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Um gerador de sinal de alta frequência é necessário para reparar e sintonizar receptores de rádio e, portanto, é bastante procurado. Os geradores de laboratório de fabricação soviética disponíveis no mercado possuem boas características, geralmente redundantes para fins amadores, mas são bastante caros e muitas vezes requerem reparos antes do uso. Geradores simples de fabricantes estrangeiros são ainda mais caros e não possuem parâmetros elevados. Isso força os rádios amadores a fabricarem eles próprios esses dispositivos.

O gerador foi projetado como uma alternativa a dispositivos industriais simples semelhantes ao GRG-450B [1]. Opera em todas as bandas de transmissão; sua produção não requer indutores de enrolamento ou configuração trabalhosa. O dispositivo implementa faixas de HF estendidas, o que possibilitou abandonar o complexo vernier mecânico, um milivoltímetro integrado do sinal de saída e a modulação de frequência. O aparelho é feito com peças comuns e baratas que podem ser encontradas em qualquer radioamador que conserte rádios.

Uma análise de muitos projetos amadores de tais geradores revelou uma série de desvantagens comuns características deles: faixa de frequência limitada (a maioria cobre apenas as bandas LW, MW e HF); A sobreposição significativa de frequência nas faixas de alta frequência dificulta seu ajuste preciso e leva à necessidade de fabricar um vernier. Muitas vezes é necessário enrolar indutores com derivações. Além disso, as descrições destas estruturas são demasiado breves e muitas vezes totalmente ausentes.

Decidiu-se projetar de forma independente um gerador de sinal de alta frequência que atendesse aos seguintes requisitos: circuito e design extremamente simples, indutores sem derivações, ausência de componentes mecânicos de fabricação independente, operação em todas as bandas de transmissão, incluindo VHF, bandas estendidas e elétricas. vernier. Uma saída coaxial de 50 ohms é desejável.

mesa

¹⁾ Na saída coaxial com resistência de carga de 50 Ohms, o valor efetivo.
²⁾ Com o capacitor variável desconectado e a tensão no varicap 0...5 V.

Como resultado de testes de muitas soluções técnicas e repetidas melhorias, surgiu o dispositivo descrito abaixo. As faixas de frequência que ele gera são mostradas na tabela. A precisão da configuração da frequência do gerador não é pior que ±2 kHz na frequência de 10 MHz e ±10 kHz na frequência de 100 MHz. Seu deslocamento por hora de operação (após uma hora de aquecimento) não excede 0,2 kHz na frequência de 10 MHz e 10 kHz na frequência de 100 MHz. A mesma tabela mostra os valores máximos de tensão efetiva de saída em cada faixa. A não linearidade da escala do milivoltímetro não é superior a 20%. Tensão de alimentação - 7,5...15 V. O circuito gerador de sinal é mostrado na Fig. 1.

Arroz. 1. Circuito gerador de sinal (clique para ampliar)

Via de regra, geradores com conexão ponto a ponto de circuito oscilante, capazes de operar em frequências acima de 100 MHz, geram uma onda quadrada distorcida em vez de uma onda senoidal na faixa de onda média. Para reduzir a distorção, é necessária uma mudança significativa nos modos de operação dos elementos ativos do gerador dependendo da frequência. O sinal do oscilador mestre utilizado no dispositivo descrito com efeito de campo e transistores bipolares conectados em série com corrente contínua [2] apresenta muito menos distorção. Eles podem ser reduzidos ajustando o modo de operação apenas do transistor bipolar.

Nas faixas de baixa frequência, o modo de operação do transistor VT2 é definido pelos resistores R1 e R9 conectados em série. Ao mudar para faixas de alta frequência, a chave SA1.2 fecha o resistor R1. Para aumentar a inclinação da característica do transistor de efeito de campo VT1, uma polarização constante igual à metade da tensão de alimentação é aplicada à sua porta. A tensão de alimentação do oscilador mestre é estabilizada pelo estabilizador integrado DA1. O resistor R10 serve como carga mínima do estabilizador, sem a qual sua tensão de saída fica obstruída com ruído.

