АЗБУКА УКВ АППАРАТУРЫ

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов

Статья 7. Блоки задающих генераторов

(Продолжение)

Устройства для управления частотой ЗГ

Схема электронной настройки

   Перестройка частоты задающего генератора с параметрической стабилизацией частоты обычно выполняется при помощи конденсатора переменной емкости с воздушным диэлектриком. Иногда применяется пере­стройка частоты изменением индуктивности контурной катушки ЗГ. Очень удобно перестраивать частоту задающих генера­торов электронным спосо­бом - с помощью варикапа или, что лучше, варикапной матрицы. Одна из самых распространенных схем электронной перестройки показана на рис. 7.15.

   В качестве матрицы здесь используются два отдельных варикапа, включенные навстречу друг другу. В итоге схема двух соединенных подобным образом варикапов эквивалентна схеме варикапной матрицы. Благодаря встреч­ному включению варикапов для переменного тока уменьшается зависимость частоты от амплитуды высокочастотного напряжения. Если используется именно варикапная матрица, то параметры контура для неё несложно рассчи­тать. Например, у матрицы КВС111Б емкость изменяется от 20 до 40 пФ при изменении смещения от +9 до +2 В. Изменение емкости составляет 20 пФ. Если перекрытие по частоте должно быть, скажем, 6%, то необходимое изме­нение емкости составит 12 % (вдвое больше, так как индуктивность контура не изменяется). Отсюда находим полную емкость контура С = 20 пФ/0,12 = 167 пФ.  Индуктивность контура рассчитывается по общеизвестной формуле Томсона: L = 1/ (2nf)²C.

   Чтобы не ухудшилась стабильность частоты, напряжение смещения варикапов должно быть очень хорошо стабилизировано и отфильтро­вано. Это очень важно.

Для небольшой перестройки контура вместо варикапов можно использовать обычные крем­ниевые диоды. Но в этом случае диоды должны подбираться под нужную величину перекрытия по частоте. Дело в том, что не у всех однотипных дио­дов собственная емкость при изме­нении запираю­щего напряжения изменяется на од­ну и ту же вели­чину.

На рис. 7.16 пока­зана схема элек­тронного сдвига частоты, что очень часто используется при переходе с приема на переда­чу. Например, при приеме генератор должен выдавать частоту 133,3 МГц, а при передаче - 144 МГц.

   Варикап в этом случае подключается через конденсатор небольшой емкости, поскольку требуемый сдвиг частоты невелик. В верхнем положении пере­ключателя S1 (передача) на варикап подается фиксированное напряжение смещения с делителя R3R4. При переходе на прием (нижнее положение) смещение изменя­ется переменным резистором R5, сдвигая часто­ту. Пределы перестройки можно подобрать, изменяя емкость конденсатора С5 или соот­ношение сопротивлений делителя R2...R6.

  На рис. 7.17 в качестве иллюстрации к теме об электронной перестройке частоты показана действующая схема генератора с одним из воз­можных вариантов электронной перестройкой частоты.

   Электронная перестройка частоты выполняется переменным резистором R4. В качестве варикапов используются диоды VD2 и VD3 типа Д220. Вместо этих диодов можно использовать также диоды многих других типов.

Модуляторы для микрофонов (динами­ческих и угольных)

   Модулятор служит для изменения генериру­емой генератором высокочастотных сигналов под действием сигналов с более низкой час­тотой. В результате на выходе генератора полу­чаются, в данном случае, частотно-модулиро­ванные электромагнитные колебания.

На рис. 7.18 приведена схема частотного моду­лирования задающего генератора. В качестве модулятора используется простой предвари­тельный УНЧ с динамическим микрофоном на входе и варикапом на выходе.

На транзисторах VT1 и VT2 выполнен двух- каскадный УНЧ с микрофоном Ml на входе. С выхода УНЧ усиленный сигнал подается на ва­рикап VD1, емкость которого изменяется под воздействием поступающего на него звукового сигнала, в результате чего изменяется емкост­ная составляющая контура L1C6. Частота настройки контура меняется со звуковой часто­той. Генератор выполнен по трехточечной схеме на транзисторе VT3.

