АЗБУКА УКВ-АППАРАТУРЫ

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов.

Статья 8. Смесители частот для передатчиков.

(Продолжение)

Схема со смесителем на транзисторе

   Очень часто радиолюбители в своих конструк­циях, в целях упрощения схемы, идут на умень­шение количества деталей и каскадов, что не всегда дает хорошие результаты. Получается простота за счет качества сигнала и удобства настройки. С другой стороны, когда аппарат работает в режиме малых токов, бывает меньше помех и это улучшает качество сигнала.

   На рис. 8.2 приведена принципиальная схема передающей части одной их УКВ радиостанций на диапазон 145 МГц. Схема включает в себя гетеродин, смеситель и один из каскадов передающей части станции.

   Аналогию приведенной схеме можно найти в различной радиолюбительской литературе, например, в [1]. На рис. 8.2 гетеродин выполнен на транзисторах VT1...VT4, смеситель - на тран­зисторе VT5 и первый каскад усиления сигнала передачи выполнен на транзисторе VT6. Далее сигнал должен подаваться на последующие каскады усиления и усилитель мощности.

   Гетеродин построен по традиционной схеме, состоящей из кварцевого автогенератора, выполненного на кварцевом резонаторе 6,8 МГц, и цепочки умножителей. Для снижения уровня помех на паразитных частотах в выходном сиг­нале гетеродина применен способ возбуждения кварцевого резонатора на третьей механической гармонике. Задающий генератор собран по емкостной трехточечной схеме с кварцевым резонатором в цепи обратной связи.

   Схемы с кварцевым резонатором в цепи обрат­ной связи хорошо работают на высоких гармони­ках основной частоты, но требуют нейтрализа­ции паразитной емкости. При приближении к частоте последовательного резонанса эквивалентное сопротивление кварце­вого резонатора резко уменьшается. Это приводит к замыканию цепи обратной связи, и мы получаем схему обычного LC-генератора.

   В коллекторной цепи генераторного каскада располагается контур L1C3C2, настроенный на частоту третьей гармоники. Ка­тушка L1 этого контура настраивается цилиндри­ческим ферритовым сердечником. Следует иметь в виду, что в состав этого контура также входит выходная емкость транзистора VT1.

   Необходимость применения настроенного на соответствующую гармонику контура в автогене­раторе вызвана тем, что с ростом номера меха­нической гармоники эквивалентное последова­тельное сопротивление возрастает и условия самовозбуждения ухудшаются. При отсутствии контура самовозбуждения всегда происходило бы на наиболее выгодной с энергетической точки зрения основной резонансной частоте кварца. Настройкой контура удается создать наилучшие условия для самовозбуждения на необходимой нам гармонике. Стабильность рабо­ты генератора определяется добротностью резо­натора на соответствующей механической гар­монике. Чем выше добротность, тем меньше эквивалентное сопротивление на частоте после­довательного резонанса. При расстройке конту­ра относительно резонансной частоты кварце­вого резонатора эквивалентное сопротивление последнего быстро увеличивается, однако пол­ному разрыву цепи обратной связи мешает нали­чие паразитной емкости кварцедержателя, собственно кварцевой пластины, а также ем­кость между базовым выводом транзистора и землей. Они образуют емкостный делитель благодаря которому могут выполняться условия самовозбуждения на частотах, отличных от резонансной частоты кварцевого резонатора. Этот фактор необходимо учитывать, если надо возбудить малоактивный резонатор или полу­чить генерацию на более высокой механической гармонике (5, 7 и т.д.).

   Иногда для нейтрализации шунтирующего действия паразитной емкости параллельно кварцевому резонатору подключают дополни­тельную катушку индуктивности с таким рас­четом, чтобы на частоте нужной гармоники эта индуктивность и паразитная емкость образовали параллельный резонансный контур.

   С кварцевого генератора сигнал с частотой 20,5 МГц поступает на первый умножитель- утроитель частоты, выполненный на транзисторе VT2. Умножитель собран по схеме с общим эмиттером. Цепь создания автоматической пода­чи смещения выполнена на элементах схемы С4, С5 и R5. Она обеспечивает необходимый угол отсечки коллекторного тока и стабилизирует режим работы каскада на VT2. Нагрузкой пер­вого умножителя служит полосовой фильтр, состоящий из контура L2C8 и контура L3C9. Применение полосового фильтра, а также малый коэффициент включения контура L2C8 в коллек­торную цепь умножителя на VT2 обеспечивают высокую степень подавления первой гармоники основной частоты входного сигнала.

   С выхода полосового фильтра сигнал через СЮ поступает на последний умножитель, который работает в режиме удвоения частоты. Умножи­тель собран на транзисторе VT3 по схеме с общим эмиттером и не имеет каких-либо особен­ностей. В качестве нагрузки удвоителя работает контур L4C13.