Indutâncias industriais foram utilizadas como indutores L1-L10 do oscilador mestre. Eles são comutados pela chave SA1.1. Na faixa VHF2, a indutância L11 é um pedaço de fio com cerca de 75 mm de comprimento que conecta a chave à placa de circuito impresso.

O desvio da indutância real do indutor em relação à nominal pode ser bastante significativo, de modo que os limites da faixa são selecionados com alguma sobreposição para excluir sua instalação trabalhosa. Os limites de alcance indicados na tabela foram obtidos sem qualquer seleção de bobinas. É preferível usar bobinas grandes, a estabilidade da indutância (e portanto da frequência gerada) é maior que a das pequenas.

Para ajustar a frequência, o aparelho utiliza um capacitor variável de três seções com caixa de câmbio, que era utilizado em rádios Ocean, rádios Melodiya e muitos outros. Para garantir que seu corpo não tenha contato elétrico com o corpo do aparelho, ele é fixado em seu interior por meio de uma junta isolante. Isso possibilitou conectar uma seção do capacitor em série com outras duas conectadas em paralelo. É assim que as bandas HF estendidas são implementadas. Nas faixas DV, SV1 e SV2, onde é necessária grande sobreposição de frequência, a chave SA1.2 conecta o invólucro do capacitor variável ao fio comum. Nas faixas KV6, VHF1 e VHF2 o capacitor variável é desligado através da chave SA2. Quando a chave está fechada, a frequência de geração estável não excede 37 MHz.

Um circuito composto por uma matriz varicap VD1, capacitores C6, C9 e resistor R6 é conectado em paralelo ao capacitor variável, servindo como modulador de frequência, vernier elétrico e, quando o capacitor variável é desconectado, principal elemento de sintonia. Como a amplitude da tensão de alta frequência no circuito oscilatório atinge vários volts, os varicaps da matriz conectados em contra-série introduzem muito menos distorção do que um único varicap introduziria. A tensão de sintonia para os varicaps da matriz VD1 vem do resistor variável R5. O resistor R2 lineariza um pouco a escala de sintonia.

O sinal de modulação de frequência do gerador é fornecido ao conector XS1 de qualquer fonte externa. Ao configurar e verificar um receptor de rádio AM, a conversão da modulação de frequência em modulação de amplitude ocorre dentro dele devido à irregularidade da resposta de frequência da parte pré-detectora do caminho de recepção. Você pode observar o sinal AM no último circuito IF do receptor usando um osciloscópio. Esta solução nem sempre é aceitável, mas moduladores de amplitude simples usados ​​​​em projetos amadores de geradores de medição criam forte modulação de frequência parasita mesmo em bandas HF de baixa frequência, o que torna quase impossível usá-los para a finalidade pretendida. Ao usar o dispositivo como gerador de frequência de varredura, uma tensão dente de serra é aplicada ao conector XS2.

O oscilador mestre é conectado ao seguidor de saída no transistor VT4 através do capacitor C12, cuja capacitância extremamente pequena reduz a influência da carga na frequência gerada e diminui a amplitude da tensão de saída em frequências acima de 30 MHz. Para eliminar parcialmente a diminuição da amplitude em baixas frequências, o capacitor C12 é desviado pelo circuito R11C14. Um seguidor de emissor simples com um transistor bipolar de alta impedância de saída revelou-se a solução mais adequada para tal dispositivo de banda larga. A influência da carga na frequência é comparável a um seguidor de fonte em um transistor de efeito de campo, e a dependência da amplitude na frequência é muito menor. A utilização de estágios tampão adicionais apenas piorou o isolamento. Para garantir um bom isolamento nas faixas DV-HF, o transistor VT4 deve ter um alto coeficiente de transferência de corrente e, nas faixas VHF, capacitâncias intereletrodos extremamente pequenas.

A saída do repetidor é conectada ao terminal XT1.4, que se destina principalmente à conexão de um frequencímetro, o que leva a uma ligeira diminuição na tensão de saída. A resistência interna desta saída nas faixas HF é de cerca de 120 Ohms, a tensão de saída é superior a 1 V. Um indicador da presença de tensão de RF na saída do repetidor é implementado nos diodos VD2, VD3, transistor VT3 e LED HL1.

Do motor do resistor variável R18, que serve como regulador de tensão de saída, o sinal vai para o divisor R19R20, que, além do isolamento adicional do gerador e da carga, fornece uma impedância de saída da saída coaxial (conector XW1 ) nas faixas de HF, próximas a 50 Ohms. Em VHF cai para 20 ohms.

A mudança de frequência ao mudar a posição do motor R18 da posição superior de acordo com o diagrama para a inferior atinge 70...100 kHz a uma frequência de 100 MHz sem carga e com uma carga conectada de 50 Ohms - não mais superior a 2 kHz (na mesma frequência).

Para medir a tensão de saída, o conector XW1 possui um detector composto por resistores R15, R17, diodo VD4 e capacitor C17. Juntamente com um voltímetro digital externo ou multímetro em modo voltímetro conectado aos pinos XT 1.3 (mais) e XT1.1 (menos), forma um milivoltímetro do valor efetivo da tensão de saída do gerador. Para obter uma escala mais linear, uma tensão de polarização constante de 4 V é aplicada ao diodo VD1, que é ajustado com um resistor trimmer multivoltas R17.

O voltímetro externo deve ter limite de medição de 2 V. Neste caso, um será exibido constantemente no dígito de ordem superior do seu indicador, e a tensão de saída medida em milivolts será exibida nos dígitos de ordem inferior. A tensão mínima medida é de cerca de 20 mV. Acima de 100 mV as leituras serão ligeiramente mais altas. Na tensão de 200 mV, o erro chega a 20%.

O gerador é alimentado por uma fonte de tensão CC estabilizada de 7...15 V ou por uma bateria. Com uma fonte de alimentação não estabilizada, o sinal de alta frequência gerado será inevitavelmente modulado a uma frequência de 100 Hz.

A instalação do gerador deve ser feita com muito cuidado, disso depende a estabilidade de seus parâmetros. A maioria das peças é instalada em uma placa de circuito impresso feita de material isolante revestida com folha metálica em ambos os lados, mostrada na Fig. 2.

Arroz. 2. Placa de circuito impresso feita de material isolante laminado em ambos os lados

Arroz. 3. Localização das peças na placa

A disposição das peças na placa é mostrada na Fig. 3. As áreas de folha do fio comum em ambos os lados da placa são conectadas entre si por jumpers de fio soldados nos orifícios, que são mostrados preenchidos. Após a instalação, os elementos do repetidor de saída são cobertos em ambos os lados da placa com telas metálicas, cujos contornos são mostrados em linhas tracejadas. Essas telas devem ser conectadas com segurança à folha do fio comum por meio de soldagem em todo o perímetro. Na tela localizada na lateral dos condutores impressos, acima da almofada de contato à qual está conectado o emissor do transistor VT4, há um orifício por onde passa um pino de cobre soldado a esta almofada. Posteriormente, a ele é soldado o núcleo central do cabo coaxial, indo para o resistor variável R18 e o capacitor C18. A trança do cabo está conectada à blindagem do repetidor.

O gerador utiliza principalmente resistores fixos e capacitores para montagem em superfície de tamanho padrão 0805. Os resistores R19 e R20 são MLT-0,125. O capacitor C3 é um óxido com baixo ESR, C7 é um óxido de tântalo K53-19 ou similar. Os indutores L1-L10 são bobinas padrão, preferencialmente das séries domésticas DPM, DP2. Em comparação com os importados, apresentam um desvio de indutância significativamente menor em relação ao valor nominal e um fator de qualidade superior.

Se você não tiver um indutor com a classificação exigida, você mesmo pode fazer a bobina L10 enrolando oito voltas de fio com diâmetro de 0,08 mm em torno de um resistor MLT-0,125 com resistência de pelo menos 1 MOhm. Um pedaço de fio central rígido de um cabo coaxial com cerca de 11 mm de comprimento é usado como indutância L75.

Capacitores variáveis ​​de três seções com caixa de engrenagens são extremamente comuns, mas se não houver um disponível, um de duas seções pode ser usado. Neste caso, o corpo do capacitor é conectado ao corpo do dispositivo, e cada seção é conectada através de uma chave separada, e uma das seções é conectada através de um capacitor de estiramento. É muito mais difícil controlar um dispositivo com um capacitor tão variável.

Chave SA1 - PM 11P2N; chaves semelhantes das séries PG3 ou P2G3 também são aplicáveis. Alternar SA2 - MT1. O resistor variável R18 é SP3-9b e não é recomendado substituí-lo por um resistor variável de outro tipo. Se não for encontrado um resistor variável com o valor nominal indicado no diagrama, então você pode substituí-lo por um valor nominal inferior, mas ao mesmo tempo você precisa aumentar a resistência do resistor R16 para que a resistência total do conectado em paralelo os resistores R16 e R18 permanecem inalterados. Resistor variável R5 - qualquer tipo, R17 - trimmer multivoltas importado 3296.

Os diodos GD407A podem ser substituídos por D311, D18 e o diodo 1 N4007 pode ser substituído por qualquer retificador. Em vez da matriz varicap KVS111A, é permitido usar KVS111B, e em vez de 3AR4UC10 - qualquer LED vermelho.

O oscilador mestre é insensível aos tipos de transistores utilizados. O transistor de efeito de campo KP303I pode ser substituído por KP303G-KP303Zh, KP307A-KP307Zh, e com ajuste da placa de circuito impresso - por BF410B-BF410D, KP305Zh. Para transistores com corrente inicial superior a 7 mA, o resistor R7 não é necessário. O transistor bipolar KT3126A pode ser substituído por qualquer transistor de micro-ondas da estrutura pnp com capacitâncias intereletrodos mínimas. Como substituto do transistor KT368AM, podemos recomendar o SS9018I.

O conector XW1 é do tipo F. Qualquer cabo pode ser facilmente inserido nele e, se necessário, basta inserir um fio. Bloco de fixação XT1 - WP4-7 para conexão de sistemas de alto-falantes. Os conectores XS1 e XS2 são conectores mono padrão para um plugue de 3,5 mm de diâmetro.

O gerador é montado em uma caixa a partir de uma fonte de alimentação de computador. A sua instalação é mostrada na fotografia Fig. 4. Remova a grade da ventoinha e cubra a lateral do gabinete onde ela estava localizada com uma placa de chapa de aço com furos para conectores e controles. Para fixar a placa, utilize todos os furos disponíveis na caixa.

Arroz. 4. Instalação do gerador

Monte a placa em um suporte de latão de 30 mm de altura, próximo à chave SA1, com os condutores impressos voltados para cima. Estanhe o ponto de contato entre o suporte e o corpo e coloque uma pétala de contato sob ele, que é conectada à tela do repetidor de saída. Se possível, evite a formação de grandes circuitos fechados de fluxo de corrente de alta frequência através do fio comum, levando a uma diminuição da tensão de saída nas bandas VHF.

Coloque o resistor variável R18 em uma tela metálica adicional, prendendo-o sob o flange do resistor. A montagem dos resistores R19 e R20 é montada. Conecte seu ponto comum ao conector XW1 com um cabo coaxial. Monte os elementos detectores do milivoltímetro em uma pequena placa de circuito, que é fixada diretamente no conector XW1.

Instale o capacitor variável C4 na carcaça através de juntas isolantes. É aconselhável fazer uma extensão dielétrica do eixo do capacitor, sobre a qual será colocado o botão de ajuste. Mas isso não é necessário, também é permitido colocá-lo no eixo do próprio capacitor. Conecte o capacitor variável à chave SA2 e à placa usando um núcleo central rígido de um cabo coaxial. Instale o capacitor C5 e conecte-o ao invólucro próximo ao capacitor C4.

