Библия UW3DI. "Старый друг лучше новых двух" Народная мудрость ut0mk представляет электронную книгу
 Скачать 115.4 Kb.
|
|
Модернизация трансивера В данной главе собраны самые, на мой взгляд, необходимые переделки трансивера, значительно улучшающие его работу. Все эти переделки неоднократно повторялись многими радиолюбителями и за много лет работы получили самые лестные отзывы. Система управления Многие коротковолновики успешно работают на трансивере в телефонных участках любительских диапазонов. Но "заядлых" телеграфистов, в особенности участвующих в соревнованиях, не могут удовлетворить возможности этой конструкции в телеграфном режиме. Для них необходим аппарат, обеспечивающий полудуплексную работу и удобный контроль своей передачи. Некоторая доработка конструкции трансивера обеспечила выполнение этих требований. Кроме того, примененная бесконтактная коммутация при переходе с приема на передачу и обратно позволила избавиться от неприятных, утомляющих оператора щелчков коммутационных реле, а введенная система АРУ - от перегрузок приемника. К тому же наличие АРУ позволяет объективно оценить громкость сигнала принимаемой радиостанции по S-метру. В основу бесконтактной коммутации положена система управления (СУ), схема которой приведена на рис. 1. Совместно с диодными ключами СУ обеспечивает быстрое и надежное переключение с приема на передачу и обратно всех необходимых цепей, включая коммутацию антенны и расстройку приемника относительно частоты передатчика. СУ имеет "Вход", к которому может быть подключен телеграфный ключ любого типа, в том числе и с электронным реле на выходе, дающем при нажатии уровень от 0 до - 0,5 в и при отжатии - от - 2 до - 70 в, педаль для управления в телефонном режиме и система голосового управления, обеспечивающая такие же уровни, как и электронное реле телеграфного ключа. рис. 1 Выход 1 используется для подачи нулевого потенциала на соответствующие диодные ключи в момент приема и уровня - 50 - 60 в - в момент передачи. С выхода 2 такие же потенциалы подаются на управляющие сетки ламп коммутируемых каскадов приемного тракта. Этот выход имеет фильтр R6, С1 и Д5, устраняющий щелчки в телефонах в момент перехода с передачи на прием. Выход 3 используется для подачи уровня - 50 - 60 в в момент приема и нулевого потенциала - в момент передачи на соответствующие диодные ключи и управляющие сетки ламп коммутируемых каскадов тракта передачи. СУ смонтирована на планке из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 125 x 30 мм и укреплена на свободной стенке шасси. Фольга со стороны деталей используется в качестве общего провода. При правильном выполнении монтажа и исправных деталях СУ никаких регулировок не требует. Плата показана со стороны деталей. Вариант от UT0MK. Схема генератора плавного диапазона несколько видоизменена (рис. 2) - расстройка приемника осуществляется электронным способом. В качестве варикапа применены стабилитроны Д10 - Д11. При этом расстройка получается в пределах +/- 7 кгц. Дополнительные детали генератора размещены на монтажной планке размерами 60 x 30 мм, которая расположена на стенке шасси в том месте, где ранее стояло реле Р2 Вместо конденсатора С25 установлен переменный резистор R12 типа ППЗ. рис. 2 Регулировка этого узла сводится к подбору сопротивления резистора R16 так, чтобы постоянное напряжение на нем несколько превышало амплитуду переменного напряжения на катоде лампы Л3. На рис. 3 показана схема манипулируемого генератора на частоту 500 кгц, используемого для получения телеграфного сигнала, и изменения, внесенные в первый смеситель передатчика и второй смеситель приемника. Применение такого генератора позволяет легко получить необходимый в телеграфном режиме сдвиг частот при приеме и передаче, а также осуществлять самоконтроль за счет прохождения сигнала через емкость контактов реле P1/1 (само реле на схеме не показано). Генератор собран на лампе Л1 по транзитронной схеме. На лампе Л2 выполнен буферный каскад. рис. 3 Регулировка уровня сигнала как в режиме CW, так и в режиме SSB осуществляется одновременным изменением с помощью резистора R26 отрицательного напряжения на третьих сетках ламп буферного каскада и усилителя DSB. Телеграфный манипулируемый генератор и буферный каскад собраны на отдельной плате и установлены на свободном месте шасси трансивера. Реле Р1 и Р2- типа РЭС-15, такие же, как и реле, использованные в других узлах трансивера. Катушка L1 намотана на сердечнике СБ - 12а и содержит 80 витков провода ПЭЛ 0,1. Изменению подвергся и усилитель ПЧ (см. рис. 4). Он выполнен на лампах 6Ж2П. Регулирующее напряжение от выпрямителя АРУ на диодах Д16 - Д19 либо от ручного регулятора усиления РРУ на резисторе R27 (показан на схеме рис. 3) подается на третьи сетки ламп. Измерительный прибор ИП1 работает как S-метр в режиме АРУ и как миллиамперметр, контролирующий анодный ток выходного каскада, - в режиме РРУ. При работе телеграфом усилитель ПЧ включен и при