В. ТЕРЕЩУК (UB5DBJ)
Генератор плавного диапазона (ГПД) — один .из самых ответственных узлов любительского передатчика, приемника или трансивера. Проблема высококачественного ГПД особенно остра в современной аппаратуре, где все чаще и чаще применяют высокочастотные кварцевые фильтры. В этом случае нужен ГПД, работающий на относительно высоких частотах (десятки мегагерц). Получить же хорошие параметры от ГПД. выполненных по традиционным схемам, на таких частотах трудно.
Формирователь частоты можно выполнить по структурной схеме, изображенной на рис.1. Здесь G1— опорный генератор, D1 — делитель частоты, (U1 — фазовый дискриминатор, Z1 — фильтр нижних частот, G2 — генератор, управляемый напряжением, D2 — делитель частоты с переменным коэффициентом деления. Это устройство представляет собой активный цифровой синтезатор частоты с делителем с переменным коэффициентом деления. Такой синтезатор позволяет получать на выходе устройства, в зависимости от выбранных коэффициентов делении D1 и D2. сетку частот с шагом до единиц килогерц. Так, если опорный генератор GI работает на частоте 5 МГц, делитель D1 уменьшает частоту в 500 раз, то, меняя коэффициент деления D2 от 2000 до 2100, можно получить сетку частот на выходе G2 от 20 до 21 МГц с шагом 10 кГц.
Puc.1
Если в качестве опорного генератора взять высокостабильный ГПД, то можно, изменяя диапазон работы G2 и коэффициент деления D2, получить необходимые для трансивера гетеродинные частоты. При этом делители получаются достаточно простыми, потому что необходимый коэффициент деления обычно мал.
Именно этот принцип использовался в гетеродине трансивера, экспонировавшегося на 30-й Всесоюзной радиовыставке. Принципиальная схема его формирователя частоты показана на рис. 2.
При первой ПЧ, равной 8750 кГц, и формировании сигнала на верхней боковой полосе необходимы гетеродинные частоты 19,25…20,25 МГц для диапазона 28 МГц; 12.25…12.75 — для диапазонов 21 и 3,5 МГц; 5,25… …5,6 МГц — для диапазона 14 МГц; 15.75…16.25 и 10,5…11 МГц — соответственно для диапазонов 7 и 1,8 МГц.
ГПД, перекрывающий полосу частот 5,25…5,6 МГц собран на транзисторе V5. Стабильность ГПД обеспечивается жесткой конструкцией, использованием контурной катушки L1, намотанной внатяжку на керамическом каркасе, применением термокомпенсации (конденсатор С5 имеет отрицательный ТКЕ); малой связью генератора с последующими каскадами и стабилизацией питающего напряжения. По частоте ГПД перестраивают секцией С6.1 строенного блока конденсаторов переменной емкости. Для расстройки при приеме (или передаче) на варикап V1 подается напряжение, либо выставленное резистором R3 при настройке блока, либо изменяемое резистором R41 при подстройке.
На транзисторе V6 собран буферный каскад, нагруженный на широкополосный контур L2C29R31. а на транзисторе V7 — эмиттерный повторитель. С повторителя сигнал поступает на формирователь импульсов, собранный на элементе D7.2, и далее на делитель частоты (микросхема D3).
Управляемый генератор выполнен на транзисторе V11. Нужный диапазон выбирают, подключая к контуру генератора через диоды V13-V17 (на них через резисторы R24-R28 подают напряжение 12 В, открывающее их) одну из катушек L4-L8.
С широкополосного усилителя на транзисторе V10 сигнал, вырабатываемый управляемым генератором, подается на смесители и на формирователь импульсов (элемент D8.1) и далее на цифровую шкалу и делитель частоты на микросхеме D4. Эксперименты показали, что формирователь на элементе "2И-НЕ" серии К155 в сочетании с делителем К155ИЕ5 устойчиво работает на частотах до 35…40 МГц.
Делитель с переменным коэффициентом деления собран на D-триггерах микросхем D1 и D2. Чтобы получить требуемый коэффициент деления, используются элементы D5.1, D5.2, D6.1, D6.2, D7.1, включенные в цепи обратной связи делителя. Так, для получения коэффициента деления 11 (для диапазона 10 м) служит элемент D5.1. Один из его входов управляющий. С приходом на делитель каждого одиннадцатого импульса на 3-х входах D5.1 появляется логическая 1. Если и па четвертом входе D5.1 также логическая 1 (включен диапазон 10 м), то перепад с выхода D5.1 установит делитель в нулевое состояние.
Импульсы сброса являются одновременно и выходными импульсами делителя с переменным коэффициентом деления, которые через элемент D7.3 подаются на делитель D4.2 (используется первый триггер делителя на восемь микросхемы К155ИЕ5). С D4.2 прямоугольные импульсы поступают на фазовый дискриминатор, функции которого выполняет элемент "2И-НЕ" D8.3. На второй вход элемента приходит сигнал с делителя D3 частоты ГПД.
Выбор коэффициента деления обусловлен полосой частот ГПД и необходимой частотой стробирования на фазовом дискриминаторе. Последнюю, в свою очередь, стремятся выбрать такой. чтобы совместить на шкале начала диапазонов, а также максимально, упростить делитель с переменным коэффициентом деления. Эти требования противоречивы. При промежуточной частоте трансивера 8750 кГц и начальной частоте ГПД 5250 кГц отношение начальных частот управляемого генератора и ГПД на диапазонах 10, 15, 20, 40, 80 и 160 м соответственно равно: 19,25/5,25 -11/3; 12,25/5,25 = =7/3; 5,25/5,25=3/3; 15,75/5,25=9/3; 12,25/5,25=7/3; 10,5/5,25=6/3. Отсюда видно, что коэффициент деления делителя с переменным коэффициентом деления (число в числителе) должен быть равным 11, 7, 3, 9, 7 и 6, а коэффициент деления делителя D3 (число в знаменателе) — 3. Учитывая, что перед делителем с переменным коэффициентом деления и после него стоят делители на два, улучшающие условия его работы и фазового дискриминатора, то и в делителе частоты нужно увеличить коэффициент пересчета в 4 раза.
Необходимо отметить, что в приведенном случае можно выбрать и другие коэффициенты деления делителей.
При совпадении частоты сигналов, поступающих с D3 и D4.2, на выходе элемента D8.3 будут прямоугольные импульсы той же частоты, но скважность которых зависит от соотношения фаз входных сигналов, а в итоге от соотношения фаз (с учетом делителей) ГПД и управляемого генератора. От этого же зависит и постоянная составляющая напряжения выходного сигнала. Пройдя инвертор (элемент D8.4) и усилитель на транзисторе V9, сигнал поступает на фильтр нижних частот R18C16, задача которого — подавить импульсы, поступающие с дискриминатора, и пропустить при этом постоянную составляющую и ограниченную полосу нижних частот.
Сигнал с фильтра подается на варикап V12, входящий в частотозадающий контур управляемого генератора. Чтобы облегчить захват частоты в кольце фазовой АПЧ, не вводя устройства автопоиска, к контуру управляемого генератора подключена свободная секция блока переменных конденсаторов. Здесь используется то обстоятельство, что коэффициент перестройки на всех диапазонах одинаков.
Если в фильтре НЧ применить элементы с номиналами, указанными на схеме, побочные сигналы, которые возникают из-за фазовой модуляции частоты управляемого генератора импульсами, прошедшими через фильтр, в выходном сигнале гетеродина подавлены будут не менее чем на 75 дВ. Полосы захвата и удержания при этом достаточны для надежного захвата и удержания сигналом ГПД колебаний в любой точке диапазонов.
Полоса перестройки управляемого генератора на отдельных диапазонах получается при выбранной схеме больше, чем необходимо. Но при электронной индикации частоты трансивера это особого значения не имеет.
Намоточные данные катушек приведены в таблице.. Катушка L2 имеет подстроечник от СБ-12а, a L4-L5 — СЦР-1. Дроссель L3 — ДМ-0.1.
Катушка
Число витков
Провод
Диаметр каркаса, мм
Длина намотки, мм
L1
6+18
Посеребренный,
12
25
диам. 0,51
L2
40
ПЭВ-2 0,15
5
9
L4
8
ПЭВ-2 0,49
7,5
10
L5
12
ПЭВ-2 0,49
7,5
10
L6
30
ПЭВ-2 0,27
7,5
14
L7
10
ПЭВ-2 0,49
7,5
10
L8
15
ПЭВ-2 0,49
7,5
10
В соответствии с выбранным диапазоном от переключателя диапазонов должно поступать напряжение питания на один из резисторов R24-R28, а также логическая 1 на управляющий вход соответствующего логического элемента (В5.1. D5.2, В6.1, D6.2, D7.1). На управляющие входы остальных логических элементов при этом должен подаваться логический 0. Параллельно выводам питания микросхем включаются блокировочные конденсаторы емкостью не менее 1000 пф. Другие выводы микросхем, не обозначенные на схеме, можно оставить свободными. Правильно собранная цифровая часть начинает работать сразу.
Настройка ГПД заключается в установке границ его перестройки и обеспечении термостабильности генератора подбором конденсаторов С4 и С3. Широкополосный контур L2C29 настраивают на среднюю частоту диапазона ГПД.
Налаживая управляемый генератор, от транзистора V9 отключают резистор R18, на него подают постоянное напряжение 5 В и настраивают контуры на нужные частоты. На любом из диапазонов подстройкой соответствующей катушки и конденсатором С20 устанавливают перекрытие по частоте управляемого генератора равным перекрытию ГПД, умноженному на коэффициент деления на этом диапазоне. На остальных диапазонах сопряжения достигают лишь подстройкой катушек.
Восстановив соединение резистора R18, к коллектору транзистора V9 подключают вольтметр и ещё раз подстраивают катушки L4-L8. При ввинчивании сердечников и правильной работе всего узла по вольтметру должен четко индицироваться захват частоты и выход из синхронизации. На рабочем участке (от 2 до 10. В) увеличение индуктивности должно приводить к увеличению напряжения на коллекторе V9, а значит, и на варикапе V12. Катушки следует подстроить так, чтобы напряжение на коллекторе транзистора V9 было около 5 В. В дальнейшем правильную работу кольца ФАПЧ можно контролировать вращением движка переменного резистора R41. Изменение частоты на выходе управляемого генератора будет свидетельствовать о нормальной работе системы.
При настройке управляемого генератора может понадобиться подбор резистора R15. При уменьшении его номинала возрастает выходное напряжение, но ухудшается форма сигнала.
В заключение необходимо сказать, что данное устройство применимо и для синтеза сетки частот (например, с шагом 500 кГц). Для этого нужно в соответствии с рис.1 вместо ГПД установить кварцевый генератор и соответствующим образом выбрать параметры делителей частоты и управляемого генератора.
г. Ужгород
(РАДИО N 12, 1982 г.)