Гетеродин с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ)

Рассмотрим высокостабильный генератор-гетеродин фиксированных частот на микросхемах и транзисторе. Такой генератор необходим, например, для коротковолнового ВЧ супергетеродинного приемника или трансивера. Традиционное решение этой проблемы - использовать генератор с кварцевой стабилизацией частоты не всегда пригоден на практике, прежде всего, из-за небходимости использования кварцевых резонаторов на большое количество рабочих частоты. Сейчас, когда число KB диапазонов достигает десятки, экономически оправдано применение гетеродинов с фазовой автоподстройкой частоты, содержащих всего один кварцевый резонатор.

Практическая схема одного из вариантов такого гетеродина приведена на рисунке 13. Он вырабатывает сетку частот в интервале 1...30 МГц, кратную частоте опорного кварцевого резонатора. На практике эта сетка может иметь шаг от 0,2 МГц до нескольких мегагерц.

Рисунке 13. Схема гетеродина с фазовой автоподстройкой частоты, с один кварцевым резонатором.

Опорный генератор с кварцевой стабилизацией частоты собран на элементах DD1.1 и OD1.2. Точное значение его частоты устанавливают подстроечным конденсатором С₂ с пределами изменения емкости 5...50 пФ. Выходной сигнал этого генератора (по форме он близок к меандру) дифференцируют цепью R₆C₁, и получившиеся при этом короткие импульсы через инверторы DD1.3 и DD1.4 поступают на импульсный фазовый детектор на диодах VD1 и VD2. Сюда же подается и сигнал высокочастотного генератора, управляемого напряжением (он выполнен на транзисторах VT2 и VT3). Полевой транзистор VT2 задействован в системе автоматической регулировки выходного уровня этого генератора: выпрямленное диодами VD4 и VD5 ВЧ напряжение поступает на затвор VT2, который управляет током смещения транзистора VT3 (собственно генератор). Данная система автоматической регулировки весьма эффективна - при перестройке генератора в пределах всего KB диапазона выходная амплитуда изменяется не более чем на 1 ДБ.

Высокочастотное напряжение с колебательного контура генератора через два развязывающих широкополосных усилителя U₁ и U₂ поступает соответственно на фазовый детектор и на смеситель приемника или передатчика. Усилитель U₁ должен обеспечивать очень хорошую развязку между фазовым детектором и входом усилителя U₂, иначе в спектре выходного сигнала появятся заметные составляющие с другими (кроме основной) частотами, кратными частоте кварцевого резонатора. Сигнал ошибки фазового детектора усиливается интегрирующим усилителем на транзисторе VT1 (частота среза - около 2 кГц) и поступает на варикап VD3.

Выбор рабочей частоты управляемого напряжением генератора осуществляют переключением катушек колебательного контура (L₁) и подстройкой переменного конденсатора С₁₁[ 2,3 ].

В практической работе с этим гетеродином целесообразно сигнал с резистора R₁₀ подавать при перестройке гетеродина (до замыкания петли ФАПЧ) на усилитель звуковой частоты, индицируя оптимальную настройку на соответствующую гармонику кварцевого резонатора В₁ "на слух" (по нулевым биениям).

Гетеродин УКВ конвертера

Однокаскадные транзисторные гетеродины, стабилизированные кварцем на высших (вплоть до одиннадцатой) механических гармониках, имеют целый ряд преимуществ: отсутствие в спектре сигнала низкочастотных гармоник с достаточно большими амплитудами; малые габариты, позволяющие полностью экранировать и достаточно простыми средствами термостатировать блок гетеродина; малую температурную нестабильность амплитуды выходного сигнала (что обусловлено наличием минимального количества узкополосных контуров); большую надежность (из-за меньшего числа элементов). Практическая схема гетеродина на частоту 115 МГц, предназначенного для конвертера диапазона 144— 146 МГц при промежуточной частоте 29—31 МГц, приведена на рисунке 14. Он собран на транзисторе T1, включенном по схеме с общей базой, с кварцевым резонатором в цепи положительной обратной связи между
коллекторным контуром и цепью эмиттера. Такой автогенератор устойчиво генерирует на частотах до 250—300 МГц. Для достижения оптимальных

Рисунок 14. Схема гетеродина на частоту 115 МГц, предназначенного для конвертера.

условий самовозбуждения и максимальной стабильности частоты генерирования коэффициенты включения транзистора и кварца в коллекторный контур выбраны соответственно равными 0,65 и 0,25.
Кварцевый резонатор включен через конденсатор C₈ (15пФ). Параллельно кварцевому резонатору включена катушка индуктивности L2, компенсирующая статическую емкость кварца. Генератор возбуждается на седьмой механической гармонике кварца с частотой резонанса 16,44 МГц. При этом амплитуда выходного сигнала достигает 120—140 мВ. Кроме того, возможно возбуждение автогенератора на одиннадцатой гармонике (кварцевый резонатор при этом должен быть с частотой резонанса 10,45 МГц), однако амплитуда сигнала получается несколько меньшей, кроме того, усложняется настройка автогенератора: он становится критичным даже к небольшим расстройкам коллекторного и компенсирующего контуров. В конструкции гетеродина использована эффективная развязка по цепям питания с помощью двойного Г-образного защитного LC фильтра. Выход автогенератора рассчитан на подключение стандартного 75-омного коаксиального кабеля и имеет частичную емкостную связь с коллекторным контуром. Потребляемая гетеродином по цепям питания мощность — не более 60 мвт. Детали и конструкция обусловливают стабильность частоты генерирования в той же степени, что и выбор схемы. Поэтому в конструкции целесообразно применить постоянные резисторы МЛТ-0,5 (или МЛТ-0,25); резистор R3—СПO-0,15; конденсаторы С1 и С2 - KCО, СГМ или К10-7в, С3-КСО, СГМ, С4 -КПК-1 или КПК-М; контурные конденсаторы и конденсатор С7 - КТ-1, причем желательно С5 и С6 взять с положительным ТКЕ (группы П120, синий цвет или ПЗЗ — серый цвет корпуса), a C8 — с отрицательным ТКЕ (группы МЗЗ, М47 — голубой цвет соответственно с коричневой или красной точкой). Катушка L1 помещена в алюминиевый экран размерами 35х35х50 мм. Отводы, считая от верхнего по схеме конца,— от пятого витка — к конденсатору C8 и от тринадцатого витка — к коллектору транзистора Т1.

Гетеродины СВЧ диапазона

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: