что такое гпд в радиосвязи
Стабильный ГПД
Стабильный ГПД в радиолюбительской связной аппаратуре используются различные схемы перестраиваемых генераторов. От их параметров во многом зависит качество работы этой аппаратуры. В связи с этим к перестраиваемым генераторам предъявляются высокие требования. Необходимо обеспечить:
— точность установки и стабильность генерируемой частоты, которые должны поддерживаться на протяжении длительного времени независимо от изменений питающего напряжения, температуры, влияния нагрузки и т.д.;
— малую чувствительность к различным механическим воздействиям (ударам, вибрациям);
— отсутствие микрофонного эффекта;
Причем, по мере совершенствования аппаратуры эти требования постоянно возрастают. Несмотря на разработку синтезаторов частоты, совершенствование их схемотехники и конструкций, многие радиолюбители в своих устройствах по-прежнему успешно используют обычные перестраиваемые генераторы, в том числе, и в качестве генераторов плавного диапазона (ГПД). Чаще всего в основе их электрической схемы лежат т.н. генераторы Хартли (индуктивная “трехточка”) или Колпитца (емкостная “трехточка»).
В 60-е годы XX века в зарубежной радиолюбительской литературе появился вариант перестраиваемого генератора, называемый схемой Вейкера (в русскоязычной транскрипции его иногда называют генератором Вакара), который нашим радиолюбителям известен меньше. По сообщениям авторов публикаций, такие генераторы при слабой связи активного элемента с контуром обеспечивают в широком диапазоне перестройки высокую стабильность частоты и амплитуды ВЧ колебаний. При прочной механической конструкции, качественных деталях, тщательной термокомпенсации, надежном экранировании и стабильном напряжении питания можно достичь стабильности частоты до 10-6.
Желая проверить работу такого генератора в интервале частот 5,5 — 6 МГц, автор собрал схему, приведенную на рис.1, использовав в качестве основного активного элемента VT1 отечественный МДП-транзистор КП305.
Чтобы получить оптимальную связь транзистора с контуром, в нем используется емкостной делитель, в который входят два подстроечных конденсатора, — С17 и С18. В процессе настройки, изменяя емкость конденсатора С18, добиваются устойчивой генерации, стараясь, чтобы емкость была минимальной. Изменения частоты генерации при этом компенсируют, подстраивая емкость конденсатора С17.
Для получения высокой стабильности частоты и сохранения настройки оба конденсатора должны быть с воздушным диэлектриком, иметь прочную конструкцию и небольшие габариты. В качестве R8 используется резистор с минимально возможной собственной индуктивностью (эта рекомендация приведена в первоисточниках). В авторском варианте стабильный ГПД используется резистор мощностью 2 Вт. Резистор R9 был установлен в процессе настройки автором описываемого стабильный ГПД. Благодаря этому резистору улучшается форма колебаний и снижается вероятность возникновения паразитной генерации.
Особо следует сказать о выборе транзисторов для каскада буферного усилителя (VT2) и эмиттерных повторителей (VT3 и VT4). Транзисторы, применяемые для повторителей, должны иметь некоторый запас по мощности, особенно, если к выходу повторителя будет подключаться низкоомная нагрузка. Помимо обеспечения необходимой амплитуды и мощности ВЧ колебаний, основной буферный усилитель должен иметь низкий уровень шума. К дополнительному повторителю на транзисторе VT4 эта рекомендация не относится. Если цифровая шкала (ЦШ) имеет высокоомный вход, то можно использовать даже транзисторы серии КТ315.
Также можно использовать транзисторы КТ645 и КТ646 с различными буквенными индексами. При соответствующем подборе режимов транзисторов по постоянному току все варианты работали нормально. С целью обеспечения температурной стабилизации частоты в экспериментальной конструкции автор использовал готовую катушку L1 индуктивностью 4,62 мкГн, выполненную заводским способом на круглом керамическом каркасе проводом ПЭВ-0,5, обработанную клеем БФ и прошедшую термосушку. С той же целью автор поместил катушку в запаиваемый металлический корпус-экран от катушки.