   На рис. 7.19 приведена схема модулятора, использующая угольный микрофон. Этот частотный модулятор предназначен для работы с задающим генератором УКВ ЧМ передатчика. Резистором R1 подбирается величина тока через микрофон, а переменным резистором R4 устанавливают величину смещения, обеспечи­вающую качественный сигнал. Конденсатором переменной емкости СЗ и резистором R4 устанавливается оптимальный режим частотной модуляции.

Модулятор для цифровой связи

   Некоторые виды цифровой радиосвязи исполь­зуют для получения необходимой информации НЧ сигналы. Для этого используется специ­альный аппарат, называемый «модем». Слово «модем» по своему составу является сложным словом и состоит из двух составляющих - слова «модулятор» и «демодулятор».

   Модулятор выполняет функцию модуляции цифровым сигналом частоты задающего генера­тора, а демодулятор выполняет роль своеоб­разного детектора принимаемых из эфира цифровых сигналов. О демодуляторе рассказывалось в главе 2.

   В этом разделе я расскажу о конструкции моду­лятора, который применяется в разработанной мною конструкции универсального модема MODEM22, предназначенного для цифровых видов радиосвязи.

Описание конструкции и схемы модема MODEM22 можно найти в моей книге «Компь­ютер на любительской радиостанции» или в Интернете по адресу http://r3xb.by.ru/.

   Многочисленные тесты модема MODEM22 и его аналогов показали, что этот модем является на сегодняшний день ЛУЧШИМ среди других люби­тельских разработок, превосходит известные мне любительские модемы, выполненные с применением детекторов на микросхемах 564ГГ1 и 155АГ1, по качеству приема сигналов и по простоте настройки во много раз.

   Чтобы уяснить роль модулятора в работе радиостанции цифровой связи следует знать, что при работе цифровыми видами связи в сос­тав радиостанции непременно должен входить компьютер. Именно компьютер выдает на пере­датчик цифровые сигналы я виде очень коротких токовых и бестоковых посылок. В токовых по­сылках сигнал характеризуется длительностью посылки и величиной напряжения. В бестоковой посылке присутствует только длительность этой посылки при нулевой величине напряжения.

   Чтобы эти компьютерные сигналы могли воздействовать на задающий генератор передат­чика необходим модулятор.

На рис. 7.20 представлена блок-схема модема, все детали различных узлов модема рассчитаны на его работу со средней частотой около 2000 Гц. Модем работает на звуковых (аудио) часто­тах и совмещает в себе две основных составных части — передающую часть (модулятор) и прие­мную часть (демодуля­тор). Модулятор, в свою очередь, вклю­чает в себя устройство для включения и вык­лючения передатчика и собственно модуля­тор — устройство для подачи на варикап задающего генератора радиопередатчика с частотной модуляцией (либо на микрофонный вход SSB передатчика) посылок от тонального генератора (U1). Демо­дулятор включает е себя полосовой фильтр на операционных уси­лителях (U2), специальный частотный детектор (U3) и выходной узел (U4). Предполагается изго­товление каждого из узлов модема на отдельной плате, что позволит в дальнейшем безболез­ненно заменять неудачно выполненные узлы.

   Подключение модема к компьютеру должно выполняться через стандартный СОМ порт с интерфейсом RS-232-C. Официальное ограни­чение по длине для соединения экранированным' кабелем по стандарту RS-232-C составляет 15,2 м. На практике это расстояние должно быть как можно короче. Уровни напряжений на линиях разъема для логического нуля следует считать -12...-3 В, для логической единицы +3...+12 В. Промежуток от -3 до +3 В соответ­ствует неопределенному значению. Каждый СОМ порт имеет свой собственный разъем, который может иметь либо 25 контактов (DB25), либо 9 контактов (DB9).

На блок-схеме слева указаны номера контактов разъема СОМ-порта для вариантов применения DB25 и DB9, справа указаны гнезда приемопе­редатчика (трансивера), к которым подводится или от которых берется сигнал.