передаче, а при работе на SSB во время передачи он закрыт. рис. 4 Обмотка II трансформатора Тр2 содержит вдвое, а обмотка III - втрое меньше витков, чем обмотка 1. На рис. 5-8 соответственно показаны изменения, внесенные во входную цепь приемника, в сеточную цепь выходного каскада, в усилитель DSB и второй смеситель передатчика. Изменения, внесенные в цепи катодов и сеток остальных манипулируемых каскадов, не показаны. Резисторы, включенные в цепи катодов, следует подключить к общему проводу, а резисторы утечки сеток (в тех каскадах, где их не было, их следует установить дополнительно, вместе с разделительными конденсаторами) - соответственно к выходу 2 СУ для приемного тракта и выходу 3 - для передающего. Автоматическая регулировка усиления Существенно улучшить работу трансивера позволит введение системы АРУ. За основу взята схема АРУ трансивера UW3DI-II (с некоторыми дополнениями, см. рис.1). На этом и последующих рисунках позиционные обозначения элементов без номиналов соответствуют позиционным обозначениям схемы в авторской публикации с небольшой модификацией - Л7 заменено на VL7, РЗ-на КЗ и т. п. Лампы в УПЧ заменены: 6Ж9П (VL4) - на 6К13П и 6Ж1П (VL5) - на 6К4П. Следует учесть, что перед установкой в трансивер лампы 6К13П необходимо поменять местами проводники, подведенные к ножкам 8 и 9 ламповой панельки. Цоколевки ламп 6К4П и 6Ж1П совпадают. Низкочастотный сигнал с лампы VL7 УНЧ через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 подается на детектор АРУ (диоды VD1\VD2). Конденсатор СЗ определяет время задержки АРУ, стабилитрон VD3 - порог срабатывания АРУ. Резистором R9 осуществляют ручную регулировку усиления. При наиболее громких сигналах напряжение на шине АРУ достигает величины - 10 В. Узел АРУ собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Ее устанавливают в подвале шасси. Входной контур УВЧ Улучшить избирательность приемного тракта можно, установив на входе УВЧ высокодобротный узкополосный контур (рис. 2). Катушка L1 выполнена на ферритовом магнитопроводе с отверстиями (так называемом трансфлюксоре), который применяют, например, в телевизионных комнатных антеннах. Она содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,23 мм. Отвод для диапазона 80 м сделан от 25-го витка, для диапазона 40 м - от 10-го витка (считая от конца катушки, соединенного с общим проводом). Катушка связи с антенной - один виток такого же провода. Катушка L2 выполнена на каркасе диаметром 15 мм и имеет 20 витков посеребренного провода диаметром 0,7 мм. Шаг намотки - 1 мм. Отводы сделаны от 1-го и 12-го витков, считая от конца катушки, соединенного с общим проводом. S-метр и индикатор выхода Эта доработка (рис. 3) позволяет использовать имеющийся в трансивере измерительный прибор как S-метр при приеме и индикатор выхода при передаче. Для коммутации измерительного прибора используют свободную группу контактов реле КЗ. Миллиамперметр заменяют микроамперметром с током полного отклонения 50-100 мкА. При приеме прибор градуируют по общепринятой методике подбором резистора R4, а при передаче - подстроечным резистором R3 (при максимальном сигнале на выходе трансивера). При первоначальной настройке П-контура (подбором конденсаторов С53 - С55) в анодную цепь лампы выходного каскада следует включить миллиамперметр на 150-200 мА. В дальнейшем настройку выходного контура контролируют по индикатору выхода. Коммутация режимов В трансивере есть три режима: CW, SSB и настройка. При настройке трансивер включают на передачу переключателем SA2 (рис. 5). При работе CW и SSB для этого используют педаль. Резистор R1 подбирают в зависимости от типа применяемого реле. Модернизация трансивера UW3DI Многие любители, повторившие конструкцию трансивера UW3DI, обнаружили недостаточное напряжение возбуждения оконечного каскада. На мой взгляд, причиной этого явления может быть: Во-первых, полосовой фильтр имеет индуктивно-емкостную связь. С ростом частоты индуктивная связь увеличивается. Поэтому, если катушки включены противофазно ( это вполне может случиться), общий коэффициент передачи фильтра будет падать. Вo-вторых, в конструкции Ю.Кудрявцева к полосовому фильтру в режиме приема и передачи подключаются разные нагрузки - цепи анодов или сеток. Влияние этих нагрузок особенно заметно на высокочастотных диапазонах. Если схему включения фильтра видоизменить, как показано на рисунке, отдаваемая трансивером в режиме передачи мощность резко возрастает. Р.