Схема простого широкополосного генератора ВЧ сигналов

Высокочастотный генератор сигналов КВ и УКВ диапазонов частот (2...160 МГц)

В любом нормальном радиолюбительском хозяйстве должен быть напильник, молоток и генератор.
Можно ли обойтись без этого?
Ну, не знаю, не знаю... Кому как, а лично мне - никак!
При этом генератор должен быть, не абы какой, а работающий широкой полосе частот, со стабильной амплитудой выходного сигнала и нормированным выходным сопротивлением (обычно 50 Ом).

Хороший пример подобного генератора был опубликован в журнале Funkschau, 1981, N25/26, а с полным переводом статьи можно ознакомиться на страницах Pадио, N6, 1997.
Полезной особенностью данной конструкции, отличающей её от большинства представленных в разнообразных источниках - наличие узла стабилизации уровня выходного сигнала во всём диапазоне генерируемых частот.

«Принципиальная схема прибора представлена на рис. 1. Транзисторы VT1, VT2 совместно с переменным конденсатором установки частоты С1 и индуктивностями L1 - L4 образуют задающий генератор (диапазон частот 2...160 МГц). Делитель R1R5 задает напряжение смещения для этих транзисторов по постоянному току. Резисторы, имеющие малую величину сопротивления, включены в цепи базы (затвора) транзисторов VT1 - VT4; они служат для подавления паразитной генерации высокочастотных транзисторов. Регулировкой тока, протекающего через общий резистор R6 в цепи эмиттеров транзисторов VT1 и VT2, может быть установлен режим синусоидальных колебаний с малыми искажениями при амплитуде напряжения в несколько вольт.

Рис.1. Схема генератора

Высокочастотный сигнал с генератора через конденсатор С4 поступает на затвор полевого транзистора VT3. Этим обеспечивается почти идеальная развязка нагрузки и генератора. Для установки напряжения смещения транзисторов VT3 и VT4 служат резисторы R7, R8, а токовый режим каскада определяют резисторы R12 - R 14. Для увеличения степени развязки выходное высокочастотное напряжение снимается с коллекторной цепи VT4.

Для стабилизации уровня сигнал ВЧ через конденсатор С9 подводится к выпрямителю с удвоением напряжения, выполненного на элементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорциональное амплитуде выходного сигнала выпрямленное напряжение дополнительно усиливается в цепи управления на VT5 и VT6. При отсутствии сигнала ВЧ транзистор VT6 полностью открыт; при этом к задающему генератору поступает максимальное напряжение питания. В результате облегчаются условия самовозбуждения генератора и в начальный момент устанавливается большая амплитуда его колебаний. Но это напряжение ВЧ через выпрямитель открывает VT5, при этом напряжение на базе VT6 увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения питания генератора и в конечном счете к стабилизации амплитуды его колебаний. Равновесное состояние устанавливается при амплитуде сигнала ВЧ на коллекторе VT4 несколько выше 400 мВ.

Переменный резистор R17 (показан как потенциометр) в действительности представляет собой ВЧ аттенюатор и при отсутствии нагрузки на его выходе максимальное напряжение достигает четверти входного, т.е. 100 мВ. При нагрузке коаксиального кабеля на сопротивление 50 Ом (что является необходимым для его согласования в частотном диапазоне от 50 до 160 МГц и выше) на выходе генератора устанавливается напряжение ВЧ около 50 мВ, которое регулировкой аттенюатора может быть уменьшено до необходимого уровня.
В качестве регулятора R17 в схеме генератора был использован 50-омный аттенюатор фирмы Prech. Если для некоторых конкретных применений не требуется регулировки уровня выходного напряжения, аттенюатор R17 может быть заменен фиксированным резистором с сопротивлением 50 Ом.