При изготовлении стабильный ГПД были испытаны сочетания: VT2 — КТ368А(Б), VT3 — КТ603Б; VT2 — КТ316Б, VT3 — КТ608Б, а также близкие к ним по параметрам импортные транзисторы (например, 2N3866 в качестве VT3). ГПД, применяемый в радиостанциях Р-105, Р-108. На его керамических изоляторах-выводах был установлен керамический конденсатор с отрицательным ТКЕ, подключенный параллельно С16.1 и входящий в колебательный контур генератора. Таким образом, общая емкость конденсатора С16 составлена из нескольких конденсаторов с нулевым (МПО) и отрицательным ТКЕ (М47). Окончательно их соотношение подбиралось при настройке, во время которой элементы стабильный ГПД подвергались нагреву потоком горячего воздуха, а частота стабильный ГПД контролировалась частотомером.
Катушку L2 лучше выполнить без сердечника, намотав проводом ПЭЛШО-0,1 секциями на прочном каркасе из изоляционного материала с хорошими диэлектрическими свойствами (керамика, фторопласт, стеклотекстолит). В этом случае ее дестабилизирующее влияние будет минимальным. Индуктивность L2 для частот 5,5 — 6 МГц — от 1,5 до 2,2 мкГн. Остальные катушки — с сердечниками. Индуктивность L3 — 50 — 100 мкГн, а катушки L4 и L5 вместе с конденсаторами С20 и С21 образуют фильтр нижних частот, который снижает уровень гармоник на выходе ГПД. В авторском варианте использовался промышленный фильтр с частотой среза около 7,5 МГц, помещенный в металлический экран. Устанавливать подобный ФНЧ, вообще говоря, не обязательно. Был испытан вариант, в котором вместо катушек L4 и L5 использовались проводники с надетыми на них ферритовыми бусинками, а емкости конденсаторов С20 и С21 были выбраны около 300 пФ.
Следует учитывать, что в некоторых случаях, когда нагрузка имеет значительную емкостную составляющую (например, к выходу повторителей подключены отрезки коаксиального кабеля), может возникать самовозбуждение. Для его устранения в разрыв базовых цепей транзисторов VT3 и VT4 необходимо включить резисторы сопротивлением до нескольких десятков ом.
Применение проходных конденсаторов С1 и С8, установленных в перегородках корпуса экрана, способствует лучшей развязке блока стабильный ГПД и устранению наводок. Если ГПД используется в приемнике или QRP трансивере, их применение не обязательно. Чтобы получить чистый спектр сигнала, питание ГПД необходимо осуществлять от стабилизированного источника напряжением 9,5 — 10,5 В, имеющего низкий уровень пульсаций, причем к стабильности и качеству напряжения, используемого для управления RIT, предъявляются наиболее высокие требования.
Был испытан вариант ГПД без интегрального стабилизатора DA1, вместо которого использовался параметрический стабилизатор (стабилитрон КС168А и балластный резистор 270 Ом). При этом существенных изменений параметров стабильный ГПД не отмечено, хотя субъективно отмечалось незначительное увеличение уровня шума.
Описанный стабильный ГПД обладает хорошей нагрузочной способностью и может работать как на высокоомную, так и на низкоомную нагрузку. На активном сопротивлении 300 Ом величина ВЧ напряжения на выходе 1 составляет около 1В Эфф.
Монтаж большинства основных элементов стабильный ГПД выполнен на односторонней печатной плате (рис.)
из высококачественного импортного стеклотекстолита толщиной 2 мм, установленной в отдельный прочный металлический корпус-экран, на котором укреплена катушка L1 в экране. В ГПД применялись конденсаторы КМ, КТ и КСО группы Г.
Автор использовал данный стабильный ГПД в транзисторном варианте трансивера, собранного по структурной схеме трансивера UW3DI. Для перестройки частоты стабильный ГПД и ФСС применялся 3-секционный КПЕ с воздушным диэлектриком емкостью 4,5 — 45 пФ. При этом с указанными элементами запас по перекрытию диапазона составил не менее 5 кГц.