Алиев. Радио N10,1974 г. Улучшенный балансный модулятор Радиолюбители очень часто используют в своей практике обычный балансный модулятор, схема которого показана на рис.1. Подавление опорной частоты 500 кГц в нем составляет в лучшем случае 30 дб. Из-за большой паразитной емкости Cp и заметного реактивного сопротивления С1 для частоты опорного генератора никакой тщательный подбор диодов не улучшает подавления. Для улучшения характеристик БМ предлагаю некоторые изменения обычной схемы, как показано на рис.2 Симметрируюший трансформатор Тр1 в десятки раз уменьшает паразитную емкость Ср. Тр1 намотан на кольце 600НН и содержит две обмотки по 20 витков, намотанные по разные стороны кольца. Большая емкость конденсатора С1 (нужно ставить только керамические) имеет очень низкое соиротивление для частоты 500 кГц и не создает условий для разбалансировки плеч балансного модулятора. В тоже время, его сопротивление для частоты 3 кГц остается достаточно большим и незначительно нагружает выход микрофонного усилителя. Такая доработка позволила увеличить подавление несущей с 30 дб до 56 дб без дополнительного подбора диодов. РЛ КВ и УКВ №11 1996г. Совет от UX0KX: Диоды баллансного модулятора лучше всего поместить в своего рода термостат, состоящего из спичечного коробка обмотанного несколькими слоями ваты и алюминиевой фольги. При нагревании шасси и корпуса трансивера, диоды нагреваются и баллансный каскад расстраивается. При этом появляется " несущая ". Эта доработка позволяет избавиться от постоянного подстраивания Немного о ГПД Конструирование традиционного ГПД Конструирование ГПД - тема необъятная, но основные принципы следует привести. Считаю, что это будет полезным не только для начинающих радиолюбителей. Стабильность частоты - серьезная проблема для большинства радиолюбительских конструкций. 1. Традиционный ГПД выполняется в виде самостоятельной конструкции - каркас должен быть очень жестким и желательно компактным. Корпус из толстого дюралюминия толщиной 4 - 6 мм. Проводной монтаж должен вестись вытянутым (прямым, без петель) проводом 1 - 2 мм. 2. Монтаж элементов на печатной плате не желателен. Предпочтительно его вести навесным монтажом на изоляционных стойках. Могут подойти керамические предохранители с предварительно выпаянными проводами. В самодельных конструкциях можно применить керамические галетные переключатели, на контактах которых выполняется монтаж. 3. ГПД должен размещаться подальше от тепловыделяющих узлов и не должен обмываться конвекционными потоками воздуха. Если эти условия не выполняются, следует обеспечить термостатирование. Проще всего "холодное" термостатирование. Для этого коробку ГПД снаружи обклеивают листовым (до 10 мм) пенопластом. 4. Частотозадающие элементы ГПД должны быть максимально высококачественными. Переменный конденсатор с большим воздушным зазором (1 - 2 мм), толстыми пластинами,желательно медными, с фарфоровой осью на подшипниках. Катушка индуктивности, по возможности, фарфоровая с вожженной посеребрянной обмоткой. Выводы элементов и соединительных проводов - минимальной длины без механических натяжений. 5. Переключение частоты обеспечивается галетным керамическим переключателем или дистанционным переключателем на высокочастотных реле, например, РПС-32 хорошо работают до частоты 50 МГц. 6. Стабильность частоты зависит не столько от схемы, сколько от качества применяемых деталей и изготовления. Могу порекомендовать несколько хорошо зарекомендовавших себя схем - "Радио" №5 1990г. стр.59, "Радиолюбитель" №9 1993г. стр.38. 7. После сборки и монтажа ГПД желательно снять механические напряжения, нагревая блок до температуры 100 - 120* и дать остыть естественным образом. Термокомпенсация В процессе нагрева детали ГПД изменяют свои размеры и, в зависимости от суммарного температурного коэффициента, и его знака, частота ГПД начинает дрейфовать вверх или вниз. Термокомпенсацию следует производить при выведенном наполовину конденсаторе переменной емкости. От угла поворота роторных пластин зависит его ТКЕ (температурный коэффициент емкости). Нагревать корпус ГПД следует равномерно, желательно в термостате, контролируя температуру внутри термостата. Если нет промышленного термостата, можно сделать самодельный из деревянного ящика, а элементами нагрева могут служить лапы накаливания, рефлекторы, маломощные калориферы и т.п. Нагрев при этом будет менее равномерным. Нагревая корпус ГПД до температуры 40 - 50* и охлаждая естественным путем без принудительной вентиляции, проверяется цикличность изменения частоты. Если установившееся значение частоты после цикла нагрев - охлаждение отличается от исходного на 200 - 350 Гц, необходимо отыскать и заменить деталь с нецикличным температурным коэффициентом. Некоторые детали обладают свойством под действием температуры скачком изменять свои параметры. Чаще всего это конденсаторы, особенно трубчатые - КТ. Происходит "мерцание" частоты. Существует простой способ - нагревая паяльником, с вставленным вместо жала керамическим стержнем, поочереди все детали, входящие в ГПД, и прослушивая сигнал ГПД на радиоприемнике (например, Р - 326М) можно найти неисправную деталь. При нагреве исправных деталей изменение частоты происходит плавно, без скачков и "мерцания". Иногда мерцание может возникнуть вследствие механической неустойчивости монтажа. Подбором термокомпенсирующих конденсаторов с нужным ТКЕ добиваются ухода частоты не более чем на 10 - 20 Гц/град при нагреве корпуса ГПД. Массивный дюралюминевый корпус обладает тем большей тепловой инерцией, чем толще его стенки и тем лучше стабильность ГПД. Контроль частоты не следует производить раньше чем через 15 - 20 минут после пайки в ГПД. Стабильность частоты проверяют при постоянной температуре в крайних положениях конденсатора переменой емкости. После 15 минутного прогрева она не должна быть хуже, чем 50 - 100 Гц/час. Термокомпенсацию можно считать законченной, если при перестройке ГПД с одного конца диапазона в другой уход частоты меняет знак, т.