/
Текст
f
'
,
'
'
ГЕ ;Н ЕРАТОР
/
VJ\ЬТРАВЫСОКОИ ЧАСТОТЫ
МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РСФСР
ГЛАВУЧТЕХПРОМ
'
ГЕНЕРАТОР УЛЬТРАВЫСОКОй ЧАСТОТЫ 1
, Назначение и устройство
Генератор электрических колебаний ультравысокой частоты яв
ляется демонстрационным учебным пособием для изучения тем,1::,1 ,
«Электромагнитные колебания и волнъr» по программе физики стар
ших классов средней школы.
В комплект генератора УВЧ входят излучающий и приемr-:ый д;;- ,.
поли и резонирующий контур'.
•
•
1'е'"-
Этот комплект дает 1юзможность демонстрировать резонанс
электрических колебательных контуров, излучение электроиапrит
ных волн и структуру .электромагнитного поля, свечение трубок с
разряженным газом в электрическом поле высокой частоты, свойст
ва токов высокой частоты. При наличии дополнительных специаль-
• ных приборов и принадлежностей генератор_ УВЧ позволяет демон
стрировать опыты со стоячими волнами, передачу и прие-м модулн
рованных колебаний, а также знакомит учащихся с пршщипаr.т уп
равления по радио различными электромеханическими устройст
вами.
Р11с. !.
1 Прибор изготовляется заводом «Электродело», Ленинград, 68, пр. Май6ро -
ва, д. 39.
,
2 В свою очередь, генератор УВЧ с перечисленными принад.r.ежностями являет
ся частью комп.r.екта приборов по теме «Электромагнитные колебания и волны»,
выпускаемого заводом «Электродело» Главучтехпрома МП РСФСР. В этот ком
плект, входят ст:;дующие приборы, выпускаемые заводом: дедекторный приемник,
усилитель низкои частоты, электродинамический репродуктор, ламповая панель
(демонс·трацнонная), батарея конденсаторов, реле поляризованное, работающее от
радиосигналов, и выпрямитель на полупорводниках-источник питания для всех
перечисленных приборов.
'
Основными частями прибора являются (рис. 1 и 2) :
радиол а мпы 6Н7С (1) ,
высокочастотны е д рос с ели (2) ,
излучающий диполь фиксированной длины (8),
контактные клеммы для подключения к источнику питания (4),
съемная перемычка (5),
•
контурный ви ток (6),
6
Рнс. 2.
з ащитная прозрачная пластина (7),
сопротивления в цепи сеток ламп (8),
монтажная панель , установленная в вертикальном положе
нии (9),
планка с зажимом для диполя (10).
Радиолампа 6Н7С представляет собой двойной триод с общим
1<атодом . Основные парамет р ы радиолампы:
катод - оксидный, косвенно г о накала:
напряжение накала - 6,3 в;
ток накала - 0,81 а;
напряжение анода - 300 в;
коэффициент усиления - 35;
выходная мощность триода - 4,2 вт .
Высокочастотный дроссель выполнен в виде небольшого цилин
дрика из эбонита, на котором по винтовой канавке намотана мед,на5(
прьволока.
_
Дроссель крепится к панели на у гольниках, соединенны х со схе-·
мой заклепками.
Излучающий диполь (прямолинейный вибратор) состоит из двух
стержней или трубок общей длиной 100 см, укрепленных на пере
движной изолирующей п л анке 10. Пере м ещением этой планки по
ве ртикали можно изменять положение излучающего диполя по от
ношению к контрольном у винту и тем самым менять величину ин
ду ктивной связи между ними с целью получения ма ксимальн ого
эффекта излучения .
Контурный виток изготовлен из латунной трубки . Форма витка
и его размеры п·6добраны соответственно з аданной частоте .
2
Положение витка по отношению к элементам схемы зафш,снро·
вано пайкой к д ерж;1телю после настройки генератора на заданную
частоту.