Стабилизация частоты ГПД
Г.ГОНЧАР (EW3LB)
(Радиолюбитель 5-98)
Пожалуй, самым ответственным узлом в трансивере является ГПД, который определяет стабильность частоты и шумовые характеристики. Настоящая статья является попыткой в популярной форме изложить то, что прекрасно описано в учебнике [1].
При этом весь математический аппарат опущен, чтобы не пугать неподготовленных читателей формулами и векторными диаграммами.
Нестабильность частоты автогенераторов имеет много причин. Условно можно поделить все причины нестабильности на два направления:
— причины, которые влияют на частоту настройки задающего контура;
— причины, которые влияют на частоту из-за изменения режима активного элемента.
В качестве деталей для ГПД можно рекомендовать катушки, намотанные нагретым при намотке посеребренным проводом на ребристом керамическом каркасе. Конденсаторы можно использовать КМ5 (пятислойные, малогабаритные) с ТКЕ М47 или М75. Если для настройки ГПД применяются варикапы, то ТКЕ конденсаторов должен быть еще больше, т.к. ТКЕ варикапов положительны и в зависимости от смещения (т.е. от частоты настройки) изменяются от 70. 80х10’6 при больших напряжениях до 500х10″6 при малых. Поэтому недопустимо использовать варикапы при напряжении смещения менее 8. 9 В. Если емкости варикапов недостаточно для данного контура, необходимо либо использовать варикапы с большими емкостями (например KB 105), либо ставить по два-три варикапа в параллель. Автор не рекомендует использовать катушки с вожженным серебром. Да, они имеют хорошую температурную стабильность, но. невысокую добротность. А добротность важнее.
Следующей причиной, воздействующей на частоту контура, является нестабильность паразитных емкостей активных элементов, которые подключаются к контуру и служат составными частями его емкости. Во время работы эти паразитные емкости изменяются, и напрямую уводят частоту контура. Рассматривавшиеся ранее температурные уходы частоты происходят медленно, их можно подкорректи-ровать по цифровой шкале либо компенсировать. Влияние же нестабильности паразитных емкостей происходит быстро, чаще всего в такт с модуляцией, и сопровождается характерными искажениями сигнала. Паразитные межэлектродные емкости в транзисторах представляют собой обычные барьерные емкости р-п переходов, перестраивающиеся при изменении приложенного к ним напряжения. Влияние паразитных емкостей можно в той или иной мере уменьшить, но не устранить совсем.
Для уменьшения их влияния надо добиваться, чтобы процентное содержание паразитных емкостей в общей емкости контура было по возможности меньшим, чтобы на фоне большой общей емкости контура несколько пикофарад паразитных емкостей имели меньшее влияние. Здесь, правда, существуют два ограничения. Во-первых, слишком большая емкость при малой индуктивности ведет к снижению добротности контура. Во-вторых, слишком большая постоянная емкость требует пропорционального увеличения переменной емкости, иначе не будут обеспечиваться пределы перестройки контура. В любом случае нельзя делать ГПД на почти одних только паразитных емкостях, как это сделано в [2], где в контуре на 1,8. 7 МГц применен ва-рикап КВС111 с малой емкостью. И чтобы получить перестройку, автор применил большую индуктивность и маленькую постоянную емкость. При этом паразитная входная емкость транзистора составила 20%(!!) от обшей емкости контура. Паразитные емкости мало влияли бы на частоту, если бы напряжения питания и режим работы генератора были идеально стабильными, что реально недостижимо.
рис.1
Разность напряжений «между затвором и истоком в 10 раз меньше, чем само входное напряжение. А если разность напряжений мала, то через входную емкость повторителя течет переменный ток в 10 раз меньше, что эквивалентно уменьшению в 10 раз входной емкости.
Но это еще не все. Повторитель (рис.2) имеет глубокую ООС по постоянному току. Когда напряжение питания меняется, ток в транзисторе меняется во много раз меньше, чем он изменялся бы без истокового резистора, т.е. паразитные емкости более стабильны.
В первом случае (рис.1) генерирующий транзистор берет ток для создания автоматического смещения от контура, ухудшая его добротность. Во втором случае (рис.2) этот ток берется из повторителя и на добротности не сказывается. Из-за большого усиления по мощности исток генерирующего транзистора подключен к меньшей части витков контура (1/10. 1/20) и меньше влияет на контур. Лучшие результаты получаются, если в качестве повторителя используется полевой транзистор с левой характеристикой, без подачи на затвор смещения. Можно рекомендовать КП305И. Параметры схемы должны выбираться так, чтобы повторитель передавал амплитуду колебаний или без искажений, или с равномерным ограничением сверху и снизу. Есть еще один механизм дестабилизации частоты, не столь очевидный. Автогенератор работает непрерывно за счет того, что его высокодобротный контур «звенит» и поддерживает колебания. Энергия же в контуре пополняется толчками только при пиках положительных полуволн на затворе. Для стабильной работы в генераторе необходимо поддерживать баланс амплитуд и баланс фаз. Первое требует, чтобы за каждый период колебания в контуре пополнялось энергии столько, сколько ее из контура расходуется (на затворные токи, потери в конденсаторах и резисторах, излучение в окружающее пространство). Этот баланс поддерживается за счет автоматического смещения. Как только амплитуда колебаний чуть уменьшается, уменьшается и смещение, транзистор приоткрывается чуть больше, и порции подкачивающей энергии возрастают. И наоборот.
Итак, импульсы попадают в контур с опозданием. Как же генератор приспосабливается к этому? Оказывается, он генерирует не точно на частоте контура, а чуть ниже этой частоты.
Если через колебательный контур протекает переменный ток, то напряжение на контуре точно совпадает по ¦фазе с током в одном случае: когда ток находится точно в резонансе с частотой контура. Во всех остальных случаях напряжение на контуре либо опережает ток, либо отстает от него. Так вот, автогенератор автоматически выбирает такую частоту, при которой напряжение на контуре опережает подкачивающие импульсы тока точно на такую величину, которую затем задерживает лампа. Известно, что вы-сокодобротный контур очень резко реагирует на отклонения частоты. Очень малое отклонение частоты вызывает большие отклонения фазы. Соответственно, чтобы компенсировать задержку фазы в лампе, генератору достаточно лишь чуть-чуть отойти от резонансной частоты контура. Если анодное напряжение изменилось, то изменилась и задержка в лампе. Генератор перейдет на другую частоту, при которой опять соблюдался бы баланс фаз. Сдвиг частоты будет незначительным, если добротность контура высокая. При низкодобротном контуре генератору для компенсации такой же задержки надо изменить частоту значительно сильнее.
Генератор с высокой электронной стабильностью частоты имеет соответственно и малые фазовые шумы. Это не относится, однако, к случаю, когда стабильность достигнута с помощью цифровой шкалы и ЦАПЧ, а не хорошей схемой самого ГПД.
Тема: Приемник наблюдателя
Опции темы
Поиск по теме
To Dillinger: в качестве клея используется немецкий герметик «Гермепласт», а пористая резника вырезана из коврика для мыши. Все для термоизоляции ГПД. Для DSB вполне нормально, если честно, гораздо больше раздражает плывущая частота настройки, нежели чем лишняя боковая. Не хотелось заморачиваться с фазовращателем.Это конструкция выходного дня, поэтому сделана без наворотов. Работала вполне достойно (пока не подарил ее одному перцу). С ГПД пришлось повозится, за то приемник работал без подстройки зимой на улице.
Если не затруднит, выложите здесь мою схему о которой идет речь
. US5QBR предложил ГПД по схеме Франклина на 74НС00 (впоследствии попадалось еще несколько подобных схем). Минимум деталей максимальная стабильность, вроде бы о чем еще мечтать. Но тут закрались подозрения – если это такая замечательная схема, то почему ее все не используют, ну хотя бы для простых ППП. Значит есть какие то «подводные камни»?
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
Сергей, мне кажется Вы не совсем точно ответили на вопрос alexis69.
Ответ мне кажется, должен быть таким.