е. в начале она от прогрева растет, в конце уменьшается или наоборот. Убедившись, что процесс происходит именно таким образом, можно смело устанавливать ГПД в трансивер. Следует также позаботиться о термокомпенсации источника питания. Стабилизация частоты любительской аппаратуры Стабилизация частоты самодельного трансивера или приемника для радиолюбителей всех поколений представляла непростую задачу. Требуется время для приобретения опыта, чтобы затем начать собирать трансиверы, частота которых не “плавает” и не “плачет”. Нестабильность частоты параметрического генератора, в котором значение частоты зависит от величины индуктивности катушки и емкости контурного конденсатора, зависит от двух главных параметров. Первое, это стабильность параметров частотозадающих цепей, а второе, стабильность параметров элементов, как пассивных так и активных, составляющих схему генератора. Но конечно главным врагом для стабильности частоты генераторов является температура. Преодолев влияние изменения температуры на работу частотозадающих цепей можно создать стабильный генератор. К сожалению, в реальности все не так просто. Более того, в настоящее время наблюдается интересная тенденция. Уровень развития радиоэлектроники с каждым годом растет, количество транзисторов на один миллиметр площади исчисляется в тысячах, а стабильность частоты гетеродинов в большинстве самодельной радиолюбительской аппаратуре не повышается, а даже понижается. Причины того, почему это происходит, почему многие старые ламповые самодельные конструкции приемников и трансиверов (например, UW3DI) “держат” частоту гораздо лучше многих современных самодельных трансиверов, мы рассмотрим ниже. Температурная нестабильность катушки и конденсатора Наиболее распространенной причиной изменения частоты генератора является нагрев его деталей в процессе работы. Это связано с тем, что при изменении температуры радиодеталей изменяются их размеры. Чем быстрее прогреваются, и следовательно изменяются в размерах, детали генератора, тем больше изменение частоты генератора. Радиолюбители хорошо знают этот эффект, который называют “начальный выбег частоты”. При включении аппаратуры в течение первых 15 - 30 минут происходит основной нагрев деталей генератора, вследствие этого частота генератора изменяется особенно значительно. При нагревании увеличивается в размерах катушка индуктивности задающего генератора. Вследствие этого увеличивается индуктивность этой катушки и понижается частота генератора. Относительное изменение значения индуктивности катушки индуктивности от ее температуры выражает в ТКИ. ТКИ – температурный коэффициент индуктивности, показывает относительное изменение индуктивности катушки при изменении ее температуры на 1 градус С. Для перестройки генераторов по частоте обычно используют переменные воздушные конденсаторы. При нагреве эти конденсаторы увеличиваются в размерах. С увеличением всех физических размеров переменного конденсатора происходит увеличение его емкости. Относительное изменение значения емкости конденсатора от его температуры выражает в ТКЕ. Нестабильность частоты генератора будет зависеть от типа конденсатора, используемого в частотозадающей цепи. ТКЕ – температурный коэффициент емкости, показывает относительное изменение емкости конденсатора при изменении его температуры на 1 градус С. Из переменных воздушных конденсаторов особенно нестабильны конденсаторы из алюминиевых сплавов. Эти конденсаторы переменной емкости широко используются в бытовых радиоприемниках. ТКЕ переменных конденсаторов выполненных из алюминиевых сплавов и имеющих зазор между пластинами 0,3 - 0,6 мм находится в пределах (100 - 200)*10-6 град-1. Переменные конденсаторы, выполненные на основе медных сплавов (из конденсаторной латуни), меньше подвержены воздействию температуры. Для специальных целей производят высокостабильные переменные конденсаторы из “нечувствительных” к воздействию температуры сплавов, в частности из инвара. Для стабильных конденсаторов используются высококачественные изоляторы. Высококачественные переменные конденсаторы иногда выпускают с посеребренным покрытием. Пластины конденсаторов из медных сплавов обычно имеют специальное защитное покрытие, допускающее пайку и исключающее коррозию пластин конденсатора при воздействии влаги. Высокостабильные переменные конденсаторы выполняют с зазором между пластинами 1 - 1,5 мм. ТКЕ высокостабильных переменных