Съемная п е р е r,: ыч ,, а предна з начена для размы,{аI-шя 1.i_епи сетоi, в
тех случаях, когд::~ в цепь сеток необходимо включить телеграq_,ный
ключ или м одуляторную об"мотку выходного трансформатора уси
лителя низкой ч а ст с ты при проведении опытов с модулированными
колебания :-. rи.
Монта:жн з_1 [ п а не л ь представляет собой пластину из электроизо
ляционного м с1те риала (гетинакс или пластичесю1я массз), Н3 ко
торой крешrтся все у1,азанные выше части генератора УВЧ, а также
панели дю, р-а ди ол а ып, клеммы для подключения прибора к источ
нику пит;:шия, монтажные провода, табличка с электрической схе,~"'
ыой генератора и стержень для установки прибора в вертикальном
··положении. ::-Jлементы схемы, находящиеся под высоким напряже -
нием, с _ одной ст о роаы панели згщищены от касания прозрачной
пластиной, и с противоположной стороны головки заклепт·:, также
находящиес5l пед высоким напряжением, утоплены в панель и 33-
~ : рыты изою1ц:-юнной мастикой.
Э .r. еюрич е с;,;:зя схема прибора и принцип работы:
Р11с. 3.
Генератор УВЧ (рис. 3) собран по двухтактной симметричной
схеме на двух лампах 6Н7С (двойной триод). Оба триода в ка:ждой
J""Jампе соединены параллельно. Колебательный контур генератора
состоит из трубчатого витка П-образной формы и межэлсrпро л ных
(анод-сетка)· емкостей обеих ламп. Генератор работает в режиме
колебаний второго рода ( колебания с отсечкой анодного то1<а). Для
этого в цепи сеток включено постоянное сопротивление R = 51 О о,н
± 20 %, понюкающее среднее значение потенциа.1а сет:ш.
3
1
l
1
При по дк лючении г енератора к источник у тока через две парал
лельные ветви, т. е. через обе лампы (рис. 3). Г'ОЙП~Т постоянный
ток. Вследствие даже ничтожной асимметрии схемы в контуре воз
никают колебания и сетка одной из ш1мп пол учает отрицательный
заряд . В этой ветви контура, где сетка получЕла отрицательный за
ряд, происходит уменьшение анодного тока, что . в сrсю очередь ЕЫ
з ывает э. д. с. индукции, направленной по току. и анод лампы этой
ветви заряжается положительно. Это еще б ош,шс усиливает отрица
тельный· заряд сетки, и процесс нараст ает до момснтг, пока лампа
не окажется запертой, а ток в другой вет ви достигнет 1,1аксимума .
В следующий момент , когда потенциалы сеток начнут Е ыравнивать
ся, ослабление тока в одной ветви контур с1 вызывает появление
, , э. д. с. индукции в этой же ветви , рост пол ож ительного за ряда ано
да и отрицат~ льного за ряда се тки ла1';пы до тех пор, пока эта лам
па , в свою очередь окажется запертои. Благодаря этю.1 п е риодиче
ским импульсам анодного тока аноды ламп каждый раз за ряжаю тся
до одного и того же потенциала, вследствие чего возни к шие Еоле-
бания не затухают, получая энергию от источника питания .
•
Частота колебаний определяется параметрами колебательного
контура: величиной межэлектродных емкостей ламп и величиной
индуктивности контурного витка . В данном генераторе она состав
ляет 150 Мгц. Настройка на эту частоту производится на заводе и
фиксируется припайкой контурного витка к держателю.
Чтобы высо1{ очастотные колебания в контур е генератора не воз
будили вынужденных колебаний в других частях схемы, что при
вело бы к большим потерям энергии, колебательный контур отделе н
от остальных частей генератора дрос сел ями, оказывающими зна
чительное реактивное сопротивление токам высо кой частоты и сво
бодно пропускающими постоянный то1< и переменный ток низкой
частоты.
Расположение клемм па панели соответствует расположе1-!шо
обозначений цепей, указанных в электричес кой схеr-ле (рис. 3) и на
табличке, прикрепленной к панели.