Однако и в этом случае сохраняется возможность регулировки уровня напряжения ВЧ в некоторых пределах: с этой целью конденсатор С9 присоединяют не к коллектору VT4, а к его эмиттеру, при этом приходится учитывать небольшое изменение (уменьшение) уровня сигнала на высших частотах рабочего диапазона. Тогда нагрузку для VT4 образуют аттенюатор R17 и резисторы R11, R12. Увеличение амплитуды выходного высокочастотного напряжения может быть достигнуто замыканием резистора R11 проволочной перемычкой, если же требуется уменьшить амплитуду выходного напряжения, то резистор R11 оставляют в устройстве, а конденсаторы С7, С8 выпаивают. Еще большее уменьшение уровня выходного сигнала может быть получено снижением величины сопротивления R17, но в этом случае уже не будет согласования с кабелем, а на частотах выше 50 МГц это недопустимо!

Все детали генератора расположены на печатной плате небольших размеров. Катушки индуктивности генератора L1 - L3 намотаны на каркасах диаметром 7,5 мм. Их индуктивности подстраивают ферритовыми сердечниками с малыми потерями, предназначенными для работы в диапазоне УКВ. Катушка L3 имеет 62 витка, L2 - 15 и L1 - 5 витков провода ПЭЛ 0,2 (намотка всех катушек в один слой). Индуктивность WL1 выполнена в виде шлейфа, который одной своей стороной прикреплен к переключателю диапазонов, а другой - к конденсатору С1 переменной емкости. Размеры шлейфа приведены на рис. 2. Он выполнен из медного посеребренного провода диаметром 1,5 мм; для фиксации расстояний между его проводниками применяются три пластины из изоляционного материала с малыми потерями (например фторопласта), в которых просверлены по два отверстия диаметром 1,5 мм, находящиеся соответственно на расстоянии 10 и 2,5 мм (рис. 2).


Рис.2. Конструкция шлейфа

Весь прибор размещают в металлическом корпусе размерами 45х120х75 мм. Если аттенюатор и ВЧ разъем установлены в корпусе на стороне, противоположной той, на которой находится печатная плата, то внутри корпуса прибора еще остается достаточно места для узлов блока питания: трансформатора питания мощностью 1 Вт с понижением напряжения сети до 15 В, выпрямительного моста и микросхемы 7812 (отечественный аналог- КР142ЕН8Б). В корпусе может быть размещен также миниатюрный частотомер с предварительным делителем частоты. При этом вход делителя следует подключить к коллектору VT4, а не к выходному разъему, что позволит производить отсчет частоты при любом напряжении ВЧ, снимаемом с аттенюатора R17.

Возможно изменение частотного диапазона прибора путем изменения индуктивности катушки контура или емкости конденсатора С1. При расширении частотного диапазона в сторону более высоких частот следует уменьшать потери контура настройки (применение в качестве С1 конденсатора с воздушным диэлектриком и керамической изоляцией, катушек индуктивности с малыми потерями). Кроме того, диоды VD1 и VD2 должны соответствовать этому расширенному диапазону частот, в противном случае с увеличением частоты выходное напряжение генератора будет увеличиваться, что объясняется уменьшением эффективности цепи стабилизации.

Для облегчения настройки параллельно С 1 подключают дополнительный переменный конденсатор малой емкости (электрический верньер) или же применяют механический верньер к конденсатору настройки с передаточным отношением 1:3 - 1:10».

В этой конструкции все транзисторы, кроме VT5 и VT6, должны иметь полосу пропускания не менее 1000МГц, а вместо транзисторов ВС252С вполне подойдут КТ3107, или какие-либо им подобные.

Для достижения приемлемых параметров стабильности частоты устройства - в качестве С1, регулирующего частоту генерации, желательно использовать воздушный (с воздушным диэлектриком) конденсатор переменной ёмкости.
Верньерное устройство с передаточным отношением 1:3 - 1:10 однозначно не сможет обеспечить комфортную и точную настройку на нужную частоту, поэтому даже при его наличии, дополнительный переменный растягивающий конденсатор малой ёмкости окажется совсем не лишним.