Генератор плавного діапазону (ЦПД) - один з найбільш відповідальних вузлів аматорського передавача, приймача або трансивера. Проблема високоякісного ЦПД особливо гостра в сучасній апаратурі, де все частіше і частіше застосовують високочастотні кварцові фільтри. У цьому випадку потрібен ЦПД, що працює на відносно високих частотах (десятки мегагерц). Отримати ж хороші параметри від ЦПД. виконаних за традиційними схемами, на таких частотах важко.
Формувач частоти можна виконати за структурною схемою, зображеною на рис.1. Тут G1-- опорний генератор, D1 - дільник частоти, (U1 - фазовий дискримінатор, Z1 - фільтр нижніх частот, G2 - генератор, керований напругою, D2 - дільник частоти зі змінним коефіцієнтом ділення. Це пристрій являє собою активний цифровий синтезатор частоти з дільником з змінним коефіцієнтом ділення. Такий синтезатор дозволяє отримувати на виході пристрою, в залежності від обраних коефіцієнтів поділі D1 і D2. сітку частот з кроком до одиниць кілогерц. Так, якщо опорний генератор GI працює на частоті 5 МГц, дільник D1 зменшує частоту 500 разів, то, змінюючи коефіцієнт ділення D2 від 2000 до 2100, можна отримати сітку частот на виході G2 від 20 до 21 МГц з кроком 10 кГц.
Puc.1
Якщо в якості опорного генератора взяти високостабільний ЦПД, то можна, змінюючи діапазон роботи G2 і коефіцієнт ділення D2, отримати необхідні для трансивера гетеродинные частоти. При цьому дільники виходять досить простими, так як необхідний коефіцієнт ділення звичайно малий.
Саме цей принцип використовувався в гетеродине трансивера, экспонировавшегося на 30-й Всесоюзній радиовыставке. Принципова схема його формувача частоти показана на рис. 2.
(натисніть для збільшення)
При першій ПЧ, рівній 8750 кГц, і формування сигналу на верхній бічній смузі необхідні гетеродинные частоти 19,25...20,25 МГц для діапазону 28 МГц; 12.25...12.75 - для діапазонів 21 і 3,5 МГц; 5,25... ...5,6 МГц - для діапазону 14 МГц; 15.75...16.25 і 10,5...11 МГц - відповідно для діапазонів 7 і 1,8 МГц.
ЦПД, перекриває смугу частот 5,25...5,6 МГц зібраний на транзисторі V5. Стабільність ЦПД забезпечується жорсткою конструкцією, використанням контурної котушки L1, намотаною внатяжку на керамічному каркасі, застосуванням термокомпенсації (конденсатор С5 має негативний ТКЄ); малої зв'язком генератора з наступними каскадами і стабілізацією живлячої напруги. По частоті ЦПД перебудовують секцією С6.1 будованого блоку конденсаторів змінної ємності. Для розладу при прийомі (або передачі) на варикап V1 подається напруга, або виставлене резистором R3 при налаштуванні блоку, або змінне резистором R41 при підстроюванні.
На транзисторі V6 зібраний буферний каскад, навантажений на широкосмуговий контур L2C29R31. а на транзисторі V7 - емітерний повторювач. З повторювача сигнал надходить на формувач імпульсів зібраний на елементі D7.2, і далі на дільник частоти (мікросхема D3).
Керований генератор виконаний на транзисторі V11. Потрібний діапазон вибирають, підключаючи до контуру генератора через діоди V13-V17 (на них через резистори R24-R28 подають напругу 12 В, відкриває їх) одну з котушок L4-L8.
З широкосмугового підсилювача на транзисторі V10 сигнал, що виробляється керованим генератором, подається на змішувачі і на формувач імпульсів (елемент D8.1) і далі на цифрову шкалу і дільник частоти на мікросхемі D4. Експерименти показали, що формувач на елементі "2И-НЕ" серії К155 в поєднанні з дільником К155ИЕ5 стійко працює на частотах до 35...40 МГц.
Подільник із змінним коефіцієнтом ділення зібраний на D-тригерах мікросхем D1 і D2. Щоб отримати необхідний коефіцієнт розподілу, використовуються елементи D5.1, D5.2, D6.1, D6.2, D7.1, включені в ланцюзі зворотного зв'язку дільника. Так, для отримання коефіцієнта ділення 11 (для діапазону 10 м) служить елемент D5.1. Один з його входів керуючий. З приходом на дільник кожного одинадцятого імпульсу на трьох входах D5.1 з'являється логічна 1. Якщо і па четвертому вході D5.1 також логічна 1 (включений діапазон 10 м), то перепад з виходу D5.1 встановить дільник в нульовий стан.
Імпульси скидання є одночасно і вихідними імпульсами дільника з змінним коефіцієнтом ділення, які через елемент D7.3 подаються на дільник D4.2 (використовується перший тригер дільника на вісім мікросхеми К155ИЕ5). З D4.2 прямокутні імпульси надходять на фазовий дискримінатор, функції якого виконує елемент "2И-НЕ" D8.3. На другий вхід елемента приходить сигнал з дільника D3 частоти ЦПД.
Вибір коефіцієнта ділення обумовлений смугою частот ГПД і необхідною частотою стробування на фазовому дискриминаторе. Останню, у свою чергу, прагнуть вибрати такий. щоб поєднати на шкалі початку діапазонів, а також максимально спростити подільник із змінним коефіцієнтом ділення. Ці вимоги суперечливі. При проміжній частоті трансивера 8750 кГц і початковій частоті ЦПД 5250 кГц відношення початкових частот керованого генератора і ЦПД на діапазонах 10, 15, 20, 40, 80 і 160 м відповідно одно: 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. Звідси видно, що коефіцієнт розподілу дільника з змінним коефіцієнтом ділення (число в чисельнику) повинен бути рівним 11, 7, 3, 9, 7 і 6, а коефіцієнт розподілу дільника D3 (число в знаменнику) - 3. Враховуючи, що перед дільником з змінним коефіцієнтом ділення і після нього стоять дільники на два, що поліпшують умови роботи і фазового дискримінатора, то і в дільнику частоти потрібно збільшити коефіцієнт перерахунку в 4 рази.
Необхідно відзначити, що у наведеному випадку можна вибрати й інші коефіцієнти поділу подільників.
При збігу частоти сигналів, що надходять з D3 і D4.2, на виході елемента D8.3 будуть прямокутні імпульси тієї ж частоти, але шпаруватість яких залежить від співвідношення фаз вхідних сигналів, а в підсумку від співвідношення фаз (з урахуванням дільників) ГПД і керованого генератора. Від цього ж залежить і постійна складова напруги вихідного сигналу. Пройшовши інвертор (елемент D8.4) і підсилювач на транзисторі V9, сигнал надходить на фільтр нижніх частот R18C16, завдання якого - придушити імпульси, що надходять з дискримінатора, і пропустити при цьому постійну складову і обмежену смугу нижніх частот.
Сигнал з фільтра подається на варикап V12, що входить в частотозадающіх контур керованого генератора. Щоб полегшити захоплення частоти в кільці фазової АПЧ, не вводячи пристрою автопошуку, до контуру керованого генератора підключена вільна секція блоку змінних конденсаторів. Тут використовується та обставина, що коефіцієнт перебудови на всіх діапазонах однаковий.
Якщо у фільтрі НЧ застосувати елементи з номіналами, зазначеними на схемі, побічні сигнали, які виникають із-за фазової модуляції частоти керованого генератора імпульсами, що пройшли через фільтр, у вихідному сигналі гетеродина пригнічені будуть не менш ніж на 75 дВ. Смуги захоплення та утримання при цьому достатні для надійного захоплення і утримання сигналом ЦПД коливань в будь-якій точці діапазонів.
Смуга перебудови керованого генератора на окремих діапазонах виходить за обраною схемою більше, ніж необхідно. Однак при електронної індикації частоти трансивера це особливого значення не має.
Намотувальні дані котушок наведені в таблиці.. Котушка L2 має підстроєчник від СБ-12а, a L4-L5 - СЦР-1. Дросель L3 - ДМ-0.1.
Котушка
Число витків
Провід
Діаметр каркаса, мм
Довжина намотування, мм
L1
6+18
Посріблений,
12
25
діам. 0,51
L2
40
ПЕВ-2 0,15
5
9
L4
8
ПЕВ-2 0,49
7,5
10
L5
12
ПЕВ-2 0,49
7,5
10
L6
30
ПЕВ-2 0,27
7,5
14
L7
10
ПЕВ-2 0,49
7,5
10
L8
15
ПЕВ-2 0,49
7,5
10
У відповідності з обраним діапазоном від перемикача діапазонів має надходити напруга живлення на один з резисторів R24-R28, а також логічна 1 на керуючий вхід відповідного логічного елемента (В5.1. D5.2, В6.1, D6.2, D7.1). На керуючі входи інших логічних елементів при цьому повинен подаватися логічний 0. Паралельно висновків живлення мікросхем включаються блокувальні конденсатори ємністю не менше 1000 пФ. Інші висновки мікросхем, не позначені на схемі, можна залишити вільними. Правильно зібрана цифрова частина починає працювати відразу.
Налаштування ЦПД полягає у встановленні меж його перебудови і забезпечення термостабільності генератора підбором конденсаторів С4 і С3. Широкосмуговий контур L2C29 налаштовують на середню частоту діапазону ЦПД.
Налагоджуючи керований генератор, від транзистора V9 відключають резистор R18, на нього подають постійна напруга 5 В і налаштовують контури на потрібні частоти. На будь-якому з діапазонів підстроюванням відповідної котушки і конденсатором С20 встановлюють перекриття по частоті керованого генератора рівним перекриття ЦПД, помноженому на коефіцієнт ділення на цьому діапазоні. На інших діапазонах сполучення досягають тільки підстроюванням котушок.
Відновивши з'єднання резистора R18, до колектора транзистора V9 підключають вольтметр і ще раз підлаштовують котушки L4-L8. При вгвинчування сердечників і правильній роботі сайту по вольтметру повинен чітко вказаний захоплення частоти і вихід з синхронізації. На робочому ділянці (від 2 до 10. В) збільшення індуктивності повинно приводити до збільшення напруги на колекторі V9, а значить, і на варикапе V12. Котушки слід підлаштувати так, щоб напруга на колекторі транзистора V9 було близько 5 Ст. надалі правильну роботу кільця ФАПЧ можна контролювати обертанням движка перемінного резистора R41. Зміна частоти на виході керованого генератора буде свідчити про нормальну роботу системи.
При налаштуванні керованого генератора може знадобитися підбір резистора R15. При зменшенні його номіналу зростає вихідна напруга, але погіршується форма сигналу.
На закінчення необхідно сказати, що даний пристрій застосовується для синтезу сітки частот (наприклад, з кроком 500 кГц). Для цього потрібно у відповідності з рис.1 замість ЦПД встановити кварцовий генератор і відповідним чином вибрати параметри дільників частоти і керованого генератора.
Автор: Ст. Терещук (UB5DBJ), р. Ужгород; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru