Jednoduchý DIY vysokofrekvenční generátor. Vysokofrekvenční generátor: přehled, vlastnosti, typy a charakteristiky
RadioMir 2008 č. 9
Navrhovaný RF generátor je pokusem nahradit objemný průmyslový G4-18A menším a spolehlivějším zařízením.
Obvykle je při opravách a nastavování KV zařízení nutné „položit“ KV pásma pomocí LC obvodů, zkontrolovat průchod signálu po vf a mezifrekvenčních cestách, upravit jednotlivé obvody do rezonance atd. Citlivost, selektivita, dynamický rozsah a další důležité parametry VF zařízení jsou dány obvodovým návrhem, takže není nutné, aby domácí laboratoř měla multifunkční a drahý RF generátor. Pokud má generátor poměrně stabilní frekvenci s „čistou sinusovkou“, je vhodný pro radioamatéra. Samozřejmě věříme, že do arzenálu laboratoře patří také měřič frekvence, RF voltmetr a tester. Bohužel většina obvodů VF generátoru, které jsem zkoušel, produkovala velmi zkreslenou sinusovku, kterou nebylo možné zlepšit bez zbytečného zkomplikování obvodu. Jako velmi dobrý se osvědčil VF generátor, sestavený podle zapojení na obr. 1 (výsledkem byla téměř čistá sinusovka v celém KV rozsahu). Diagram je převzat jako základ z. V mém obvodu se místo úpravy obvodů varikapem používá KPI a indikační část obvodu se nepoužívá.
Tato konstrukce využívá variabilní kondenzátor typu KPV-150 a přepínač malého rozsahu PM (11P1N). S tímto KPI (10...150 pF) a tlumivkami L2...L5 je pokryt KV rozsah 1,7...30 MHz. Jak práce na návrhu postupovaly, byly do horní a spodní části řady přidány další tři okruhy (L1, L6 a L7). Při experimentech s KPI s kapacitou až 250 pF byl celý KV rozsah pokryt třemi obvody.
RF generátor je osazen na desce plošných spojů z fóliového sklolaminátu o tloušťce 2 mm a rozměrech 50x80 mm (obr. 2). Dráhy a montážní místa jsou vyříznuty nožem a řezačkou. Fólie kolem dílů se neodstraňuje, ale používá se místo „broušení“. Na obrázku desky s plošnými spoji nejsou pro názornost tyto části fólie znázorněny. Samozřejmě si můžete vyrobit i desku plošných spojů zobrazenou v.
Celá konstrukce generátoru spolu se zdrojem (samostatná deska se stabilizátorem napětí 9 V dle libovolného obvodu) je umístěna na hliníkovém šasi a umístěna v kovové skříni vhodných rozměrů. Použil jsem kazetu ze starého zařízení o rozměrech 130x150x90 mm. Na předním panelu je zobrazen knoflík pro přepínání rozsahu, knoflík pro nastavení KPI, malý RF konektor (50 Ohm) a LED indikátor pro připojení k síti. V případě potřeby lze nainstalovat regulátor výstupní úrovně (variabilní rezistor s odporem 430...510 Ohmů) a útlumový člen s přídavným konektorem a také odstupňovanou stupnici.
Jako kostry obvodových cívek byly použity unifikované sekční rámy řad MF a DV ze zastaralých rádiových přijímačů. Počet závitů každé cívky závisí na kapacitě použitého KPI a zpočátku se bere „s rezervou“. Při nastavování ("pokládání" rozsahů) generátoru se některé závity odvíjejí. Řízení se provádí pomocí frekvenčního měřiče.
Induktor L7 má feritové jádro M600-3 (NN) Ш2,8x14. Obrazovky nejsou instalovány na cívkách obvodu. Data vinutí cívek, hranice dílčích rozsahů a výstupní úrovně RF generátoru jsou uvedeny v tabulce.
Rozsah, MHz |
Počet otáček |
drát (průměr, mm) |
Rám, jádro |
Výstupní úroveň, V |
||
Bezrámové o průměru 6 mm. L=12 mm |
||||||
Průměr keramiky 6 mm, L=12 mm |
||||||
Jednotný |
||||||
Jednotný |
V obvodu generátoru lze kromě uvedených tranzistorů použít polní tranzistory KP303E(G), KP307 a bipolární RF tranzistory BF324, 25S9015, BC557 atd. Je vhodné použít importované malé blokovací kontejnery.
Vazební kondenzátor C5 o kapacitě 4,7...6,8 pF - typ KM, KT, KA s nízkými vf ztrátami. Jako KPI je velmi žádoucí používat kvalitní (na kuličkových ložiskách), ale je jich nedostatek. Regulační KPI typu KPV s maximální kapacitou 80...150 pF jsou dostupnější, ale snadno se rozbijí a mají znatelnou „hysterezi“ při otáčení vpřed i vzad.
Pevnou instalací, vysoce kvalitními díly a zahříváním generátoru po dobu 10...15 minut však můžete dosáhnout „poklesu“ frekvence maximálně 500 Hz za hodinu při frekvencích 20...30 MHz (při stabilní pokojová teplota).