   Далее сигнал усиливается каскадом на VT4 до амплитуды, необходимой для нормальной рабо­ты смесителей приемного и передающего трак­тов. Выходная частота гетеродина 123 МГц. На эту частоту настроен контур L5C16C17, располо­женный параллельно в коллекторной цепи усилителя ВЧ на транзисторе VT4.

   Далее сигнал гетеродина с контура L5C16 че­рез конденсатор С19 подается на базу транзис­тора VT5. Сюда же, на базу транзистора VT4, поступает сигнал с частотой 21 МГц, который был сформирован во внешнем возбудителе. Это может быть либо телеграфный, либо AM или SSB сигнал. Внешний сигнал подается на Вход и поступает на смеситель через контур L5C16C17 и переходный конденсатор С19. Нагрузкой смеси­теля служит полосовой фильтр, состоящий из контура L7C20 и контура L8C21, настроенный на частоту 144 МГц.

Далее полученный в результате преобразо­вания сигнал для передачи должен усиливатьсядо величины напряжения, достаточного для нормальной работы усилителя мощности.

   Первый каскад такого усилителя находится в предлагаемой вам схеме. Каскад выполнен на транзисторе VT6 и является апериодическим усилителем, сигнал с которого через конденса­тор С25 может подаваться для последующего усиления. Этот каскад работает в режиме класса А, чтобы без искажений усиливать SSB и AM сигналы.

   При подборе деталей для этой и подобных схем полезно учесть, что номиналы большинства конденсаторов некритичны. Это прежде всего относится к блокировочным конденсаторам, стоящим в цепях питания. Как указывалось, эти конденсаторы работают на частотах выше частоты собственного резонанса, где определя­ющую роль играет не емкость конденсатора, а его паразитная индуктивность. Поэтому емкость этих конденсаторов можно менять в пределах от 500 до нескольких тысяч пикофарад. Некритич­ны также емкости разделительных конденсато­ров, осуществляющих связь транзисторов с резонансными контурами. Их значение можно без ущерба изменять по крайней мере в преде­лах от -50 до + 100%.

   Катушки L2 и L3 бескаркасные, намотаны на оправке диаметром 9 мм посеребренным прово­дом диаметром 0,8 мм. Катушки L2 и L3 имеют по восемь витков при длине намотки 14 мм. Катушка L2 имеет отвод от 1,25 витка, а катушка L3 от 3,75 витка, если считать от заземленного конца. Катушки L1 и L5 намотаны на каркасы диаметром 5 мм проводом ПЭВ-2 0,15, число витков 18. Для подстройки применены сердеч­ники из карбонильного железа с резьбой М4.

В этом аппарате применены конденсаторы типов КМ и КТ, резисторы МТ и МЛТ.

Настройка гетеродина и смесителя 145 МГц

Основные положения приведенной ниже настройки можно применить к любой схеме УКВ многокаскадного гетеродина.

На первом этапе настройки любой конструкции рекомендуется тщательно проверить правиль­ность монтажа.

   Настройку следует начинать с кварцевого автогенератора. Прежде всего надо соединить базу транзистора VT1 с корпусом при помощи конденсатора емкостью 1000—5000 пФ. При этом кварцевый автогенератор превратится в обычный LC-генератор, частота генерации кото­рого определяется контуром L1C3C2. Вращением сердечника катушки L1 надо установить частоту генерации, близкую к утроенной частоте кварце­вого резонатора. После этого блокирующий кон­денсатор отключается от базы транзистора VT1 и производится точная подстройка до положения, при котором вращение сердечника катушки L1 в наименьшей степени влияет на частоту генерации.

Если у вас отсутствует частотомер, то настрой­ку любого УКВ гетеродина можно выполнить при помощи связного радиоприемника с качест­венной шкалой, гетеродинного измерителя резо­нанса (ГИР) и измерительной линии.

   Довольно часто возникает необходимость изме­нить в небольших пределах частоту кварцевого резонатора. Проще всего это можно выполнить, если применен кварцевый резонатор с внешними металлическими обкладками, т.е. без металли­зации кварцевой пластины. Частоту такого резо­натора можно без труда увеличить в пределах 3—5%, стачивая пластину на мелкозернистой наждачной бумаге. Понизить частоту такого резонатора до 0,5% номинального значения можно, натирая кусочком свинца или припоя центральную часть пластины. При этом надо учесть, что обработанная таким образом плас­тина подвержена старению в течение 2...3 суток, т.е. точное значение частот кварца устанавли­вается не сразу после его подточки, а через 2..3 суток. После этого изменение частоты прекра­щается и кварцевый резонатор работает доста­точно стабильно. Значительно труднее коррек­тировать частоту металлизированных кварцевых пластин. Если металлизация произведена сереб­ром, частоту резонатора можно повысить, умень­шая толщину покрытия с помощью чернильной резинки. При более прочном покрытии можно воспользоваться и мелкозернистой абразивной бумагой. Перед включением обработанного кварцевого резонатора в схему необхо­димо протереть пластину резонатора мягкой тряпочкой, смоченной в спирте. Учтите, что с вытиранием (уменьшением тол­щины) слоя металлизации, активность кварца уменьшается и в конце концов кварц прекратит свою работу. Будьте внимательны!

