Пропонований високочастотний генератор сигналів залучає простотою конструкції і забезпечує стабілізацію вихідної напруги в широкій смузі частот.

Загальновідомі вимоги, що пред'являються до широкосмугового генератору сигналів. У першу чергу, це досить мала величина вихідного опору, що дозволяє погодити його вихід з хвильовим опором коаксіального кабелю (зазвичай 50 Ом), і наявність автоматичного регулювання амплітуди вихідної напруги, що підтримує його рівень практично постійним незалежно від зміни частоти вихідного сигналу. Для діапазону НВЧ (вище 30 МГц) велике значення мають проста і надійна комутація діапазонів, а також раціональна конструкція генератора.

Принципова схема приладу представлена на рис. 1. Транзистори VT1, VT2 спільно зі змінним конденсатором встановлення частоти С1 й індуктивності L1 – L4 утворюють задає генератор (діапазон частот 2 … 160 МГц). Дільник R1R5 задає напруга зсуву для цих транзисторів по постійному струму. Резистори, мають малу величину опору, включені в ланцюзі бази (затвора) транзисторів VT1 – VT4; вони служать для придушення паразитної генерації високочастотних транзисторів. Регулюванням струму, що протікає через загальний резистор R6 в ланцюзі емітерів транзисторів VT1 і VT2, може бути встановлений режим синусоїдальних коливань з малими спотвореннями при амплітуді напруги в декілька вольт.

Схема генератора

Рис.1. Схема генератора

Високочастотний сигнал з генератора через конденсатор С4 надходить на затвор польового транзистора VT3. Цим забезпечується майже ідеальна розв'язка навантаження і генератора. Для установки напруги зміщення транзисторів VT3 і VT4 служать резистори R7, R8, а струмовий режим каскаду визначають резистори R12 – R 14. Для збільшення ступеня розв'язки вихідну високочастотне напруга знімається з колекторної ланцюга VT4.

Для стабілізації рівня сигнал ВЧ через конденсатор С9 підводиться до випрямляча з подвоєнням напруги, виконаного на елементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорційне амплітуді вихідного сигналу випрямлена напруга додатково посилюється в ланцюзі управління на VT5 і VT6. При відсутності сигналу ВЧ транзистор VT6 повністю відкритий; при цьому до генератора, що задає надходить максимальна напруга харчування. У результаті полегшуються умови самозбудження генератора і в початковий момент встановлюється велика амплітуда його коливань. Але це напруга ВЧ через випрямляч відкриває VT5, при цьому напруга на базі VT6 збільшується, що приводить до зменшення напруги живлення генератора і в кінцевому рахунку до стабілізації амплітуди його коливань. Рівноважний стан встановлюється при амплітуді сигналу ВЧ на колекторі VT4 трохи вище 400 мВ.

Змінний резистор R17 (показаний як потенціометр) в дійсності представляє собою ВЧ аттенюатор і при відсутності навантаження на його виході максимальна напруга досягає чверті вхідного, тобто 100 мВ. При навантаженні коаксіального кабелю на опір 50 Ом (що є необхідним для його узгодження в частотному діапазоні від 50 до 160 МГц і вище) на виході генератора встановлюється напруга ВЧ близько 50 мВ, яке регулюванням аттенюатора може бути зменшена до необхідного рівня.

Як регулятор R17 в схемі генератора був використаний 50-омний аттенюатор фірми Prech. Якщо для деяких конкретних застосувань не потрібно регулювання рівня вихідної напруги, аттенюатор R17 може бути замінений фіксованим резистором з опором 50 Ом.

Однак і в цьому випадку зберігається можливість регулювання рівня напруги ВЧ в деяких межах: з цією метою конденсатор С9 приєднують не до колектору VT4, а до його емітера, при цьому доводиться враховувати невелика зміна (зменшення) рівня сигналу на вищих частотах робочого діапазону. Тоді навантаження для VT4 утворюють аттенюатор R17 і резистори R11, R12. Збільшення амплітуди вихідного високочастотного напруги може бути досягнуто замиканням резистора R11 дротяної перемичкою, якщо ж потрібно зменшувати амплітуду вихідної напруги, то резистор R11 залишають у пристрої, а конденсатори С7, С8 випаювати. Ще більше зменшення рівня вихідного сигналу може бути отримано зниженням величини опору R17, але в цьому випадку вже не буде узгодження з кабелем, а на частотах вище 50 МГц це неприпустимо!

Всі деталі генератора розташовані на друкованій платі невеликих розмірів. Котушки індуктивності генератора L1 – L3 намотані на каркасах діаметром 7,5 мм. Їх індуктивності підлаштовують феритовими сердечниками з малими втратами, призначеними для роботи в діапазоні УКВ. Котушка L3 має 62 витки, L2 – 15 і L1 – 5 витків дроту ПЕЛ 0,2 (намотування котушок всіх в один шар). Індуктивність WL1 виконана у вигляді шлейфу, який однією своєю стороною прикріплений до перемикача діапазонів, а інший – до конденсатора С1 змінної ємності. Розміри шлейфу наведені на рис. 2. Він виконаний з мідного посрібленого дроту діаметром 1,5 мм; для фіксації відстаней між його провідниками застосовуються три пластини з ізоляційного матеріалу з малими втратами (наприклад фторопласту), в яких просвердлені по два отвори діаметром 1,5 мм, що знаходяться відповідно на відстані 10 і 2,5 мм (рис. 2).

Конструкція шлейфу

Рис.2. Конструкція шлейфу

Весь прилад розміщують в металевому корпусі розмірами 45х120х75 мм. Якщо аттенюатор і ВЧ роз'єм встановлені в корпусі на стороні, протилежній тій, на якій знаходиться друкована плата, то всередині корпусу приладу ще залишається достатньо місця для вузлів блоку живлення: трансформатора живлення потужністю 1 Вт з пониженням напруги мережі до 15 В, випрямні мосту і мікросхеми 7812 (вітчизняний аналог-КР142ЕН8Б). У корпусі може бути розміщено також мініатюрний частотомір з попередніми дільником частоти. При цьому вхід дільника слід підключити до колектора VT4, а не до вихідного роз'єму, що дозволить виробляти відлік частоти при будь-якому напрузі ВЧ, що знімається з аттенюатора R17.

Можлива зміна частотного діапазону приладу шляхом зміни індуктивності котушки контуру або ємності конденсатора С1. При розширенні частотного діапазону в бік більш високих частот слід зменшувати втрати контуру налаштування (застосування в якості С1 конденсатора з повітряним діелектриком і керамічної ізоляцією, котушок індуктивності з малими втратами). Крім того, діоди VD1 і VD2 повинні відповідати цьому розширеного діапазону частот, у противному випадку з збільшенням частоти вихідна напруга генератора буде збільшуватися, що пояснюється зменшенням ефективності ланцюга стабілізації.

Для полегшення налаштування паралельно З 1 підключають додатковий змінний конденсатор малої місткості (електричний верньер) або ж застосовують механічний верньер до конденсатора налаштування з передавальним ставленням 1:3 – 1:10.

За матеріалами журналу Funkschau, 1981, N25/26, с. 134-136.

Від редакції.

У цій конструкції транзистори BF199 можуть бути замінені вітчизняними – КТ339 з будь-яким буквеним індексом, а при розширенні діапазону генератора в бік більш високих частот – КТ640, КТ642, КТ643. Замість польового транзистора BFW11 допустимо встановити КП307Г або КП312, а замість транзистора ВС252С підійде КТ3107 з індексами Ж, И, К чи Л. Як діодів можна застосувати детекторні діоди СВЧ, наприклад, 2А201, 2А202А. Якщо ж генератор працює на частотах, що не перевищують 100 МГц, то можуть бути використані і діоди типу ГД507А (з корекцією опору резистора R11). Перемикач SA1 – ПГК. Потужність резисторів – 0,125 або 0,25 Вт

Конденсатор С1 повинен бути з повітряним діелектриком і мати керамічну або кварцову ізоляцію як статорних пластин від корпусу, так і роторних від осі; його максимальну місткість краще обмежити 50 ПФ. Атенюатори типу, який застосований в генераторі, нашою промисловістю не випускаються. Замість нього допускається використовувати плавний регулятор в ланцюзі авторегулювання і звичайний ступінчастий аттенюатор з П або Т-подібними ланками на виході.

Можна спробувати також самим виготовити аттенюатор з плавним регулюванням вихідної напруги, допрацювавши для цієї мети стандартні змінні резистори. Відзначимо, що діапазон регулювання вихідного рівня саморобних атенюаторів можна суттєво збільшити, якщо виготовити їх на основі повзункового змінного резистора, до провідному шару якого з одного боку по всій довжині прикріплена вузька металева смужка. Її з'єднують із загальним проводом та корпусом.