Tvar signálu a výstupní úroveň vyrobeného RF generátoru byly zkontrolovány pomocí osciloskopu S1-64A.
V konečné fázi nastavení jsou všechny induktory (kromě L1, který je na jednom konci připájen k tělu) upevněny lepidlem v blízkosti přepínače rozsahu a KPI.
Literatura:
1. Krátkovlnný GIR - Rádio, 2006, č. 11, s. 72.
A. PERUTSKY, Bendery, Moldavsko.
RF generátory
Nejdůležitějším blokem každého vysílače je tedy generátor. Jak stabilní a přesný generátor pracuje, určuje, zda někdo dokáže vysílaný signál zachytit a normálně jej přijmout.
Na našem milovaném internetu se prostě povaluje spousta různých bug obvodů, které využívají různé generátory. Nyní tuto položku trochu klasifikujeme.
Jmenovité hodnoty částí všech daných obvodů jsou vypočteny s ohledem na skutečnost, že pracovní frekvence obvodu je 60...110 MHz (tzn. pokrývá naše oblíbené VKV pásmo).
"Klasika žánru."
Tranzistor je zapojen podle obvodu společné báze. Odporový dělič napětí R1-R2 vytváří posun pracovního bodu na základně. Kondenzátor C3 odvádí R2 při vysoké frekvenci.
R3 je součástí emitorového obvodu pro omezení proudu procházejícího tranzistorem.
Kondenzátor C1 a cívka L1 tvoří oscilační obvod pro nastavení frekvence.
Conder C2 poskytuje pozitivní zpětnou vazbu (POF) nezbytnou pro generování.
Generační mechanismus
Zjednodušený diagram lze znázornit takto:
Místo tranzistoru vložíme určitý „prvek se záporným odporem“. V podstatě jde o zpevňující prvek. To znamená, že proud na jeho výstupu je větší než proud na vstupu (takže to je složité).
Na vstup tohoto prvku je připojen oscilační obvod. Zpětná vazba je přiváděna z výstupu prvku do stejného oscilačního obvodu (přes kondenzátor C2). Když se tedy zvýší proud na vstupu prvku (dobije se smyčkový kondenzátor), zvýší se i proud na výstupu. Prostřednictvím zpětné vazby je přiváděn zpět do oscilačního obvodu - dochází k „dobíjení“. V důsledku toho se v obvodu usadí netlumené kmity.
Všechno se ukázalo být jednodušší než tuřín v páře (jako vždy).
Odrůdy
Na rozsáhlém internetu můžete také najít následující implementaci stejného generátoru:
Obvod se nazývá "kapacitní tříbodový". Princip fungování je stejný.
Ve všech těchto schématech lze generovaný signál odstranit buď přímo z kolektoru VT 1, nebo k tomuto účelu použít vazební cívku spojenou s cívkou smyčky.
Vybral jsem toto schéma a doporučuji vám ho.
R1 – omezuje proud generátoru,
R2 – nastavuje základní offset,
C1, L1 – oscilační obvod,
C2 – Conder POS
Cívka L1 má odbočku, ke které je připojen emitor tranzistoru. Tento kohout by neměl být umístěn přesně uprostřed, ale blíže ke „studenému“ konci cívky (to je ten, který je připojen k napájecímu vodiči). Kromě toho nemůžete udělat kohoutek vůbec, ale navinout další cívku, to znamená vytvořit transformátor:
Tato schémata jsou totožná.
Generační mechanismus:
Abychom pochopili, jak takový generátor funguje, podívejme se na druhý obvod. V tomto případě bude levé (podle schématu) vinutí sekundární, pravé - primární.
Když se napětí na horní desce C1 zvýší (to znamená, že proud v sekundárním vinutí teče „nahoru“), je na bázi tranzistoru přiveden otevírací impuls přes zpětnovazební kondenzátor C2. To způsobí, že tranzistor aplikuje proud do primárního vinutí, tento proud způsobí zvýšení proudu v sekundárním vinutí. Dochází k doplňování energie. Obecně je vše také docela jednoduché.
Odrůdy.
Moje malé know-how: můžete umístit diodu mezi společný a základnu:
Signál ve všech těchto obvodech je odváděn z emitoru tranzistoru nebo přes přídavnou vazební cívku přímo z obvodu.
Push-pull generátor pro líné
Nejjednodušší obvod generátoru, jaký jsem kdy viděl:
V tomto obvodu lze snadno vidět podobnost s multivibrátorem. Prozradím vám více – jedná se o multivibrátor. Pouze místo zpožďovacích obvodů na kondenzátoru a rezistoru (RC obvod) jsou zde použity tlumivky. Rezistor R1 nastavuje proud procházející tranzistory. Navíc bez něj generování prostě nepůjde.
Generační mechanismus:
Řekněme, že VT1 se otevře, kolektorový proud VT1 protéká L1. Podle toho je VT2 uzavřen a otevírací základní proud VT1 protéká L2. Ale protože odpor cívek je 100...1000 krát menší než odpor rezistoru R1, pak v době, kdy je tranzistor plně otevřen, napětí na nich klesne na velmi malou hodnotu a tranzistor se uzavře. Ale! Protože před sepnutím tranzistoru protékal L1 velký kolektorový proud, v okamžiku sepnutí dochází k napěťovému rázu (samoindukční emf), který je přiváděn do báze VT2 a otevírá ji. Všechno začíná znovu, jen s jiným ramenem generátoru. A tak dále…
Tento generátor má pouze jednu výhodu - jednoduchost výroby. Zbytek jsou zápory.
Vzhledem k tomu, že nemá jasnou časovou vazbu (oscilační obvod nebo RC obvod), je velmi obtížné vypočítat frekvenci takového generátoru. Bude záležet na vlastnostech použitých tranzistorů, napájecím napětí, teplotě atd. Obecně je lepší nepoužívat tento generátor na vážné věci. V mikrovlnné oblasti se však používá poměrně často.
Push-pull generátor pro těžce pracující
Dalším generátorem, který budeme uvažovat, je také push-pull generátor. Obsahuje však oscilační obvod, díky kterému jsou jeho parametry stabilnější a předvídatelnější. I když ve své podstatě je to také docela jednoduché.
co tady vidíme?
Vidíme oscilační obvod L1 C1,
A pak vidíme pár od každého tvora:
Dva tranzistory: VT1, VT2
Dva zpětnovazební kondenzátory: C2, C3
Dva předpětí: R1, R2
Zkušené oko (a nepříliš zkušené) najde v tomto zapojení podobnosti s multivibrátorem. No, je to tak!
Co je na tomto schématu zvláštní? Ano, protože díky použití push-pull spínání umožňuje vyvinout dvojnásobný výkon oproti obvodům 1-cyklových generátorů při stejném napájecím napětí a za předpokladu použití stejných tranzistorů. Páni! No, obecně nemá skoro žádné vady :)
Generační mechanismus
Když je kondenzátor dobíjen v jednom nebo druhém směru, proud protéká jedním ze zpětnovazebních kondenzátorů do odpovídajícího tranzistoru. Tranzistor se otevírá a dodává energii „správným“ směrem. To je veškerá moudrost.
Neviděl jsem žádné zvlášť sofistikované verze tohoto schématu...
Nyní trochu kreativity.
Generátor logických prvků
Pokud se vám použití tranzistorů v generátoru zdá zastaralé nebo těžkopádné nebo nepřijatelné z náboženských důvodů, existuje cesta ven! Místo tranzistorů lze použít mikroobvody. Obvykle se používá logika: prvky NOT, AND-NOT, OR-NOT, méně často - Exclusive OR. Obecně lze říci, že jsou potřeba pouze prvky NOT, zbytek jsou excesy, které pouze zhoršují rychlostní parametry generátoru.
Vidíme hrozné schéma.
Čtverce s otvorem na pravé straně jsou invertory. No, nebo – „prvky NE“. Otvor jen ukazuje, že signál je převrácený.
Co NENÍ prvkem z hlediska banální erudice? Tedy z pohledu analogové technologie? Je to tak, jedná se o zesilovač s reverzním výstupem. Tedy kdy zvyšující se napětí na vstupu zesilovače, výstupní napětí je úměrné klesá. Obvod invertoru lze znázornit nějak takto (zjednodušeně):
To je samozřejmě příliš jednoduché. Ale je v tom kus pravdy.
To však pro nás zatím není tak důležité.
Podívejme se tedy na obvod generátoru. máme:
Dva měniče (DD1.1, DD1.2)
Rezistor R1
Oscilační obvod L1 C1
Všimněte si, že oscilační obvod v tomto obvodu je sériový. To znamená, že kondenzátor a cívka jsou umístěny vedle sebe. Ale toto je stále oscilační obvod, počítá se pomocí stejných vzorců a není o nic horší (a o nic lepší) než jeho paralelní protějšek.
Začněme od začátku. Proč potřebujeme rezistor?
Rezistor vytváří negativní zpětnou vazbu (NFB) mezi výstupem a vstupem prvku DD1.1. To je nezbytné pro udržení zisku pod kontrolou - to je jedna, a také - pro vytvoření počátečního zkreslení na vstupu prvku - to jsou dva. Na to, jak to funguje, se podrobně podíváme někde v tutoriálu o analogové technologii. Prozatím si uvědomme, že díky tomuto rezistoru se na výstupu a vstupu prvku při absenci vstupního signálu usadí napětí rovné polovině napájecího napětí. Přesněji řečeno, aritmetický průměr napětí logické „nuly“ a „jedničky“. Zatím se tím netrapme, máme toho ještě hodně před sebou...
Takže na jednom prvku máme invertující zesilovač. Tedy zesilovač, který „obrací“ signál vzhůru nohama: pokud je hodně na vstupu, je málo na výstupu a naopak. Druhý prvek slouží k tomu, aby byl tento zesilovač neinvertující. To znamená, že signál znovu převrátí. A v této podobě je zesílený signál přiváděn na výstup, do oscilačního obvodu.
Dobře, podívejme se pozorně na oscilační obvod? Jak je povoleno? Právo! Zapojuje se mezi výstup a vstup zesilovače. To znamená, že vytváří pozitivní zpětnou vazbu (POF). Jak již víme z recenzí předchozích generátorů, POS je potřeba pro generátor, jako je kozlík lékařský pro kočku. Co bez POS nedokáže jediný generátor? To je pravda - vzrušte se. A začněte generovat...
Každý asi zná tuto věc: pokud připojíte mikrofon ke vstupu zesilovače a reproduktor k výstupu, pak když přivedete mikrofon k reproduktoru, začne ošklivé „pískání“. To není nic jiného než generace. Signál z výstupu zesilovače přivádíme na vstup. Objeví se POS. V důsledku toho začne zesilovač generovat.
No, zkrátka pomocí LC obvodu se v našem generátoru vytvoří PIC, vedoucí k buzení generátoru na rezonanční frekvenci oscilačního obvodu.
No, je to těžké?
Li(obtížný)
{
škrábeme (tuřín);
přečíst znovu;
}
Nyní si povíme o typech takových generátorů.
Za prvé, místo oscilačního obvodu můžete zapnout křemen. Výsledkem je stabilizovaný generátor pracující na křemenné frekvenci:
Pokud do obvodu OS prvku DD1.1 zařadíte místo rezistoru oscilační obvod, můžete spustit generátor pomocí křemenných harmonických. Pro získání jakékoli harmonické je nutné, aby rezonanční frekvence obvodu byla blízká frekvenci této harmonické:
Hlavním účelem vysokofrekvenčního generátoru je to, že vytváří oscilace v elektrickém poli. Rozsah těchto oscilací má poměrně široké hranice: od několika desítek kilohertzů až po stovky megahertzů.
Obecný popis VF zařízení
Většina obyčejných lidí používá toto zařízení k zastavení měřiče. Vysokofrekvenční generátor je skutečně schopen zastavit provoz takového zařízení vytvářením oscilací. Navíc lze toto zařízení použít i k napájení běžných domácích zařízení. Pokud mluvíme o výkonu, výstupní napětí dosahuje 220 A a výkon je 1 kW. Je také možné vyměnit některé prvky za výkonnější. Pokud se tak stane, zvýší se výstupní charakteristika vysokofrekvenčního generátoru a s jeho pomocí bude možné napájet větší počet jednotek nebo několik, ale výkonnějších. Samotný HF je připojen k běžné domácí síti. Zde je důležité poznamenat, že schéma elektrického zapojení je poměrně jednoduché a nemá smysl jej jakkoli měnit. Navíc u tohoto zařízení není potřeba používat uzemňovací systém. Když jsou takové oscilační jednotky připojeny k síti, zcela nezastaví provoz měřiče. Jednotka pokračuje v provozu, ale zaznamenává se pouze 25 % skutečné spotřeby elektřiny.
Provoz zařízení
Pokud se podíváte podrobněji na provoz vysokofrekvenčního generátoru, zařízení se zastaví kvůli skutečnosti, že v obvodu zařízení je použit kondenzátor. Zapojení je provedeno právě k této části, která má náboj, který se zcela shoduje se sinusoidou napětí tekoucího v síti. Nabíjení je prováděno prostřednictvím impulsů s vysokou frekvencí. Ukazuje se tedy, že proud, který spotřebitel odebírá ze své domácí sítě, se stává vysokofrekvenčním impulsem. Běžné elektronické měřiče instalované v domácnostech se vyznačují nedostatečnou citlivostí na takové výkyvy. To znamená, že jednotka bude brát v úvahu spotřebu pulzního proudu se zápornou chybou.
Popis obvodu
Obvod vysokofrekvenčního generátoru se vyznačuje přítomností určitých klíčových prvků. Patří sem: usměrňovač, kondenzátor, tranzistor. Dále, pokud mluvíme o připojení kondenzátoru, pak je zapojen do série s usměrňovačem. To je nezbytné, aby při práci usměrňovače na tranzistoru bylo možné nabíjet kondenzátor na napětí, které je k dispozici v síti.
Nejčastěji je limit nabíjení kondenzátoru ve vysokofrekvenčním generátoru 2 kHz. Pokud mluvíme o napětí, které je aktuálně přítomno na zátěži a kapacitě zařízení, pak se blíží sinusovce 220 V. Aby se omezil proud protékající tranzistorem při nabíjení kapacity, je v něm rezistor obvod, který je spojen s klíčovou kaskádou pomocí sériového připojení.
Vlastnosti HF výkonu
Generátor je prováděn výhradně na logických prvcích. Vytváří oscilace nebo impulsy s frekvencí 2 kHz a amplitudou 5 voltů. Existuje také taková charakteristika, jako je frekvence signálu. Hodnota tohoto parametru je určena prvky C2 a R7. Standardní schémata zápisu používají tento formát podpisu. Vlastnosti, které tyto prvky poskytují, lze využít k úpravě maximální chyby měření spotřeby energie. Za vytváření pulsů jsou zodpovědné prvky jako T2 a T3 - tranzistory. Společně se jim říká tvůrce impulsů. Tato část je také zodpovědná za správnou činnost tranzistoru T1.
Jako malý napájecí zdroj se používají zařízení jako usměrňovač, transformátor a další. Hlavním úkolem je dodávat energii pro provoz mikroobvodu s dalšími prvky. Tyto malé napájecí zdroje jsou obvykle dimenzovány na 36V.
Generátor vysokofrekvenčního signálu G4-151
Hlavním účelem takového generátoru je konfigurovat, kontrolovat, nastavovat a testovat rádiová zařízení. Pomocí tohoto přístroje je možné měřit amplitudově-frekvenční odezvu, citlivost, selektivitu atd. Kromě toho lze toto zařízení použít také jako zdroj signálu, který pracuje s různými metodami oscilační modulace. Může se jednat o amplitudovou, frekvenční nebo pulzní modulaci. Je také možné vytvářet nemodulované oscilace. Nejčastěji se takové zařízení používá v ověřovacích orgánech, v opravnách zařízení, v dílnách nebo laboratořích.
Výstupem informace z tohoto vysokofrekvenčního zařízení je běžný digitální kód. Pro snadné ovládání jsou navíc k dispozici analogové vstupy, které umožňují na dálku upravovat všechny parametry zařízení.
Osobní montáž
Protože sestavení skutečného vysokofrekvenčního obvodu může být obtížné, existuje poněkud zjednodušená možnost sestavení. V tomto případě bude místo tranzistoru v obvodu použit prvek se záporným odporem. Takové prvky se také často nazývají výztužné prvky. Velmi zjednodušeně řečeno, proud na výstupu takových zařízení je vždy větší než proud na jejich vstupu.
Na vstup takového zařízení je připojen oscilační obvod. Dále je velmi důležité připojit výstup stejného zesilovače přes zpětnou vazbu ke stejnému oscilačnímu obvodu. Zapojením obvodu tímto způsobem získáte následující výsledek. Na vstup je přiváděn proud o určité hodnotě, procházející zesilovacím prvkem se zvyšuje, čímž se nabudí smyčkový kondenzátor. Pomocí zpětné vazby se již zesílený proud vrací opět na vstup obvodu, kde je opět zesílen. Tento kruhový proces probíhá neustále. Právě to způsobuje netlumené oscilace uvnitř generátoru.
Trubice RF
Jedním z typů generátorů vysokofrekvenčního signálu jsou elektronkové přístroje. Taková zařízení se používají k získání plazmatu s požadovanými parametry. Chcete-li to provést, musíte na výkon zařízení použít určité vybití. Klíčovými prvky takových zařízení jsou zářiče, jejichž činnost je založena na principu napájení.
Dalším důležitým prvkem pro elektronkový HF provoz jsou výkonové zesilovače. Tyto části, namontované na lampách, se používají k přeměně stejnosměrného proudu na střídavý proud. Provoz generátoru lampy je přirozeně nemožný bez lampy samotné. Můžete použít různé prvky. Tetroda GU-92A se stala zcela běžnou. Touto částí je elektronka, jejíž činnost využívá čtyři prvky: anodu, katodu, stínění a řídicí mřížky.
Myšlenka vyrobit levný VHF generátor pro použití v terénu se zrodila, když vznikla touha měřit parametry samostatně sestavených antén. domácí SWR metr. Pomocí výměnných modulových bloků bylo možné vyrobit takový generátor rychle a pohodlně. Již jsem sestavil několik generátorů pro: vysílání 87,5 - 108 MHz, radioamatérské 144 - 146 MHz a 430 - 440 MHz včetně PRM (446 MHz) pásem, pozemní digitální televizní rozsah 480 - 590 MHz. Takový mobilní a jednoduchý měřicí přístroj se vejde do kapsy a v některých ohledech není horší než profesionální měřicí přístroje. Měřítko lze snadno doplnit změnou několika hodnot v obvodu nebo modulární desce.
Blokové schéma je stejný pro všechny použité rozsahy.
Tento hlavní oscilátor(na tranzistoru T1) s parametrickou stabilizací frekvence, která určuje požadovaný rozsah překrytí. Pro zjednodušení konstrukce se ladění rozsahu provádí ořezávacím kondenzátorem. V praxi byl takový spínací obvod s odpovídajícími jmenovitými hodnotami testován na standardizovaných čipových induktorech a čipových kondenzátorech až do frekvence 1300 MHz.
 |
| Foto 2. Generátor s dolní propustí pro rozsahy 415 - 500 MHz a 480 - 590 MHz. |
Dolní propust (LPF) potlačuje vyšší harmonické o více než 55 dB, provedené na obvodech s tlumivkami L 1, L 2, L 3. Kondenzátory rovnoběžné s tlumivkami tvoří zářezové filtry laděné na druhou harmonickou lokálního oscilátoru, což zajišťuje dodatečné potlačení vyšších harmonických lokální oscilátor.
Lineární zesilovač na mikroobvodu má normalizovanou výstupní impedanci 50 Ohmů a pro tento spínací obvod vyvine výkon 15 až 25 mW, dostatečný pro ladění a kontrolu parametrů antény, který nevyžaduje registraci. Přesně takový je výstupní výkon vysokofrekvenčního generátoru G4-176 Pro jednoduchost zapojení není na výstupu mikroobvodu dolní propust, takže potlačení vyšších harmonických generátoru na výstupu má. zhoršené o 10 dB.
Mikroobvod ADL 5324 je navržen pro provoz na frekvencích od 400 MHz do 4 GHz, ale praxe ukázala, že je docela funkční i na nižších frekvencích VHF.
Napájení generátorů provádí z lithiové baterie s napětím až 4,2 V. Zařízení má konektor pro externí napájení a dobíjení baterie a vysokofrekvenční konektor pro připojení externího měřiče a jako hladinoměr může sloužit podomácku vyrobený SWR metr.
Rozsah generátoru 87,5 – 108 MHz.
Možnosti. Skutečné frekvenční ladění bylo 75 – 120 MHz. Napájecí napětí V p = 3,3 – 4,2 V. Výstupní výkon až 25 mW (V p = 4 V). Výstupní odpor Rout = 50 Ohm. Potlačení vyšších harmonických více než 40 dB. Nerovnoměrnost ve frekvenčním rozsahu 87,5 – 108 MHz je menší než 2 dB. Spotřeba proudu není větší než 100 mA (V p = 4 V).
 |
| Rýže. 1. Rozsah generátoru 87,5 - 108 MHz. |
 |
| Rýže. 2. |
Generátor radioamatérského rozsahu 144 - 146 MHz.
Možnosti. Skutečné frekvenční ladění bylo 120 – 170 MHz. Napájecí napětí V p = 3,3 – 4,2 V. Výstupní výkon až 20 mW (V p = 4 V). Výstupní odpor Rout = 50 Ohm. Potlačení vyšších harmonických více než 45 dB. Nerovnoměrnost ve frekvenčním rozsahu je menší než 1 dB. Spotřeba proudu není větší než 100 mA (V p = 4 V).
V generátoru je cívka induktoru redukována na 10 závitů (průměr trnu 4 mm, průměr drátu 0,5 mm). Hodnoty nízkopropustných filtračních kondenzátorů se snížily.
Generátor radioamatérského rozsahu 430 - 440 MHz.
Možnosti. Skutečný rozsah ladění při uvedených hodnotách byl 415 – 500 MHz. Napájecí napětí V p = 3,3 – 4,2 V. Výstupní výkon až 15 mW (V p = 4 V). Výstupní odpor Rout = 50 Ohm. Potlačení vyšších harmonických více než 45 dB. Nerovnoměrnost ve frekvenčním rozsahu 430 – 440 MHz je menší než 1 dB. Spotřeba proudu není větší než 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Foto 6. Návrh generátoru pro rozsah 415 - 500 MHz a 480 - 590 MHz. |
Generátor pozemního digitálního televizního vysílání v rozsahu 480 – 590 MHz.
Možnosti. Skutečný rozsah ladění při uvedených hodnotách byl 480 – 590 MHz. Napájecí napětí V p = 3,3 – 4,2 V. Výstupní výkon až 15 mW (V p = 4 V). Výstupní odpor Rout = 50 Ohm. Potlačení vyšších harmonických více než 45 dB. Nerovnoměrnost ve frekvenčním rozsahu je menší než 1 dB. Spotřeba proudu není větší než 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Obr. 3 Rozsah generátoru 480 - 490 MHz. Rozsah generátoru 415 -500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF. |
Věnováno mladým radioamatérům...
Předmluva
Jednou vygenerovaný rádiový signál je přenášen do hlubin Vesmíru rychlostí světla... Tato věta, kterou jsem četla v časopise „Mladý technik“ v mém vzdáleném dětství, na mě velmi silně zapůsobila a už tehdy jsem pevně rozhodnuto, že rozhodně pošlu svůj signál našim „bratrům v mysli“, ať mě to stojí, co to stojí. Ale cesta od touhy ke splnění snu je dlouhá a nepředvídatelná...
Když jsem se poprvé začal věnovat rádiovému podnikání, opravdu jsem chtěl postavit přenosnou rozhlasovou stanici. Tehdy jsem si myslel, že se skládá z reproduktoru, antény a baterie. Stačí je zapojit ve správném pořadí a budete si moci povídat s přáteli, ať jsou kdekoli... Nejeden sešit jsem naplnil možnými schématy, přidal všemožné žárovky, cívky a rozvody. Dnes mě tyhle vzpomínky už jen rozesmějí, ale tehdy se mi zdálo, že ještě trochu a budu mít v rukou zázračný přístroj...
Pamatuji si svůj první vysílač. V 7. třídě jsem chodil do sportovního rozhlasového směřovacího kroužku (tzv. hony na lišku). Jednoho z krásných jarních dnů naše poslední „liška“ dala příkaz k dlouhému životu. Vedoucí kruhu mi ji bez přemýšlení podal se slovy - „...no, oprav si to tam...“. Byl jsem asi strašně hrdý a šťastný, že mi bylo svěřeno tak čestné poslání, ale moje znalosti elektroniky v té době nedosahovaly „kandidátského minima“. Věděl jsem, jak rozlišit tranzistor od diody a měl jsem přibližnou představu o tom, jak fungují odděleně, ale to, jak fungují společně, mi bylo záhadou. Když jsem dorazil domů, s úžasem jsem otevřel malou kovovou krabičku. Uvnitř se nacházela deska skládající se z multivibrátoru a RF generátoru na tranzistoru P416. Pro mě to byl vrchol designu obvodů. Nejzáhadnějším detailem tohoto zařízení byla hlavní cívka oscilátoru (3,5 MHz), navinutá na pancéřovaném jádru. Dětská zvědavost zvítězila nad zdravým rozumem a ostrý kovový šroubovák se zaryl do pancéřového pláště cívky. "Grunte," ozvalo se křupnutí a kus pancéřovaného těla cívky s žuchnutím spadl na podlahu. Zatímco padal, moje fantazie už vykreslila obrázek, jak mě zastřelil vedoucí našeho kroužku...
Tento příběh měl šťastný konec, ačkoli se to stalo o měsíc později. Nakonec jsem opravil „Lišku“, i když přesněji řečeno, vyrobil jsem ji znovu. Deska majáku z foliového getinaxu nevydržela mučení mojí 100wattovou páječkou, koleje se odlepovaly neustálým přepájením dílů... Desku jsem musel vyrobit znovu. Děkuji tátovi, že přinesl (odněkud s velkými obtížemi) alobal getinax, a mámě za drahý francouzský červený lak na nehty, kterým jsem desku nalakoval. Nové pancéřové jádro se mi nepodařilo sehnat, ale staré se mi podařilo opatrně slepit lepidlem BF... Opravený radiomaják radostně vysílal do éteru své slabé „PEEP-PEEP“, ale pro mě to bylo srovnatelné s vypuštění první umělé družice Země, která stejným přerušovaným signálem na frekvencích 20 a 40 MHz oznámila lidstvu začátek vesmírné éry. Tady je příběh...
Schéma zařízení
Na světě existuje obrovské množství generátorových obvodů schopných generovat oscilace různých frekvencí a výkonů. Typicky se jedná o poměrně složitá zařízení na bázi diod, lamp, tranzistorů nebo jiných aktivních prvků. Jejich montáž a konfigurace vyžaduje určité zkušenosti a drahé vybavení. A čím vyšší frekvence a výkon generátoru, tím složitější a dražší přístroje jsou potřeba, tím zkušenější musí být radioamatér v tomto tématu.
Ale dnes bych chtěl mluvit o poměrně výkonném RF generátoru, postaveném pouze na jednom tranzistoru. Navíc tento generátor může pracovat na frekvencích až 2 GHz a vyšších a generovat poměrně velký výkon - od jednotek až po desítky wattů, podle typu použitého tranzistoru. Charakteristickým rysem tohoto generátoru je použití symetrický dipólový rezonátor, druh otevřeného oscilačního obvodu s indukční a kapacitní vazbou. Nelekejte se tohoto názvu - rezonátor se skládá ze dvou rovnoběžných kovových pásků umístěných v malé vzdálenosti od sebe.
Své první experimenty s generátory tohoto typu jsem provedl na počátku 21. století, kdy mi byly k dispozici výkonné RF tranzistory. Od té doby jsem se k tomuto tématu pravidelně vracel, až v polovině léta vzniklo na webu VRTP.ru téma o použití výkonného jednotranzistorového generátoru jako zdroje RF záření k rušení domácích spotřebičů (hudební centra, radiomagnetofony, televizory) usměrňováním modulovaných vysokofrekvenčních proudů v elektronických obvodech těchto zařízení. Nashromážděný materiál tvořil základ tohoto článku.
Obvod výkonného RF generátoru je poměrně jednoduchý a skládá se ze dvou hlavních bloků:
- Přímo samotný HF samooscilátor na tranzistoru;
- Modulátor je zařízení pro periodickou manipulaci (spouštění) RF generátoru se zvukovým (jakýmkoli jiným) frekvenčním signálem.
Detaily a design
„Srdcem“ našeho generátoru je vysokofrekvenční tranzistor MOSFET. Jedná se o poměrně drahý a málo používaný prvek. Lze jej zakoupit za rozumnou cenu v čínských internetových obchodech nebo jej lze nalézt ve vysokofrekvenčních rádiových zařízeních - vysokofrekvenčních zesilovačích/generátorech, konkrétně v deskách celulárních základnových stanic různých standardů. Z velké části byly tyto tranzistory vyvinuty speciálně pro tato zařízení.
Takové tranzistory se vizuálně a konstrukčně liší od těch, které zná mnoho radioamatérů z dětství. KT315 nebo MP38 a jsou to „cihly“ s plochými vývody na silném kovovém substrátu. Dodávají se v malých a velkých velikostech v závislosti na výkonu. Někdy jsou v jednom balení dva tranzistory na stejném substrátu (zdroji). Takto vypadají:
Níže uvedené pravítko vám pomůže odhadnout jejich velikosti. K vytvoření oscilátoru lze použít libovolné tranzistory MOSFET. Zkoušel jsem následující tranzistory v generátoru: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E- všechny fungují. Takto vypadají tyto tranzistory uvnitř:
Druhým nezbytným materiálem pro výrobu tohoto zařízení je měď. Potřebujete dva pruhy tohoto kovu o šířce 1-1,5 cm. a 15-20 cm dlouhé (pro frekvenci 400-500 MHz). Rezonátory mohou být vyrobeny v libovolné délce v závislosti na požadované frekvenci generátoru. Přibližně se rovná 1/4 vlnové délky.
Použil jsem měď o tloušťce 0,4 a 1 mm. Méně tenké proužky nebudou dobře držet tvar, ale v zásadě jsou také funkční. Místo mědi můžete použít mosaz. Úspěšně fungují i rezonátory z alpaky (druh mosazi). V nejjednodušší verzi mohou být rezonátory vyrobeny ze dvou kusů drátu o průměru 0,8-1,5 mm.
Kromě RF tranzistoru a mědi budete k výrobě generátoru potřebovat mikroobvod 4093 - jedná se o 4 prvky 2I-NOT se Schmittovými spouštěči na vstupu. Lze jej nahradit mikroobvodem 4011 (4 prvky 2I-NOT) nebo jeho ruský ekvivalent - K561LA7. Pro modulaci můžete použít i jiný generátor, např. namontovaný na časovač 555. Nebo můžete modulační část zcela vyloučit z obvodu a pořídit si jen RF generátor.
Jako klíčový prvek je použit kompozitní p-n-p tranzistor TIP126(můžete použít TIP125 nebo TIP127, liší se pouze maximálním povoleným napětím). Podle pasu vydrží 5A, ale velmi se zahřívá. K jeho chlazení je proto potřeba radiátor. Následně jsem použil P-kanálové tranzistory s efektem pole jako IRF4095 nebo P80PF55.
Sestavení zařízení
Zařízení lze sestavit buď na desce plošných spojů nebo povrchovou montáží při dodržení pravidel pro RF montáž. Topologie a typ mé desky jsou uvedeny níže: 
Tato deska je určena pro tranzistorový typ MRF19125 nebo PTFA211801E. Pro něj se v desce vyřízne otvor odpovídající velikosti zdroje (deska chladiče).
Jedním z důležitých aspektů montáže zařízení je zajištění odvodu tepla ze zdroje tranzistoru. Použil jsem různé radiátory, aby vyhovovaly velikosti. Pro krátkodobé experimenty takové radiátory postačují. Pro dlouhodobý provoz potřebujete radiátor o dostatečně velké ploše nebo použití ventilátorového okruhu.
Zapnutí zařízení bez radiátoru je plné rychlého přehřátí tranzistoru a selhání tohoto drahého rádiového prvku.
Pro experimenty jsem vyrobil několik generátorů s různými tranzistory. Pro páskové rezonátory jsem také vyrobil přírubové úchyty, aby se daly měnit bez neustálého zahřívání tranzistoru. Níže uvedené fotografie vám pomohou pochopit podrobnosti instalace.
Spuštění zařízení
Před spuštěním generátoru je třeba ještě jednou zkontrolovat správnost jeho zapojení, abyste neskončili s velmi drahou hromadou tranzistorů označených jako „Burnt“. 
První start je vhodné provést s kontrolou odběru proudu. Tento proud lze omezit na bezpečnou úroveň použitím odporu 2-10 Ohm v napájecím obvodu generátoru (kolektor nebo kolektor modulačního tranzistoru).
Činnost generátoru lze kontrolovat různými zařízeními: vyhledávacím přijímačem, skenerem, měřičem frekvence nebo jednoduše energeticky úspornou lampou. Vf záření o výkonu více než 3-5 W ho rozzáří.
VF proudy snadno ohřívají některé materiály, které s nimi přicházejí do styku, včetně biologických tkání. Tak Buďte opatrní, dotykem odkrytých rezonátorů se můžete popálit(zejména když generátory pracují na výkonných tranzistorech). I malý generátor na bázi tranzistoru MRF284 s výkonem jen asi 2 watty snadno popálí pokožku rukou, jak můžete vidět na tomto videu:
S určitými zkušenostmi a dostatečným výkonem generátoru můžete na konci rezonátoru zapálit tzv. „pochodeň“ je malá plazmová koule, která bude napájena vysokofrekvenční energií z generátoru. Chcete-li to provést, jednoduše přiveďte zapálenou zápalku na špičku rezonátoru.
T.N. "pochodeň" na konci rezonátoru.
Kromě toho můžete mezi rezonátory zapálit vysokofrekvenční výboj. V některých případech výboj připomíná malinkou kouli blesku pohybující se chaoticky po celé délce rezonátoru. Jak to vypadá, se můžete podívat níže. Současná spotřeba se poněkud zvyšuje a mnoho pozemních televizních kanálů „zhasne“ v celém domě))).
Aplikace zařízení
Kromě toho lze náš generátor použít ke studiu účinků vysokofrekvenčního záření na různá zařízení, domácí audio a rádiová zařízení za účelem studia jejich odolnosti proti šumu. A samozřejmě, s pomocí tohoto generátoru můžete vyslat signál do vesmíru, ale to je jiný příběh...
P.S. Tento HF samooscilátor by neměl být zaměňován s různými EMP rušičkami. Vznikají tam vysokonapěťové impulsy a naše zařízení generuje vysokofrekvenční záření.
