Модернизированный ГПД для трансивера "YES-98M
Г.Брагин, RZ4HK г.Чапаевск
Надо признать, что первоначальная реализация ГПД выполнена не совсем удачно. Со временем выявились основные недостатки: плохая повторяемость и низкая стабильность частоты. Последующая, более тщательная проработка этого узла, позволила полностью устранить вышеперечисленные недостатки. Более того, новый вариант ГПД, приведенный на рис.1, можно рекомендовать для использования в составе практически любого трансивера там, где возникают проблемы, именно, с реализацией стабильности частоты. ГПД работает совместно с системой ЦАПЧ - цифровой автоподстройкой частоты.
Рис.1 Схема модернизированного ГПД трансивера "YES-98M"
За основу взята немного модернизированная схема генератора Колпитца, отличающаяся возможностью осуществления большей добротности колебательной системы, чем в широко известных схемах генераторов высокой частоты. Активный элемент ГПД - транзистор VT5 включен по схеме эмиттерного повторителя, за счет высокого входного сопротивления и небольшой емкости конденсатора С18, шунтирование колебательного контура незначительно. Генератор, собранный по схеме Колпитца, известен своей устойчивой генерацией, а две ветви отрицательной обратной связи: параллельная (резистор R24) и последовательная (резистор R21) обеспечивают работу транзистора VT5 в режиме генератора постоянного (термостабильного) тока. Малая емкость эмиттерного перехода транзистора КТ368А (около 2 пФ) и низкое выходное сопротивление каскада создают условия для хорошей развязки колебательной системы в целом от последующей нагрузки.
Емкость коллектора VT5 (около 1,5 пФ) во много раз меньше конденсатора С17, и не оказывает влияния на колебательную систему. Использование малошумящего транзистора КТ368А (с нормированным коэффициентом шума) и вышеперечисленных особенностей способствует созданию генератора с хорошей термостабильностью и малым уровнем боковых (фазовых) шумов.
После ряда проведенных экспериментов, для переключения диапазонов была выбрана схема подключения контурных конденсаторов с использованием коммутационных диодов КД409А и транзисторных ключей. В данном случае используются дешевые и распространенные транзисторы КТ315. Одновременным включением диода и транзистора достигается малое дифференциальное сопротивление коммутационной цепи (соединение контурного конденсатора с корпусом). Этим поддерживается высокая добротность колебательной системы, напрямую связанная с стабильностью генерируемой частоты. Емкость и дифсопротивление коммутационной цепочки ненамного больше тех же параметров обычного реле, но, несомненно, лучше по термостабильности.
Для обеспечения хорошего отключения (при закрытом транзисторе), а также для получения минимальных переходных емкостей коммутационной цепи (на примере одной цепи VD1, VT1) запирающее напряжение +9 В подается через высокоомный резистор R7. Необходимый коммутационный ток через диод задается резистором R6. Использование достаточно высокоомных резисторов в базовой цепи транзистора (R11, R12, С8) создает условия для хорошей развязки генератора от коммутационного (диапазонного) напряжения, которое может быть и нестабильным (+9В).
Эмиттерный повторитель на транзисторах VT6, VT7, имеющий низкое выходное сопротивление, имеет высокую нагрузочную способность и обеспечивает хорошую развязку от последующих каскадов.
Элементами D1.1 и D1.4 формируется сигнал прямоугольной формы. Триггеры D3 каскадов предназначены для деления частоты ГПД на 2 или на 4. Шифратор, собранный на диодах VD6...VD14 и элементах микросхем D1 и D2, при подаче диапазонного напряжения, обеспечивает выбор соответствующего поддиапазона. С выхода D1.3 сигнал приходит на вход двухтактного каскада. Уровень выходного сигнала устанавливается резистором R36, а его симметрия резистором R38. Повышающий трансформатор Тр.1 обеспечивает выходное напряжение 6...7 В на нагрузке 2 кОм, которого достаточно для последующей подачи на смеситель трансивера "YES-98M". Изменив схему включения трансформатора на понижение напряжения, ГПД можно использовать совместно с низкоомными смесителями. Выходной каскад обеспечивает хорошую форму и стабильную амплитуду выходного сигнала на всех диапазонах.
Перестройка по частоте (традиционно для трансивера "YES-98M" осуществляется варикапами КВС111 и двадцатиоборотным потенциометром 10 кОм, хотя недостатки такого способа настройки хорошо известны. Традиционный способ перестройки с переменным конденсатором, конечно же, предпочтительнее, а его качественные показатели выше.
Собственно генератор работает в интервале частот от 15,82 до 25,2 МГц (для промежуточной частоты 8820 кГц), что позволяет использовать высокодобротную катушку сравнительно небольших размеров, а также конденсаторы небольшой емкости. Следует отметить, что на 10-метровом диапазоне интервал перестройки ограничен пределами 28,0... 29,0 МГц, поэтому для полного перекрытия следует ввести еще один поддиапазон.
Элементы конструкции и детали
ГПД собирается на односторонней печатной плате 117х60 мм, толщиной 1,5 мм, и запаивается в коробку (высота 35 мм) из белой жести со съемными крышками. Генераторная часть от остальной схемы отделена перегородкой. Катушка индуктивности L размещается в экране, в качестве которого используется корпус от реле РЭС-6.
Транзистор VT5 отбирается по максимальному усилению, не менее 100. Для подбора контурных конденсаторов потребуются конденсаторы с разными ТКЕ: МПО, П33 и М47. Диод VD3 составной - из двух параллельно включенных КД409А. Конденсаторы С6 и С13 должны быть высокого качества с малым ТКЕ. Питание ГПД желательно производить от отдельного стабилизатора напряжения (КР142ЕН8А).
Настройка
Прежде всего, изготовление и последующая настройка ГПД - это очень кропотливая работа, требующая большой аккуратности и терпения. Ее следует начинать с проверки режимов по постоянному току. Затем, начиная с низкочастотного, необходимо установить границы перестройки каждого поддиапазона. Подав на вход ЦАПЧ постоянное напряжение +5В, следует проверить и, если понадобится, установить требуемые переменные напряжения. Резисторами R36 и R38 устанавливается необходимая амплитуда и симметрия выходного напряжения (сигнала).
Стабильность частоты ГПД первоначально проверялась на макете, а потом уже на опытном образце, установленном непосредственно в трансивере. В макетном варианте (с подключенной ЦАПЧ и контурными конденсаторами с ТКЕ М47) стабильность частоты проявлялась следующим образом: после 2-минутного прогрева выбег частоты составил 500 Гц, а затем в течение 8-часовой работы частота изменялась на ±5 Гц. Максимальная неточность настройки на корреспондента составляет 40 Гц (зависит от применяемой схемы ЦАПЧ). В рабочем варианте ГПД, в котором контурные конденсаторы составлялись из нескольких с разными ТКЕ, выбег частоты после включения практически отсутствовал, и в течение 8-часовой работы выходная частота практически не изменялась (судя по цифровой шкале). При работе в эфире девиация частоты не наблюдается. Анализатором спектра проверка выходного сигнала ГПД не проводилась.
Радио Дизайн N 14, c.3-7.
