contact à laquelle est connecté l'émetteur du transistor VT4, se trouve un trou par lequel passe une broche en cuivre soudée à cette plage. Ensuite, l'âme centrale du câble coaxial y est soudée, allant à la résistance variable R18 et au condensateur C18. La tresse du câble est reliée au blindage du répéteur.

Le générateur utilise principalement des résistances fixes et des condensateurs pour montage en surface de taille standard 0805. Les résistances R19 et R20 sont MLT-0,125. Le condensateur C3 est un oxyde à faible ESR, C7 est un oxyde de tantale K53-19 ou similaire. Les inducteurs L1-L10 sont des selfs standard, de préférence des séries domestiques DPM, DP2. Par rapport aux produits importés, ils présentent un écart d'inductance nettement plus faible par rapport à la valeur nominale et un facteur de qualité plus élevé.

Si vous ne disposez pas d'une self du calibre requis, vous pouvez fabriquer vous-même la bobine L10 en enroulant huit tours de fil d'un diamètre de 0,08 mm autour d'une résistance MLT-0,125 d'une résistance d'au moins 1 MOhm. Un morceau de fil central rigide d'un câble coaxial d'environ 11 mm de long est utilisé comme inductance L75.

Les condensateurs variables à trois sections avec réducteur sont extrêmement courants, mais s'il n'y en a pas, un à deux sections peut être utilisé. Dans ce cas, le corps du condensateur est connecté au corps du dispositif, et chaque section est connectée via un interrupteur séparé, et l'une des sections est connectée via un condensateur extensible. Il est beaucoup plus difficile de contrôler un appareil doté d'un tel condensateur variable.

Commutateur SA1 - PM 11P2N ; des commutateurs similaires de la série PG3 ou P2G3 sont également applicables. Commutateur SA2 - MT1. La résistance variable R18 est SP3-9b et il n'est pas recommandé de la remplacer par une résistance variable d'un autre type. Si aucune résistance variable avec la valeur nominale indiquée dans le schéma n'est trouvée, vous pouvez la remplacer par une valeur nominale inférieure, mais en même temps, vous devez augmenter la résistance de la résistance R16 afin que la résistance totale des connexions en parallèle les résistances R16 et R18 restent inchangées. Résistance variable R5 - tout type, R17 - trimmer multitours importé 3296.

Les diodes GD407A peuvent être remplacées par D311, D18 et la diode 1 N4007 peut être remplacée par n'importe quel redresseur. Au lieu de la matrice varicap KVS111A, il est permis d'utiliser KVS111B et au lieu de 3AR4UC10 - n'importe quelle LED rouge.

L'oscillateur maître est insensible aux types de transistors utilisés. Le transistor à effet de champ KP303I peut être remplacé par KP303G-KP303Zh, KP307A-KP307Zh, et avec réglage du circuit imprimé - par BF410B-BF410D, KP305Zh. Pour les transistors avec un courant initial supérieur à 7 mA, la résistance R7 n'est pas nécessaire. Le transistor bipolaire KT3126A peut être remplacé par n'importe quel transistor micro-onde de structure pnp avec des capacités interélectrodes minimales. En remplacement du transistor KT368AM, nous pouvons recommander le SS9018I.

Le connecteur XW1 est de type F. N'importe quel câble peut y être facilement inséré, et si nécessaire, vous pouvez simplement insérer un fil. Bloc de serrage XT1 - WP4-7 pour connecter des systèmes d'enceintes. Les connecteurs XS1 et XS2 sont des jacks mono standards pour une fiche de 3,5 mm de diamètre.

Le générateur est assemblé dans un boîtier à partir d'une alimentation informatique. Son installation est montrée sur la photographie Fig. 4. Retirez la grille du ventilateur et recouvrez le côté du boîtier où elle se trouvait avec une plaque en tôle d'acier avec des trous pour les connecteurs et les commandes. Pour fixer la plaque, utilisez tous les trous de vis disponibles dans le boîtier.

Riz. 4. Montage du générateur

Montez la carte sur un support en laiton de 30 mm de hauteur, à côté de l'interrupteur SA1, avec les conducteurs imprimés vers le haut. Étamez le point de contact entre le support et le corps et placez un pétale de contact en dessous, qui est connecté à l'écran du répéteur de sortie. Si possible, évitez la formation de grands circuits fermés de courant haute fréquence circulant à travers le fil commun, entraînant une diminution de la tension de sortie sur les bandes VHF.

Placez la résistance variable R18 dans un écran métallique supplémentaire, en la serrant sous la bride de la résistance. Le montage des résistances R19 et R20 est monté. Reliez leur point commun au connecteur XW1 avec un câble coaxial. Montez les éléments du détecteur millivoltmètre sur un petit circuit imprimé fixé directement au connecteur XW1.