Antes de instalar a chave SA1 no dispositivo, monte os indutores L1-L10 e o resistor R1 nele. Os eixos das bobinas adjacentes devem ser perpendiculares entre si, caso contrário sua influência mútua não pode ser evitada. Isto é especialmente verdadeiro para faixas de baixa frequência. É conveniente alternar bobinas com condutores axiais e radiais. Conecte o fio comum à galette SA1.1 com um chicote de dez ou mais fios MGTF. Usando um fio separado, conecte o resistor R1 e o contato móvel do biscoito SA1.2 ao fio comum.

Usando uma seringa com agulha encurtada, aplique todas as inscrições necessárias no painel frontal com verniz tsapon colorido. Instale o conector de entrada de rampa XS2 no painel traseiro para evitar conexão acidental a ele. Passe o cabo de alimentação até lá também. É duplicado pelos contatos XT1.1 (menos) e XT1.2 (mais), a partir dos quais você pode alimentar outros instrumentos de medição ou um dispositivo personalizado. Cubra todos os furos extras da caixa com placas de aço soldadas.

Uma vez montado de acordo com as recomendações, o dispositivo deverá funcionar imediatamente. A tensão DC no emissor do transistor VT4 deve ser medida. Quando o motor do resistor variável R18 está na posição superior (conforme diagrama), não deve ser inferior a 2 V, caso contrário é necessário reduzir a resistência do resistor R13. Em seguida, você precisa verificar o funcionamento do gerador em todas as faixas. Em VHF, com uma grande capacitância introduzida do capacitor variável (se estiver ligado), as oscilações falham, o que fica evidente pela diminuição do brilho do LED HL1.

Se o resistor variável R5 estiver ligado, conforme mostrado no diagrama, então a largura de banda de sintonia nas bandas VHF não excederá 15 MHz, podendo ser necessário ajustar essas faixas dentro das faixas de transmissão. Primeiro de tudo, faça isso na faixa VHF1 (65,9...74 MHz) usando o capacitor de corte C9 com a chave SA2 aberta. Em seguida, mova a chave SA1 para a posição VHF2 e, alterando o comprimento do pedaço de fio que serve como indutância L11, obtenha a sobreposição da faixa de transmissão de 87,5...108 MHz. Se você precisar aumentar muito a frequência, um pedaço de fio pode ser substituído por uma tira de folha de cobre ou cabo coaxial trançado achatado. Os limites de sintonia de frequência de um varicap podem ser aumentados significativamente se o resistor variável R5 for alimentado com tensão da entrada, e não da saída, do estabilizador integrado DA1. Mas isso levará a uma deterioração notável na estabilidade da frequência.

O ajuste do detector milivoltímetro consiste em ajustar o resistor trimmer R17 para uma tensão de 1010 mV no multímetro conectado à saída do detector na tensão de saída zero do gerador (o controle deslizante do resistor variável R18 está na posição inferior no diagrama ). Em seguida, usando um resistor variável para aumentar a oscilação da tensão de saída para 280 mV (monitorado com um osciloscópio), ajuste R17 para que o multímetro mostre 1100 mV. Isto corresponde a uma tensão de saída efetiva de 100 mV. Deve-se levar em consideração que tensões de RF inferiores a 20 mV não podem ser medidas com este milivoltímetro (zona morta) e, em tensões superiores a 100 mV, suas leituras serão muito superestimadas.

Recomenda-se ligar o gerador uma hora antes de iniciar as medições. Após o aquecimento, a estabilidade da frequência a longo prazo aumentará significativamente.

O arquivo PCB no formato Sprint Layout 6.0 pode ser baixado em ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/01/gener.zip.

Literatura

1. Gerador de sinal de alta frequência GRG-450B. - URL: printsip.ru/cgi/download/instr/GW_instek/generatori_gw/grg-450b.pdf.
2. GIR de ondas curtas (no exterior). - Rádio, 2006, nº 11, p. 72, 73.

Autor: G. Bondarenko

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