   При настройке умножителей, как, впрочем, и всех остальных каскадов любой схемы, необхо­димо контролировать режимы работы транзисто­ров по постоянному току. Удобнее всего изме­рять напряжение на коллекторе, так как при известном сопротивлении резистора, стоящего в коллекторной цепи, легко определить ток, протекающий через транзистор:

I = (En - Ek)/Rk, где I - ток, протекающий через транзистор, мА; En - напряжение источ­ника питания, В; Ек- напряжение на коллек­торе транзистора, В; Rk - сопротивление коллекторного резистора, кОм.

   Особенность измерения режима заключается в том, что это измерение надо проводить в рабо­чем состоянии, т.е. при наличии сигнала. Дело в том, что большинство транзисторов, применен­ных в радиостанции, работают в режиме боль­ших сигналов, а это значит, что режимы работы по постоянному току и по высокой частоте взаимосвязаны. При этом подключение щупа измерительного прибора может повлиять на ре­жим работы каскада по высокой частоте и, таким образом, ввести ошибку в измерения. Другая опасность заключается в том, что даже при измерении режима транзистора, работающего в режиме малых сигналов, при присоединении щупа возможно самовозбуждение каскада. Такое самовозбуждение может значительно повлиять на режим работы транзистора и, таким образом, исказить результаты измерений. Для того, чтобы подобные эффекты не возникали, надо произ­водить измерения через резистор сопро­тивлением 10 кОм и более. Резистор надо закрепить на кончике щупа, для того чтобы проводник, подключенный к схеме, имел минимальную длину.

   Помните, что наличие добавочного резистора занижает показания вольтметра, однако возни­кающую погрешность нетрудно учесть. Для удобства измерений можно, например, перейти на меньший передел вольтметра, а затем, подоб­рав сопротивление внешнего резистора, вер­нуться к прежней шкале.

   Налаживание первого утроителя, выполнен­ного на транзисторе VT1, начинается с регули­ровки режима возбуждения. Подбором емкости конденсатора С5 надо добиться, чтобы постоян­ное напряжение на коллекторе транзистора составило 5...6 В. Это соответствует коллектор­ному току транзистора VT1 около 6 мА.

   После этого следует приступить к настройке двухконтурного фильтра, состоящего из конту­ров L2C8 и L3C9. Настройка производится по максимуму коллекторного тока транзистора VT3, стоящего в следующей ступени умножителя. Необходимую степень возбуждения транзистора VT3 можно регулировать, изменяя точку подклю­чения контуров фильтра к коллектору транзис­тора VT2 и базе транзистора VT3. При подборе отводов на катушках надо следить, чтобы оба контура были нагружены примерно в одинако­вой степени. О значении нагруженной доброт­ности контура можно судить по остроте настрой­ки с помощью подстроечного конденсатора. Если один из контуров имеет более «тупую» настрой­ку, то отвод на катушке следует перепаять бли­же к заземленному выводу. При правильной настройке, постоянное напряжение на коллекто­ре транзистора VT3 должно составлять 5...6 В.

   После того, как контур L4C13 настроен на нужную частоту, переходят к настройке оконеч­ного усилителя гетеродинного тракта, выполнен­ного на транзисторе VT4. Прежде всего подбо­ром сопротивления резистора R10 необходимо установить коллекторный ток транзистора VT4 в пределах 7—8 мА. Подбор надо производить при отсутствии сигнала возбуждения. После этого на транзистор VT4 надо подать возбуждение и с помощью высокочастотного пробника настроить контур L5C16. На этом настройка гетеродина заканчивается.

Настройку каскада на VT5 следует начинать после подачи на вывод Вход сигнала с частотой 21 МГц от внешнего возбудителя. Резистором R12 устанавливаем величину напряжения на коллекторе VT5 в пределах +7В, что соот­ветствует току 10 мА. Подобным же образом устанавливаем величину тока через транзистор VT6 равную 20 мА. Этот ток будет при напря­жении на коллекторе +9В.

Литература:

1. С.Жутяев «Любительская УКВ радиостанция»,

 Москва, «Радио и связь», 1981 год

Тяпичев ГЛ.

Продолжение следует...