Installez le condensateur variable C4 dans le boîtier à travers des joints isolants. Il est conseillé de réaliser une extension diélectrique de l'axe du condensateur, sur laquelle sera placé le bouton de réglage. Mais ce n'est pas nécessaire, il est également permis de le placer sur l'axe du condensateur lui-même. Connectez le condensateur variable au commutateur SA2 et à la carte à l'aide d'un noyau central rigide provenant d'un câble coaxial. Installez le condensateur C5 et connectez-le au boîtier à côté du condensateur C4.

Avant d'installer le commutateur SA1 dans l'appareil, montez dessus les inductances L1-L10 et la résistance R1. Les axes des bobines adjacentes doivent être mutuellement perpendiculaires, sinon leur influence mutuelle ne peut être évitée. Cela est particulièrement vrai pour les gammes de basses fréquences. Il est pratique d'alterner les bobines avec des dérivations axiales et radiales. Connectez le fil commun à la galette SA1.1 avec un faisceau de dix fils MGTF ou plus. A l'aide d'un fil séparé, connectez la résistance R1 et le contact mobile du biscuit SA1.2 au fil commun.

A l'aide d'une seringue à aiguille raccourcie, appliquez toutes les inscriptions nécessaires sur la face avant avec du vernis tsapon teinté. Installez le connecteur d'entrée de rampe XS2 sur le panneau arrière pour éviter toute connexion accidentelle. Placez-y également le cordon d'alimentation. Il est dupliqué par les contacts XT1.1 (moins) et XT1.2 (plus), à partir desquels vous pouvez alimenter d'autres instruments de mesure ou un appareil personnalisé. Couvrez tous les trous excédentaires du boîtier avec des plaques d'acier soudées dessus.

Une fois assemblé selon les recommandations, l'appareil devrait fonctionner immédiatement. La tension continue à l'émetteur du transistor VT4 doit être mesurée. Lorsque le moteur de la résistance variable R18 est en position haute (selon le schéma), il ne doit pas être inférieur à 2 V, sinon il faudra réduire la résistance de la résistance R13. Ensuite, vous devez vérifier le fonctionnement du générateur sur toutes les gammes. Sur VHF, avec une grande capacité introduite du condensateur variable (s'il est allumé), les oscillations échouent, ce qui ressort clairement de la diminution de la luminosité de la LED HL1.

Si la résistance variable R5 est activée, comme indiqué sur le schéma, alors la bande passante d'accord sur les bandes VHF ne dépassera pas 15 MHz, et il peut être nécessaire d'adapter ces plages aux plages de diffusion. Tout d'abord, faites cela dans la gamme VHF1 (65,9...74 MHz) en utilisant le condensateur d'ajustement C9 avec l'interrupteur SA2 ouvert. Ensuite, déplacez le commutateur SA1 sur la position VHF2 et, en modifiant la longueur du morceau de fil qui sert d'inductance L11, obtenez un chevauchement de la plage de diffusion 87,5...108 MHz. Si vous devez augmenter considérablement la fréquence, un morceau de fil peut être remplacé par une bande de feuille de cuivre ou un câble coaxial tressé aplati. Les limites de réglage de fréquence d'un varicap peuvent être considérablement augmentées si la résistance variable R5 est alimentée en tension par l'entrée, et non par la sortie, du stabilisateur intégré DA1. Mais cela entraînera une détérioration notable de la stabilité de la fréquence.

Le réglage du détecteur millivoltmètre consiste à régler la résistance trimmer R17 à une tension de 1010 mV sur le multimètre connecté à la sortie du détecteur à tension de sortie nulle du générateur (le curseur de la résistance variable R18 est en position basse sur le schéma ). Ensuite, en utilisant une résistance variable pour augmenter l'oscillation de tension de sortie à 280 mV (surveillée avec un oscilloscope), ajustez R17 pour que le multimètre affiche 1100 100 mV. Cela correspond à une tension de sortie effective de 20 mV. Il convient de garder à l'esprit qu'une tension RF inférieure à 100 mV ne peut pas être mesurée avec ce millivoltmètre (zone morte) et qu'à une tension supérieure à XNUMX mV, ses lectures seront largement surestimées.

Il est recommandé d'allumer le générateur une heure avant de commencer les mesures. Après l'avoir réchauffé, la stabilité de fréquence à long terme augmentera considérablement.

Le fichier PCB au format Sprint Layout 6.0 peut être téléchargé à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/01/gener.zip.

littérature

1. Générateur de signaux haute fréquence GRG-450B. - URL : printsip.ru/cgi/download/instr/GW_instek/generatori_gw/grg-450b.pdf.
2. GIR Ondes Courtes (Etranger). - Radio, 2006, n° 11, p. 72, 73.

Auteur : G. Bondarenko

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