С контакта 4 (7) разъема СОМ-порта (здесь и далее первая цифра относится к разъему с 25 контактами, а цифра в скобках — к разъему с 9 контактами) берется сигнал для управления переключением передатчика прием/передача. Назначение этого контакта в системе RS-232- С — запрос для передачи, наименование — RTS (Request to send). Далее через VD1 и R1 сигнал поступает на транзисторный переключатель, выполненный на транзисторе VT1. К цепи кол­лектора этого транзистора подключается катуш­ка от реле "прием/передача", установленного на трансивере. При подаче на базу транзистора VT1 положительного напряжения реле срабатывает и включает трансивер на передачу.

   Блок U1 представляет собой тональный генера­тор, который и является в данном случае моду­лятором. Сигналы для манипуляции тонального генератора берутся с контакта 20 (4) разъема. Назначение этого контакта — готовность выход­ных данных — DTR (Data Terminal Ready). С кон­такта 20 (4) сигнал через диод VD2 и резистор R7 поступает на базу транзисторного ключа на VT2, к коллектору которого подключается вход электрической цепочки, через которую выпол­няется манипулирование частотой тонального генератора У1. Далее сигналы манипулируемого тонального генератора подаются на варикап задающего генератора радиопередатчика с час­тотной модуляцией, либо на микрофонный вход передатчика, работающего в режиме SSB. Гене­ратор при включенном терминале генерирует тон высокой частоты.

 Тональный генератор U1, который является модулятором в данной конструкции модема, выполнен по одному из широко известных вариантов. Принципиальная схема тонального генератора представлена на рис. 7.21.

   Генератор выполнен на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ315Б по схеме с обратной связью через двойной Т-мост, обладает высокой стабиль­ностью и достаточно хорошим качеством сигнала при питании от стабилизированного источника. Конденсаторы CI, С2 и СЗ должны иметь допуск не хуже 10 процентов. На операционном усили­теле DA1 типа К140УД6 выполнен полосовой фильтр, улучшающий синусоидальность выходного сигнала. Для настройки частотомер подключается к точке выхода, регулировкой R10 устанавливается величина нижней частоты, а регулировкой R9 (при замкнутой на землю точки входа "управление") устанавливается величина верхней частоты. Изменением величины резистора R7 можно корректировать качество синусоиды генерируемого сигнала (только при осциллографическом контроле). Резистором R18

добиваются равной амплитуды для сигналов высокой и низкой частоты.

Настройка модулятора

Настройка модулятора чрезвычайно простая.

Привожу необходимые этапы настройки.

•   Начинать настройку модема следует с выбора величин рабочих частот. При расчетах следует за основу взять характеристики узкополосого НЧ фильтра, установленного на вашем радио­приемнике. Предположим, что радиоприемник имеет узкополосый фильтр с шириной полосы 3000 Гц и пропускает частоты от 1000 до 3000 Гц. В этом случае величина средней частоты будет равна 2000 Гц. Учитывая величину сдвига частот, равную 1000 Гц, определяем, что нижняя частота должна быть 1500 Гц, а верхняя — 2500 Гц.

• Настройка тонального генератора (см. рис. 7.21) выполняется с использованием частотомера. Частотомер подключается к точ­ке выхода генерируемого звукового сигнала. Регулировкой величины сопротивления резис­тора R10 устанавливается величина нижней частоты (1500 Гц), а регулировкой R9 (при замкнутой на землю точке входа "управ­ление") устанавливается величина верхней частоты (2500 Гц). Изменением величины резистора R7 можно корректировать качество синусоиды генерируемого сигнала (только при осциллографическом контроле). Резистором R18 добиваются равной амплитуды для сигналов высокой и низкой частоты. Помните, что для RTTY используется разнос частот равный величине 170 Гц, a AMTOR, PACTOR и Packet Radio (300 Бод) работают при разносе частот на величину 200 Гц, Packet Radio (1200 Бод) использует разнос частот 1000 Гц.

Тяпичев ГЛ.

Продолжение следует...