Материал публикуется с любезного разрешения автора.
Многофункциональный генератор качающейся частоты 100 кГц...2 ГГц
Усилитель сигнала АРМ (Б10), электронный аттенюатор (Б8).
Александр Кравченко, Украина
E-mail: alderkra{собака}ukr.net
Январь 2005 г.
Усилитель сигнала АРМ (Б10), схема которого изображена на рис.19, представляет собой УПТ, собранный на ОУ DD1 (К544УД1Б), транзисторах VT2 (КТ315Г) и VT3 КТ603А. Входным сигналом для ОУ является постоянное напряжение отрицательной полярности, снимаемое с датчика АРМ, которое поступает через контакт 4 (Б10) на не инвертирующий вход ОУ. На инвертирующий вход ОУ, через контакт 5 Б10, подается опорное напряжение. При отличии напряжения датчика АРМ от опорного напряжения, ОУ выдает сигнал ошибки в виде постоянного напряжения положительной полярности, который усиливается и инвертируется в усилителе на транзисторах VT2, VT3, и используется в дальнейшем для подстройки уровня мощности ВЧ сигнала при помощи электронного аттенюатора. При этом максимальному уровню мощности, отрабатываемой схемой АРМ, соответствует минимальный уровень напряжения на конт.11 (Б10). Изменением величины опорного напряжения на конт.5 (Б10), можно изменять уровень отрабатываемой схемой АРМ мощности. Источник опорного напряжения 9 В собран на стабилитроне VD1 (Д818Е). Уровень опорного напряжения в небольших пределах (для регулировки мощности ВЧ сигнала на +/- 1 дБ) можно изменять при помощи потенциометра, напряжение с которого через контакт 8 (Б10) поступает на базу эмиттерного повторителя VT1 (КТ315Г), а для регулировки мощности ВЧ сигнала пределах от -10 дБ до +7 дБ, с интервалом 1 дБ, величину опорного напряжения можно изменять при помощи специально подобранных резисторов (для каждого уровня мощности), включая их поочередно между контактом 5 и 6 (Б10). С выхода УПТ (конт.11 Б10) сигнал АРМ, поступает через контакты реле, расположенное в коммутаторе Б9, на электронный аттенюатор Б8, или на электронный аттенюатор генераторного блока Б6 (0,1...60 МГц). На диодах VD3, VD4 (Д220Б) и транзисторе VT4 (КТ603А) собран источник опорного напряжения 1,2 В, необходимый для работы электронного аттенюатора Б8.
Схема электронного аттенюатора Б8 изображена на рис.19. Сигнал АРМ поступает на контакт 3 (Б8), а опорное напряжение 1,2 В, подключено к контакту 2 (Б8). При уровне напряжения АРМ на конт.11 (Б10) равному нулю вольт (состояние схемы, при котором затухание аттенюатора Б8 минимально), ток проходит от контакта 2 (Б8), по цепи: L5, R3, L3 и далее разветвляясь на две цепи VD2, L1 и VD3, L2, и далее L4, конт.3 (Б8), конт. 11 (Б10), открытый транзистор VT3 (Б10), корпус. В результате прохождения тока диоды VD2 и VD3 открыты. Диоды VD1 и VD4 при этом закрыты, из-за того, что напряжение падающее на них близко к нулю. В таком режиме аттенюатор имеет наименьшее ослабление для ВЧ сигнала. По мере возрастания напряжения на контакте 3 (Б8), ток через диоды VD2 и VD3 уменьшается, а ослабление аттенюатора увеличиваться. При достижении напряжения на контакте 3 (Б8) величины, требуемой для открывания диодов VD1 и VD4, через эти диоды начнет протекать ток, замыкая ВЧ сигнал на резисторы R1 и R2, тем самым еще больше увеличивая ослабление аттенюатора. При достижении напряжения на контакте 3 максимальной величины около 1,75 В (напряжение равное падению напряжения на элементах VD1, R1 или VD4, R2, в результате прохождения тока через эти элементы), диоды VD2 и VD3, будут заперты, так как напряжение на их катодах (1,75 В) превысит напряжение на их анодах (1,2 В), а диоды VD1 и VD4 будут полностью открыты. В таком состоянии аттенюатор имеет максимальное затухание для ВЧ сигнала. Выходное и входное сопротивление аттенюатора, при его максимальном затухании, а также при каком то промежуточном затухании - близко к 50 Ом, так резистор R1 и R2 подключены к входу и выходу аттенюатора через открытые, или частично открытые диоды VD1 и VD4, обеспечивая тем самым наилучшее согласование выхода и входа аттенюатора с ВЧ трактом.
Настройка схем усилителя сигнала АРМ и электронного аттенюатора выполняется совместно с аттенюатором Б12, или в собранном ГКЧ по схеме рис.1. Методика настройки приведена в описании настройки ГКЧ. Цель настройки: добиться калиброванных уровней мощности на выходе -20 дБ/В, аттенюатора Б12, для каждого положения переключателя B4 (рис.1), а также подбор сопротивления резистора R1 (рис.1) и R15 в Б10 (рис.19), для получения диапазона регулировки мощности при помощи потенциометра R2 (рис.1), +/- 1 дБ. При необходимости величину опорного напряжения 1,2 В, подстраивают подбором резистора R14 в Б10.
При работе в диапазоне частот 0,1...60 Мгц, используется внутренний аттенюатор генераторного блока Б6 (рис.1), в котором установлен свой источник опорного напряжения 1,2 В. Настроенные уровни отрабатываемой схемой АРМ мощности, на выходах аттенюаторе Б12, будут одинаковыми, как при работе с электронным аттенюатором Б8, так и при работе с внутренним аттенюатором блока Б6, так как эти уровни зависят только от опорного напряжения на конт.5 Б10.
Усилитель сигнала АРМ изготовлен в виде печатной платы из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. В моей конструкции плата помещена в экранирующий корпус. Но при обеспечении хорошей экранировки корпуса ГКЧ, допускаю плату усилителя АРМ не экранировать. Плата аттенюатора Б8 изготовлена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, и имеет размер 74 х 40 мм. Она помещена в экранирующий корпус из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (можно из металла). На противоположных стенках корпуса установлены радиочастотные разъемы. Виды печатной платы изображены на рис.20.
В электронном аттенюаторе Б8, и в остальных ВЧ блоках, где для передачи ВЧ сигналов используются полосковые линии, необходимо строго выдерживать ширину печатных дорожек (полосковых линий), для обеспечения волнового сопротивления полосковых линий равного 50 Ом. В радиолюбительской литературе можно найти методики расчета ширины полосковых линий, для обеспечения требуемого волнового сопротивления (например в журнале Радио №8 1992 г. стр.45). Для толщины стеклотекстолита 1,5 мм, ширина линий должна быть около 1,5 мм. Для уменьшения затухания линий на высоких частотах, желательно применять стеклотекстолит толщиной 2 мм, при этом полосковые линии должны быть шире.
Первоначально электронный аттенюатор Б8 планировалось использовать на частотах от 100 ... 200 кГц и выше, по этому в нем применены самодельные дроссели L1, L2, L3 индуктивностью 600 мкГн. Дроссели мотают на сердечник от дросселя ДП2-0,1, проводом ПЭВ-2 0,1. Со стороны выводов дросселей, припаянных к полосковым линиям, 10...20 витков мотаются виток к витку, остальная часть дросселя мотается в навал тем же проводом до получения индуктивности 600 мкГн. При использовании аттенюатора на частотах от 10 МГц и выше, а также в данной конструкции ГКЧ - от 60 МГц и выше, дроссели L1, L2, L3 можно применить промышленного изготовления с индуктивностью 10 мкГн. Конденсаторы С1, С2 для аттенюатора Б8 применяют безвыводные, или типа КМ с отпаянными выводами. А конденсаторы С3, С4, С5, С6 должны быть запаяны с минимальной длиной выводов. СВЧ p-i-n диоды 2А517А2 имеют бескорпусную конструкцию с одним выводом. Их распаивают непосредственно на полосковые линии, легкоплавким припоем.