Если рассматривать работу смесителя на одной и той Fсиг, то его эффективность не зависит от того, работает ли ЗГ ГПД на 2Fсиг или на 4Fсиг.
Даже если использовать смеситель с удвоением, предложенный VP, то и в этом случае соотношение времени переключения смесителя к длительности периода Fсиг не меняется. Соответствено и эффективность смесителя.
Естественно с понижением Fсиг эффективность смесителя будет повышаться.
Ну вот пока все… сказал он вытирая пот мозолистой рукой (кто бы знал сколько раз этот пост редактировался и «вылизывался» ).
ГПД для ПЧ 5,5 МГц
Владимир Рубцов (UN7BV)
К8 ЖУРНАЛ N 6,1998 г.
Важнейшей составной частью, «сердцем» приемо-передающей аппаратуры является генератор плавного диапазона (ГПД). В радиоприемниках и трансиверах, имеющих фиксированную первую промежуточную частоту, ГПД должен вырабатывать различные частоты согласно выбранного диапазона.
От качества его работы зависит качество работы всего устройства в целом. Выходной сигнал ГПД должен быть стабилен при изменении температуры, влажности, давления, напряжения источника питания и др.
Негативное влияние этих факторов до минимума можно уменьшить грамотным конструированием ГПД.
На рис.1 показана принципиальная схема ГПД, рассчитанная на использование в приемо-передающей аппаратуре с фиксированной первой промежуточной частоте 5,5 МГц. Она имеет небольшое количество коммутационных цепей, обладает повышенной стабильностью параметров выходного сигнала, его высокой спектральной чистотой и равномерной амплитудой по диапазонам. Количество подстроечных элементов по сравнению с числом диапазонов сведено к минимуму.
Эффективное выходное напряжение генератора равно четырем вольтам на нагрузке 75 Ом и имеет форму синусоиды. Генератор выполнен на транзисторе VT1 по схеме Вакара. Параметрический стабилизатор напряжения VD1, R9 и элементы развязки С 19, R1, C20 предотвращают просачивание высокочастотного напряжения в цепи питания и обеспечивают повышенную стабильность параметров выходного сигнала при наличии небольших колебаний питающего напряжения, возникающих при переходных процессах (переход с приема на передачу и обратно).
Резистор R4 улучшает развязку между генератором и последующим каскадом. На транзисторе VT2 выполнен широкополосный усилитель радиочастоты. Малая проходная емкость и высокое входное сопротивление каскада способствуют хорошей развязке генератора от других каскадов. Выход усилителя ГПД нагружен на эллиптический фильтр нижних частот седьмого порядка. Полоса пропускания фильтра равна 7,33. 12,6 МГц, частота среза фильтра равна 12,65 МГц. Для всех паразитных продуктов обеспечивается подавление более 35 дБ. Входное и выходное сопротивление фильтра около 500м.
Выходной сигнал ГПД снимается с середины выходной обмотки этого трансформатора, а кабельный усилитель развязки с цифровой шкалой подключен к полной обмотке. Последний выполнен на транзисторах VT5 (усилитель) и VT6 (эмиттерный повторитель). Резистор R25 установлен непосредственно в цифровой шкале. Эмиттер транзистора VT6 соединен с входом цифровой шкалы отрезком коаксиального кабеля РК-75. Этот усилитель, обладая хорошими буферными свойствами, имеет коэффициент усиления около 10 в полосе частот 100 кГц-50 МГц. Переключение усилителя-удвоителя (VT3.VT4) из режима усиления в режим удвоения производится узлом на реле К1, галетном переключателе SA1.2 и конденсаторах С33, С34.
Намоточные данные катушек и трансформаторов приведены в табл. 1, а частоты вырабатываемые генератором в табл.2.
Настройку генератора начинают с укладки диапазона 7 МГц подбором конденсатора С13 и подстройкой С5. После укладки производят термокомпенсацию заменой конденсаторов С 10, С13, С17, С22, С23 конденсаторами равными по номиналу, но с различными ТКЕ.
При укладке диапазона 29 МГц может потребоваться установка дополнительного конденсатора емкостью 20. 30 пФ параллельно конденсатору С1.
