С. КАТКОВ (UA4FCU)
В трансиверах, имеющих относительно высокую фиксированную первую промежуточную частоту, нередко ГПД выполняют по принципу смешивания частот [1, 2]. Такие ГПД обеспечивают высокую стабильность частоты. но для получения выходного сигнала с милым содержанием гармоник и постоянной амплитудой они требуют наличия перестраиваемого полосового фильтра на каждый диапазон, что сильно усложняет конструкцию гетеродина.
Хорошие результаты можно получить, использовав в ГПД фазовую автоподстройку частоты (ФАПЧ). Структурная схема такого гетеродина приведена на рис. 1.
Его удобно использовать в любительских приемопередатчиках, построенных по блочному принципу. ГПД состоит из кварцевых генераторов G1— G6, работающих на частотах 10, 13.5, 8, 15, 22 и 22,5 МГц, опорного генератора G7 на частоты 2,5...3 МГц, фазового детектора U2, усилителя постоянного тока А1, диапазонных ГПД G8 (13,5...13 МГц), G9 (16...16.5 МГц). G10 (5...5.5 МГц). G11 (12...12,5 МГц), G13 (19...19,5 МГц),
G13 (19.5...20 МГц), смесителя U1 и буферного усилителя А2. Распределение частот взято из [3] и соответствует первой ПЧ, равной 9 МГц.
Генератор работает так. На смеситель U1 поступает сигнал с одного из диапазонных ГПД G8 — G13 и с соответствующего кварцевого генератора G1 — G6. Разностный сигнал (его частота лежит а пределах 2,5...3 МГц) через полосовой фильтр Z1 подается на фазовый детектор U2, на который также поступает и высокочастотное напряжение с опорного генератора G7. Сигнал ошибки, выделенный фильтром нижних частот 22, усиливается усилителем A1 и воздействует на управляющие элементы в генераторах G8—G13. Изменение частоты опорного генератора G7 вызывает синхронное изменение частоты соответствующего диапазонного ГПД. Стабильность частоты последнего зависит от стабильности частоты опорного генератора, которую в диапазоне 2,5...3 МГц можно сделать весьма высокой. Построение ГПД по схеме с ФАПЧ позволяет также получить высокую спектральную чистоту выходного сигнала, что является, пожалуй, его главным достоинством
Принципиальная схема ГПД с кольцом ФАПЧ приведена на рис. 2.
Кварцевые генераторы — такие же, как в трансивере "Радио-77", и здесь не показаны. На схеме не изображен также опорный генератор, который может быть построен по любой из известных схем. Смеситель выполнен на транзисторе V1 и нагружен на полосовой фильтр L1C5C4C6L2. Диоды V2 и V3 работают в фазовом детекторе. Сигнал ошибки выделяется фильтром нижних частот L4C10 и поступает на операционный усилитель А1. Диапазонные ГПД выполнены по идентичным схемам на полевых транзисторах 1V1—6V1. В качестве управляющих элементов используются варикапы 1V2—6V2. Буферный усилитель собран на транзисторах V4, V5.Намоточные данные катушек приведены в табл. 1.
| Катушка | Индуктивность, мкГ | Число витков | Отвод |
| L1, L2, L3 | 17 | 50 | - |
| L5 | 1.2 | 9 | от 2-го витка |
| L6 | 1,6 | 11 | от 3-го витка |
| L7 | 18 | 53 | от 10-го витка |
| L8 | 1.5 | 10 | от 3-го витка |
| L9 , L10 | 1 | 8 | от 2-го витка |
Катушки изготовлены на унифинированных каркасах из полистирола диаметром 7 и длиной 20 мм с сердечниками СЦР-1. Катушки L1 — L3, L7 намотаны проводом ПЭЛШО 0,18, остальные ПЭЛШО 0.33. Дроссель L4 — ДМ-0,1 индуктивностью 100 мкГ. Емкости конденсаторов в узлах 2—5 указаны в табл. 2.
| Емкость конденсаторов в узлах 2—5,пф |
Узел | |||
| 2 | 3 | 4 | 5 | |
| С1 | 36 | 15 | 82 | 47 |
| С2 | 20 | 100 | 100 | 18 |
| C4,C6 | 47 | 100 | 36 | 36 |
Настраивают ГПД так. Переменными резисторами 1R1 — 6R1 на катодах варикапов устанавливают напряжение, равное — 10 В. Затем резистор R13 отсоединяют от выхода микросхемы А1 и , подавая на него от отдельного источника питания напряжение в пределах -6...+6 В, добиваются требуемого перекрытия частоты диапазонными ГПД. После этого резистор R12 вновь припаивают к А1. Включив один из диапазонных ГПД, например на транзисторе 1V1, и, регулируя коэффициент усиления микросхемы A1 резистором R14, добиваются устойчивой работы системы ФАПЧ. Затем этот генератор настраивают на середину перекрываемого диапазона частот и переменным резистором 1R1 устанавливают на выходе микросхемы А1 нулевой потенциал. Аналогично настраивают и остальные диапазонные ГПД. Окончательная регулировка сводится к подбору оптимального коэффициента усиления микросхемы A1, обеспечивающего устойчивую работу кольца ФАПЧ в пределах перекрываемых диапазонов частот.
Как и в любой системе ФАПЧ, в рас сматриваемом генераторе плавного диапазона возможны два режима работы — режим биений и режим синхронизации, которые характеризуются полосой удержания и полосой захвата [4, 5]. 6т этих параметров зависит надежность работы системы автоподстройки. С учетом сказанного полоса удержания ГПД сделана несколько больше половины диапазона перестройки опорного генератора (больше 0,25 МГц). Здесь учитывалась также собственная нестабильность диапазонных ГПД.
Как и следовало ожидать, применение фильтров нижних частот в кольце ФАПЧ привело к тому, что полоса захвата системы оказалась меньше полосы удержания. В связи с этим при работе на каждом конкретном диапазоне необходимо ручку настройки приемопередатчика устанавливать в среднее положение и контролировать захват системы ФАПЧ по цифровой шкале или по специальному индикатору захвата. Полосу захвата можно увеличить, изменяя параметры фильтров НЧ, в частности постоянную времени цепочки R12C12. В пределе можно добиться равенства полос удержания и захвата системы ФАПЧ, вообще исключив из кольца автоподстройки фильтры нижних частот [4], но тогда ухудшится спектральная чистота выходного сигнала ГПД.
Для обеспечения автоматического вхождения системы ФАПЧ в режим синхронизации при любом положении ручки настройки приеме передатчика желательно применение устройства поиска по частоте.
1. Barthels Е, Ein sechsband — Irancelver — Funkamateur, 1975,№2.
2. Степанов Б. Шульгин Г. Трансивер "Радио-77"- Радио. 1977, № 11. 12.
3. Розенфелл Б. Кварцевые резонаторы для трансивера "Радио-77".— Радио, 1978, № 7.
4. Поляков В. Характеристики ЧМ детекторов с ФАПЧ.- Радио , 1978, № 9.
5. Щербак Ю. Фазовая автоподстройка частоты. — Радио. 1978, № 4.