Схемы задающих ВЧ генераторов для использования в радиопередатчиках

В любом электронном устройстве, как известно, можно выделить ряд отдельных узлов, каждый из которых выполняет свою определенную функцию. Например, такие функциональные части как усилителинизких и высоких частот, различные фильтры, индикаторы, источники питания и др.

Одними из важнейших частей, определяющих основные параметры приемо-передающих средств, являются задающие высокочастотные (ВЧ) генераторы - автогенераторы. Эти узлы генерируют ВЧ-колебания, необходимые для работы данных устройств.

Как известно в конвертерах и в супергетеродинных приемниках происходит преобразование входной частоты - частоты принимаемой радиостанции. При этом после преобразования выходная частота представляет собой разность или сумму входной частоты (частоты радиостанции) и частоты, генерируемой специальным встроенным генератором - гетеродином.

Это позволяет с помощью конвертеров осуществлять прием на радиоприемник радиосигналов в других радиодиапазонах (например, КВ-радиосигналов на СВ-радиоприемник, радиостанции УКВ-диапазона 65-74 МГц на УКВ-радиоприемник с диапазоном Х7-108 МГц и т.д), а в супергетеродинных приемниках принцип преобразования частот позволяет достигать высокой чувствительности и избирательности.

В радиопередатчиках частота задающего генератора, как правило, является несущей. В сложных конструкциях иногда используется принцип умножения частоты, т.е. частота несущей в несколько раз выше частоты задающего генератора. Передача информации осуществляется амплитудной или частотной модуляцией (АМ, ЧМ) несущей.

После соответствующего усиления промодулированные ВЧ-колебания (ВЧ-сиг-нал) поступают в передающую (излучающую радиоволны) антенну.

В простейших передатчиках промодулированные с помощью достаточно простых цепей ВЧ-колебания, созданные задающим генератором, с его выхода сразу поступают в антенну'. Часто это происходит с минимальным согласованием (или без согласования) с антенной.

Поэтому параметры таких маломощных передатчиков в очень большой степени зависят от параметров задающего генератора - стабильности частоты, коэффициента гармоник, амплитуды ВЧ-колебаний, мощности генератора и т.д. Мощность простейших передатчиков сравнительно не высока, и дальность обычно ограничивается несколькими сотнями метров.

В генераторах - автогенераторах, используемых в конвертерах, приемниках и передатчиках, транзисторы обычно включают по схеме с общей базой (ОБ) или с общим коллектором (ОК). В схемах с ОБ выходное сопротивление, а в схемах с ОК входное сопротивление имеют большие величины.

Они вносят небольшие затухания в резонансные контуры, входящие в состав генераторов и включенные на выходе и входе данных схем соответственно. Это способствует улучшению стабильности частот и амплитуд генерируемых колебаний.

Влияние изменений параметров транзисторов (от температуры, времени, изменения напряжения питания и т.д.) на генерируемые частоты уменьшают, включая соответствующие резисторы в цепи коллекторов и эмиттеров этих транзисторов (вводят отрицательные обратные связи). Для повышения стабильности частот автогенераторы часто питают через стабилизаторы напряжений.

Высокочастотные генераторы на биполярных транзисторах

В схемах высокочастотных генераторов на биполярных транзисторах, обеспечивающих удовлетворительную работу' на частотах до десятков мегагерц, широко применяют трехточечные схемы. Оптимальная величина положительной обратной связи в схемах индуктивных трехточек (рис.

1, а, б) устанавливается выбором места положения отвода от витков катушки L1, а в схеме трехточки с емкостным делителем (рис. 1.1, в) - выбором отношения емкостей СЗ/С4.

На частотах десятки и сотни мегагерц хорошо работают генераторы на биполярных транзисторах по схеме, представленной на рис. 1.1 .г. Оптимальная величина обратной связи для этой схемы устанавливается подбором величины емкости конденсатора С, включенного между коллектором и эмиттером транзистора генератора.

Во всех схемах генераторов для нормальной и устойчивой их работы следует применять транзисторы с граничными частотами в по крайней мере в 2-3 раза выше рабочих частот данных генераторов.

Рис.1. Примеры схем задающих генераторов на биполярных транзисторах.

При повторении приведенных схем рекомендованы следующие значения элементов (а, б, в - частота 100 кГц -10 МГц, г - частота 10 МГц - 100 МГц).

Для схемы на рис. 1,а:

• R1=220-270, R2=47-100, R3=2.4к-3.3к, R5=560-750;
• С2=0.01, С3=0.01, С4= 1000-0.1;
• R4 - зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
• С1 - зависит от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,6:

• R1=100-150, R2=10-20, R3=8.2к-12к, R5=560-750;
• С2=0.01, С3=0.01, С4= 1000-0.1;
• R4 - зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
• емкость С1, параметры L1 и L2 зависят от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,в:

• R1=3-30к, R2=3-30к (обычно R1=R2), RЗ=240-1к;
• С2=220, С3=820, С4=910;
• R1 - зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
• емкость С1, параметры L1 зависят от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,г:

• R1=1.5к, R2=3.9к, R3=2.2к
• С2= 10-100, С3= 1000-2200, С4= 1000-0.01.
• Емкость С1, параметры L1 зависят от частоты генератора.

Изменением значения емкости С2 устанавливается величина обратной связи (положительной !). В некоторых вариантах данной схемы резистор RЗ шунтируется конденсатором.

При выборе элементов и настройке схемы необходимо учитывать, что недостаточная глубина обратной связи (положительной) приводит к неустойчивой работе схемы - к отсутствию или срыву генерации, избыточная - к появлению гармоник основной частоты.

В генераторах могут быть использованы любые высокочастотные транзисторы, например, ГТЗ11, ГТЗ13, КТЗ15, КТ361, КТЗ102, КТЗ107 и многие др.

Отбор мощности от генераторов можно производить с помощью индуктивной или емкостной связи. Чтобы нагрузка возможно меньше влияла на генерируемую частоту, связь должна быть слабой.

Высокочастотные генераторы на полевых транзисторах

Схемы генераторов могут быть построены с использованием полевых транзисторов. При этом могут быть использованы как полевые с каналом р- (например, КП103) или n-типа (например, КП303), так и полевые транзисторы с изолированным затвором - МОП-транзисторы (например, КП305). В последнем случае схемы отличаются простой структурой и высокими параметрами.

Рис. 2. Примеры схем задающих генераторов на полевых транзисторах с изолированными затворами.

На рис. 2 представлены примеры схем генераторов, построенных на полевых транзисторах с изолированным затвором - МОП-транзис-торах. В данных схемах генераторов могут быть использованы, например, МОП-транзисторы 2П305, КП305 и др.

Конкретный выбор варианта схемы (2.а - 2.г) зависит как от способа возбуждения и отбора мощности, так и от типа используемого транзистора. Наиболее простыми являются схемы на рис. 2.а и 2.6 при использовании транзисторов с изолированными затворами КП305Ж, КП305Е и транзисторов с аналогичными характеристиками типа 2П305.

В этом случае для данных схем используются только элементы L1, С1, Т1. Именно эти варианты будут использованы в передатчиках с задающими генераторами на полевых транзисторах - МОП-транзисторах. Использование подобных схем позволяет создавать миниатюрные радиопередатчики, обладающие отличными параметрами.

При этом сам передатчик можно уместить в объеме 1 кубического сантиметра, а вместе с миниатюрным микрофоном - 1.5-2 см^2.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.