Вращением подстроечников катушек L2,L3,L4 производят настройку фильтра нижних частот с целью получения равномерной характеристики в полосе частот 7,33. 12,6 МГц и частоты среза 12,65 МГц. Контроль ведут осциллографом или измерителем АЧХ.
Настройку усилителя-удвоителя (VT3.VT4) начинают в режиме удвоения на диапазоне 10 МГц подбором резистора R14 до получения на выходе (С39) максимальной амплитуды сигнала и правильной формы синусоиды.
Затем, переключив генератор на диапазон 14 МГц, в котором данный каскад работает в ‘режиме усиления, подбирают резистора R15 до получения максимума сигнала на выходе и правильной формы синусоиды.
Каскад на транзисторе VT5 настраивают по максимуму сигнала на выходе (С45) подбором номинала резистора R22.
Уменьшить выходное напряжение ГПД можно подбором резистора R4.
Для введения расстройки можно воспользоваться схемой показанной на рис.2. Позиционные обозначения элементов продолжают начатые на рис. 1.
Puc.2
Подстроечный резистор R26 служит для установки частоты ГПД в режиме передачи такой же, как и при приеме. Включают расстройку переключателем SA2. Переменным резистором R30 управляют изменением частоты. Величина диапазона перестройки зависит от номинала конденсатора С48. Она тем больше, чем больше емкость этого конденсатора.
Тема: ГПД на лампе
Опции темы
Поиск по теме
ГПД на лампе
Здравствуйте, уважаемые радиолюбители!
На днях попробовал собрать схему генератора, представленного на вкладке (Радиолюбитель №6-9один).
Цель построения:
использовать генератор в качестве ГПД в «базовом» приемнике Лаповка (Радио №4-7восемь) («родной» ГПД, а также огромное количество других транзисторных ГПД не устраивает из-за страшной нестабильности генерируемой частоты (частота хаотически плавает, термостабилизация устанавливаться не предусматривается)).
Сборка схемы проводилась сначала исключительно из-за спортивного интереса. Имелись огромные сомнения в удовлетворительной работе ламповой схемы после неудачной сборки более десятка различных транзисторных схем.
Но результат обманул ожидания. Удивил «колоссальный» запас работоспособности генератора.
Во время опыта я попробовал однодиапазонный вариант (с частотой ГПД 22,5 МГц на диапазон 28,0 МГц) и использовал только первый (левый) триод лампы. Выходной сигнал непосредственно не снимался, а наводился с анодного контура на антенну приемника. Катодного повторителя на втором триоде не использовалось.
За неимением «нормального» анодного напряжения использовалось нестабилизированное напряжение 25В, снимаемое сразу с мостового выпрямителя по стандартной схеме (сглаживающий конденсатор – 22000 мкФ). Накальное напряжение – 6,3В стандартное. В доме есть лифт. При начале его движения (вверх или вниз) наблюдается слегка заметное по лампочке накаливания, что висит на потолке, падение напряжения (порядка 5-7 вольт по вольтметру).
В качестве контурной катушки использовалась катушка из 6 витков провода ПЭВ-1 – 1 мм, намотанная с шагом 2 мм на самодельном склеенном бумажном каркасе диаметром 18 мм. Витки катодной катушки (2 витка) были намотаны поверх анодного контура.
Отзыв о работе:
Сигнал генератора был достаточно большой величины. Величина оценивалась визуально по самому простому ВЧ-пробнику. Стабильность частоты колебалась в пределах около плюс-минус 100Гц на слух по нулевым биениям приемника «Волна-К» на частоте 22,5 МГц 9 диапазона.
При отключении анодного выпрямителя от сети работоспособность генератора наблюдалась вплоть до уменьшения анодного напряжения до 10В.
Форма выходного сигнала не проверялась.
Одним словом, понравилось.
А теперь вопрос, на который я самостоятельно не смог дать ответ.
Почему Автор использовал именно лампу 6Н2П? А, например, не лампу 1П, 3П, 14П или 6Ф1П (12П)? Ведь буфер на пентоде вроде бы лучше, чем на триоде?