конденсаторов может быть в пределах (10-30)*10-6 град-1. В 10 - 20 раз стабильнее, чем ТКЕ простых бытовых переменных конденсаторов сделанных из алюминия! Итак, ситуация, складывающаяся с температурной стабильностью частотозадающих цепей генератора, получается непростой. ТКИ катушки, находящейся в частотозадающей цепи, имеет положительное значение. Конденсатор переменной емкости тоже имеет положительный ТКЕ. Следовательно, с прогревом частотозадающей цепи, содержащей такую катушку и такой конденсатор, его частота будет понижаться. Это явление хорошо знакомо каждому радиолюбителю. Частота трансивера или приемника при его включении плавно ползет вниз. Включение нерационально сконструированного трансивера на передачу может вызвать добавочное увеличение нестабильности частоты. Это связано с тем, что при работе на передачу выходной каскад трансивера проводит дополнительный нагрев внутренностей трансивера и следовательно, деталей генератора. Частота во время передачи начинает плыть вниз. После окончания передачи детали выходного каскада остывают, температура внутри трансивера понижается, и частота снова начинает плыть, но уже вверх. В частотозадающие цепи включены не только катушка индуктивности с переменным конденсатором. В эту цепь обычно еще включены другие постоянные конденсаторы. При помощи этих добавочных конденсаторов производится температурная стабилизация частоты. Рассмотрим работу этих конденсаторов. Стабилизация частоты при помощи конденсаторов На первый взгляд представляется логичным, что все конденсаторы с твердым диэлектриком тоже будут иметь положительный ТКЕ. Это действительно так, и большинство конденсаторов с твердым диэлектриком выполненном из натуральных материалов обладает положительным ТКЕ. Однако диэлектрическая проницаемость синтетической конденсаторной керамики зависит от температуры. При повышении температуры, в зависимости от сорта керамики, ее диэлектрическая проницаемость может увеличиваться или уменьшаться. Следовательно, используя специальные сорта конденсаторной керамики можно изготовить конденсаторы постоянной емкости имеющие отрицательный ТКЕ. Включив конденсатор, имеющий отрицательный ТКЕ, в частотозадающий контур, катушка и переменный конденсатор которого имеют положительный ТКЕ, можно произвести температурную стабилизацию частоты. По этой причине конденсаторы с отрицательным ТКЕ носят название термокомпенсирующих конденсаторов. ТКЕ конденсатора обычно указывают на его корпусе рядом со значением емкости. Для некоторых старых типов конденсаторов прошлых лет выпуска их ТКЕ указывает цвет корпуса. ТКЕ слюдяных конденсаторов (типа СГМ) можно определить по букве на его корпусе. Таблица 1 показывает значение ТКЕ для слюдяных конденсаторов по букве и для керамических конденсаторов прошлых лет выпуска по цвету корпуса. Таблица 1.ТКЕ слюдяных и “старых” керамических конденсаторов М - ТКЕ отрицателен (минус) П – ТКЕ положителен (плюс) Обратите внимание, что для слюдяных конденсаторов ТКЕ указан как “+-“. Для подавляющего большинства слюдяных конденсаторов ТКЕ положителен. Слюда, используемая в качестве диэлектрика в слюдяных конденсаторах, проходит специальную обработку, так называемую тренировку перед производством этих конденсаторов. В результате чего свойства слюды фиксируются, и достигается производство слюдяных конденсаторов с нормированным ТКЕ. Но с течением времени, и при работе в определенном интервале температур, некоторое количество слюдяных конденсаторов может приобрести отрицательный ТКЕ. Радиолюбитель может считать, что ТКЕ слюдяных конденсаторов имеет положительное значение. Необходимо помнить, что слюдяные конденсаторы в особенности и некоторые керамические обладают неприятным эффектом, который носит название “мерцание емкости”. Эффект “мерцания емкости” проявляется в виде быстрых, нерегулярных изменениях емкости и потерь конденсатора, находящегося под напряжением высокой частоты. Если мерцающий конденсатор находится в частотозадающем контуре, частота этого контура тоже будет хаотически меняться. Попадание такого конденсатора в частотозадающий контур приведет у печальным последствиям для работы генератора… При изготовлении немерцающих керамических конденсаторов используют как минимум трехкратное серебрение керамики. Керамический диэлектрик имеет повышенную толщину. Работа конденсаторов при пониженном высокочастотном напряжении уменьшает эффект мерцания. Однако выпускают специальные немерцающие конденсаторы, которые могут работать под значительным высокочастотным напряжением. На конденсаторах многих типов, выпускаемых в последние годы, их параметры - допуск, напряжение и ТКЕ кодируются буквами латинского алфавита. В маркировке таких конденсаторов первая буква после обозначения их номинала указывает допустимое отклонение в процентах, вторая - ТКЕ, третья (может и не быть) - напряжение. В конденсаторах где ТКЕ не является существенной величиной, например в электролитических, вторая буква всегда означает напряжение. Таблица 2 показывает буквенное обозначение ТКЕ для современных типов конденсаторов. Таблица 2 Буквенное обозначение ТКЕ · МП0- конденсатор имеет нулевой ТКЕ, т.е. при изменении температуры емкость конденсатора не изменяется Для конденсаторов, выполненных из низкочастотной керамики, параметр ТКЕ не используют. Используют обозначения “Н10” … “Н90”, где цифра обозначает возможное отклонение емкости конденсатора в процентах в интервале температур от –60 до +85 градусов относительно емкости конденсатора при температуре 20 градусов. Конечно, такие конденсаторы ни в коем случае нельзя применять в частотозадающих цепях! В некоторых современных типах конденсаторов это отклонение емкости указывается латинской буквой. Таблица 3 приводит эти буквенные обозначения для конденсаторов из низкочастотной керамики. Таблица 3 Буквенное обозначение конденсаторов из низкочастотной керамики Итак, при помощи термокомпенсирующего конденсатора нам необходимо произвести компенсацию температурной нестабильности во-первых, конденсатора с воздушным диэлектриком, использующимся для перестройки по частоте этого генератора, а во- вторых, катушки индуктивности генератора. Если компенсацию температурной нестабильности переменного конденсатора с воздушным диэлектриком произвести относительно несложно, то при обеспечении температурной компенсации катушки индуктивности могут возникнуть серьезные сложности. Катушка индуктивности в схеме генератора Катушка индуктивности является основным элементом, вносящим нестабильность в частотозадающую цепь генератора. В отличии от конденсаторов, катушки индуктивности выпускающиеся радиозаводами не являются унифицированными деталями. Это означает, что радиозаводы не выпускают катушки с определенной индуктивностью и ТКИ. При выпуске определенного изделия, содержащего катушки индуктивности, завод, выпускающий это изделие, обычно сам производит для него катушки индуктивности, пользуясь при этом своими специфическими требованиями. То же самое сейчас касается многих радиолюбителей. Делая какую-то конструкцию, радиолюбитель часто самостоятельно изготавливает для него катушки индуктивности. В наш век всеобщей унификации такое положение дел кажется даже немного странным… Впрочем, на Западе уже давно производят унифицированные катушки индуктивности, которые широко используются как в промышленности, так и радиолюбителями при изготовлении самодельных конструкций. Конечно, использование готовых конструкций катушек для частотозадающих цепей значительно облегчает жизнь радиолюбителю. Выполнение самостоятельно стабильной катушки предназначенной для работы в частотозадающей цепи представляет собой сложную задачу. Без необходимого опыта, без соответствующих материалов радиолюбитель не сможет с ней справиться. Поэтому, если есть возможность, необходимо использовать в частотозадающей цепи катушку индуктивности от какого либо промышленного устройства. Причем эта катушка должна быть выполнена с учетом мер, обеспечивающих ее стабильность. Конечно, самым неприятным для радиолюбителя является то, что при увеличении температуры катушки возрастает ее индуктивность. ТКИ катушек промышленного изготовления, используемых в частотозадающих цепях, может быть в пределах от (10 - 300)10-6 град-1 . Катушки имеющие небольшой ТКИ являются весьма дорогими в изготовлении. Для изготовления их каркаса используются специальные материалы, применяются специальные способы намотки. Но, как правило, катушка индуктивности выполненная без специальных элементов температурной компенсации будет иметь положительный, пусть даже небольшой, ТКИ. Обычно для приведения ТКИ катушки, используемой в частотозадающей цепи, к нулевому значению применяют компенсацию индуктивности катушки при помощи ее сердечника. В высококачественных катушках используют компенсацию при помощи сердечников размещенных внутри катушки. Они выполняются из специальных немагнитных металлических сплавов из меди или из алюминия. При нагревании сердечник расширяется, и уменьшает индуктивность катушки. Для недорогих катушек для температурной компенсации используют специальные ферритовые сердечники. При увеличении температура магнитная проницаемость ферритовых сердечников (ТКМП) уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности катушки. ТКМП - температурный коэффициент магнитной проницаемости показывает относительное изменение проницаемости материала при изменении его температуры на 1 градус С. ТКМП ферритовых изделий может находиться от (20 – 2000)10-6 град-1. Небольшими значениями ТКМП обладают высококачественные ферриты предназначенные для использования в катушках частотозадающих цепей. Влияет на магнитную проницаемость сердечника наличие внешнего магнитного поля. Оно может быть вследствие прохождения постоянного тока через катушку индуктивности. Для исключения изменения магнитной проницаемости сердечника за счет изменения внешнего магнитного поля, которое может произойти при изменении постоянного тока, протекающего через катушку, генераторы, в которых используется катушка с ферритовым сердечником, собирают по схеме, когда исключается протекание постоянного тока через катушку. Итак, для того, чтобы катушка индуктивности обладала малым ТКИ, она должна быть изготовлена соответствующим образом и из соответствующих материвалов. Например, каркас катушки должен иметь определенную толщину. Обмотка катушки должна иметь определенное количество витков… Термокомпенсирующий сердечник должен находиться в определенной части катушки… И так далее… Для того, чтобы изготовить действительно стабильную катушку индуктивности для какого то серийного изделия необходимо провести множество практических экспериментов. Это кроме предварительных расчетов этой катушки. Поэтому мой совет радиолюбителю, в руки которого попадет специальная катушка, предназначенная для работы в частотозадающей цепи. Используйте ее только в оригинальном виде. Не крутите ее сердечник. Используйте только полное включение витков катушки. Включение части витков катушки приведет к увеличению ТКИ для этой катушки. Если катушка помещена в герметично запаянный корпус, не распаивайте его. Распайка корпуса катушки приведет к существенному повышению ее ТКИ, а также к понижению ее добротности. Не подпаивайтесь к виткам катушки, все это обязательно скажется на ее стабильности. При использовании в схеме генератора стабильной керамической катушки понадобятся стабильные конденсаторы имеющие низкое значение ТКЕ. Обычно требуются конденсаторы имеющие группу ТКЕ МП (нулевой), М33-47, П33-47-100. Из этих конденсаторов комбинируется термокомпенсирующий конденсатор, который подключается к катушке индуктивности. Использование конденсаторов с большим значением ТКЕ нежелательно. Температурная стабильность частоты генератора в этом случае понизится. Использовать конденсатор с большим значением ТКЕ – М330 – 750 можно только в том случае, если этот конденсатор имеет величину емкости не менее чем в десять раз меньшую, чем суммарная емкость контура, составленная из «хороших» конденсаторов. Старые катушки Не всегда в руки радиолюбителя попадает катушка индуктивности, изъятая из аппаратуры, которая работала в нормальных условиях. Часто попадаются катушки выпаянные из аппаратуры, которая хранилась или вследствие каких либо причин пребывала в неподходящих для хранения условиях, например в сырых помещениях или на открытом воздухе. Для многих однослойных катушек на керамическом каркасе пребывание во влажных условиях не сказывается на дальнейшем изменении их параметров. Если от влаги обмотка катушки не коррозировала, то после тщательной просушки первоначальные параметры катушки практически полностью восстанавливаются. Для катушек, выполненных на пластиковом каркасе, пребывание во влажных условиях и под действием солнечных лучей может оказаться губительным. Каркас катушки под воздействием этих условий может безнадежно деформироваться и даже разрушиться. Подвержены пластмассовые каркасы и старению. Вследствие этого параметры катушки могут стать неудовлетворительными для целей использования катушки в частотозадающих цепях. Многослойные катушки, которые подверглись воздействию влаги, могут не восстановить свои параметры даже после их тщательной просушки. Влага может повредить ферритовый сердечник. При неблагоприятных воздействиях влаги он может корродировать и рассыпаться. Лампы и транзисторы Параметры радиоламп в процессе работы практически не изменяются, при условии работы радиолампы в нормальном для нее режиме. Или эти изменения носят длительный по времени характер, который не может сказаться на изменении частоты генератора за относительно небольшой промежуток времени, для примера час или день. Естественные изменения температуры окружающей среды мало влияет на изменение параметров радиолампы. Это происходит потому, что внутренняя механическая конструкция лампы отделена от окружающей среды во-первых вакуумом, а во-вторых стеклянным баллоном лампы. Вот почему лампа, при умелом выборе схемы генератора и режимов ее работы, практически не вносит температурного влияния в частотозадающую цепь. Для обеспечения стабильности работы лампового генератора остается только произвести температурную компенсацию деталей частотозадающей цепи. Обычно справиться с этим может даже не очень опытный радиолюбитель. Иное дело при использовании в генераторе транзисторов. Параметры транзисторов при изменении температуры изменяются. Это относится как к биполярным кремниевым и германиевым, так и к полевым кремниевым транзисторам. Поэтому при конструировании транзисторных генераторов стремятся максимально ослабить влияние изменения параметров транзистора на частотозадающий контур. Для этого используют специальные схемы генераторов. Могут быть использованы термокомпенсирующие резисторы, уменьшающие влияние изменения температуры на транзистор. Все это усложняет схему транзисторного генератора. Используется слабая связь контура с транзистором. С одной стороны, это уменьшает влияние транзистора на частотозадающий контур, но, с другой стороны, увеличивает шумовую составляющую генератора. Это приводит к невозможности приема слабых станций, делает сигнал трансивера “шумным”. Многие замечали разницу в приеме слабых станций между ламповым и транзисторным аппаратом, имеющих, казалось бы, одинаковую чувствительность. Сравнение идет обычно не в пользу транзисторного аппарата. Только применяя специальные схемотехнические методы можно достигнуть тех результатов, какие в простой лампой аппаратуре можно получить как бы “само – собой”... Итак, используя задающий ламповый генератор, приходится применять меры температурной стабилизации только параметров частотозадающего контура. Используя транзисторный генератор приходится стабилизировать не только частотозадающий контур, но и учитывать изменение параметров транзистора при изменении температуры. Следовательно, применять меры по предотвращению этого влияния на параметры контура. Это не всегда можно обеспечить простыми методами. Еще труднее обеспечить температурную стабильность работы генераторов собранных на микросхемах, например на 174ХА2, ХА10, генераторов, в которых для изменения частоты используются варикапы. Если вы хотите построить радиостанцию, которую будете использовать исключительно дома, и не хотите долго возиться с настройкой ее гетеродина, но в то же время хотите, что бы гетеродин имел приличную температурную стабильность, смело выполняйте гетеродин на лампах. Можно использовать любые пальчиковые миниатюрные лампы, как 6,3 – вольтовой серии так и 2,4 - 1,2- вольтовой серии. Тем более, что при использовании современных миниатюрных ламп можно собрать гетеродин по размерам не больше транзисторного, но гораздо стабильнее его в работе. Если же аппаратура будет использована в полевых условиях, то, естественно, ГПД должен быть выполнен на транзисторах, и здесь необходимо принять самые серьезные меры по стабилизации его частоты. Обратите внимание на температурную инерцию аппарата. Чем она больше, то есть чем толще стенки трансивера, грубо говоря, чем больше он весит, тем выше его температурная стабильность. Как пример этому можно привести работу старой ламповой аппаратуры. Старые ламповые приемники и трансиверы обычно изготавливались на «солидном» тяжелом металлическом корпусе, имеющем большую тепловую инерцию. Поэтому требуется довольно большое время, чтобы преодолеть ее и изменить температуру шасси и, следовательно, параметры цепей гетеродина. Нагрев лампами внутреннего пространства корпуса аппарата создает некоторый термостационный эффект, когда температура внутри корпуса с течением некоторого времени стабилизируется. Требуется значительное воздействие, чтобы быстро изменить температуру внутри корпуса лампового аппарата. Можно провести наглядный опыт - поставить на сквозняк старый ламповый приемник, даже не связной, а вещательный, 3 - 4 класса, а рядом с ним новый транзисторный приемник 1 - 2 класса, настроенных на одну радиостанцию. Частота в транзисторном приемнике “убежит” гораздо быстрее, чем в ламповом приемнике. Термостатирование При использовании транзисторных генераторов термостатирование позволяет очень просто добиться стабильной работы генератора. В этом случае полностью весь генератор помещается в какой либо термоизолирующий корпус, в котором поддерживается постоянная температура. Такой корпус можно склеить из пенопласта. Для работы генератора в условиях комнаты можно выбрать температуру работы генератора в пределах 50-60 градусов. Если аппарат, в котором используется термостатированный генератор предполагают использовать в полевых условиях или в автомобиле то необходимо предпринимать меры, исключающие перегрев этого аппарата. В противном случае температуру термостатирования придется поднять до 70 градусов. Резисторы и питание Конечно, предполагается, что генератор питается от стабильного напряжения. Температурные изменения сопротивления резисторов используемых в схеме генератора обычно мало влияют на его частотную стабильность. Синтезаторы частоты Если бы в мире использовали стабилизацию частоты генераторов только термокомпенсационными методами, мы бы никогда не имели переносных УКВ- радиостанций, сотовых телефонов, и других чудес техники 21 века. Только применение синтезаторов частоты позволило создать малогабаритные и стабильные высокочастотные генераторы для этих устройств. Более того, современные микросхемы синтезаторов частоты позволяют самостоятельно достаточно просто построить стабильный и миниатюрный генератор без использования дорогих стабильных керамических катушек и термокомпенсирущих конденсаторов. Применение синтезаторов частоты в высокочастотных генераторах уже становится обычным делом для многих радиолюбителей. Наверное, в скором будущем проблема “ухода” частоты при изменении температуры просто исчезнет. Журнальный вариант статьи был опубликован: Радиолюбитель, 1997, № 3 |