Источником питания генератора УВЧ сл уж ит универсальный вы
прямитель на полупроводниках ВУП , вып ускаемы й заводом «Эле~(
тродело» Главучтехпрома МП РСФСР
Технические данные генерат ора УВЧ
Частота излучаемых колебаний- 152 ,5 Мщ, ± 10%.
Излучаемая мощность - около 5 вт.
Постоянное сопротивление в цепи сетки ( т ип ВС-1 )-51 О ом+ 20 %,
мощность рассеивания - 1 вт.
Габаритные размеры при установленноы излучающем диполе: по
площади - l000X 130 м.м, по высоте- 375 J1t.М,.
Комплектность прибора: генератор с двумя лампами 6Н7С, из
лучающий диполь, приемный диполь со штепселы-iой колодкой, .11ы,1-
4
почкой в 1 в и двумя выдвижными стержнями, резонирующий кон
тур с лампочкой в 3,5 в.
Приложения к прибору, ero краткое оnисание и назначение
Резонирующий контур
7
Рнс. 4.
Резонирующий контур (рис. 4) смонтирован на панели 1 из изо
ляционного материала ( гетинакс , пластмасса) и состоит из прово
лочного витка 2 диаметром около 80 ,нм, укрепленного в специаль
ньiх зажимах 3, конденсатора переменной емкости 4 и патрона 5 с
лампочкой 6 в, 3,5 в, 0,28 а. Панель р ез онирующего контура снабже
на металлической рукояткой 7, которая при необходимости может
быть укреплена в зажим·ах штатива.
Резонирующий контур служит для демонстрации явления рез о
нанса электрических колебательных контуров. Измечение собствен
ной частоты колебательного контура достигается изменением емко
сти конденсатора путем изменения взаимного расположения его
пластин , при вращении ручки 8.
(
Момент наступления резонанса определится максимальной яр-
1;
1tость ю свечения лампоч1ш.
Приемный диполь
Приемный диполь (рис. 5) также смонтирован на панели 1 и з
изоляционного материала и состоит из двух фигурных контактных
пластин 2, имеющих гнезда для закрепления в них двух трубок 3
с выдвижными стержнями 4 и гнезда для штепсельной колодки 5 с
лампочкой 6 в 1 в, 0,075 а. На пс1нели устан.овлены к.r~еммы 7 для
подк.r~ючения га.r~ьванометра или репродуктора и укреплена метал
лическая ручка 8.
5
Приемный диполь позволяет демонстрировать увеличение даль
ности действия генератора или применение развернутых 1юнтуров,
а также явление и.зменения собственной частоты прямолинейного
вибратора в зависимости от его линейных размеров. Эти размеры
могут меняться за счет выдвижных стержней.
5З4
==ГшJ--
---:C ~o=L=
·оо
е -----z
1
7
8
Рис. 5.
Работа с прибором и правила э1<сплуатации 1
Генератор УВЧ подключается к источнику питания - выпрям и
телю согласно обозначениям, указанным в схеме, помещенной на
табличке, и обозначениям, указанным на выходном щитке выпрями
теля, а именно к верхней клемме генератора подводится от вы пр я
мителя анодное напряжение «+350 в», к дву ~,r средним клеммам по
дается напряжение «6,3 в» на накал ламп, а к нижней клемме
« - общ.».
Подключив выпрямитель к питающей сети, через 10-20 сек, не
обходимых для нагрева ламп, можно приступать к демонстрации
опытов.
Опыт1. Свечение р1азреженного газа в электри
чес к ом поле вы с о к ой част от ы. Подносят к основанию вит-·
ка генератора или к цоколям ламп 6Н7С неоновую лампу или лю
минесцентную лампу дневного света (можно пользоваться люминес
центной лампой с перегоревшей нитью) и наблюдают свечение раз
реженного :-аза или состава,, нанесенного на стенки люминесцентной
лампы.
Перемещая баллон лампы, можно по интенсивности свечения су~
дить о величине напряженности электрического поля высокой ча
стоты.
1 Подробное методическое изложение демонстрационных экспЕ:риме н тов с при
бором дано в рабо те Б. С. Зворыкина «Электромагнитные колебания и волш,1 в
курсе физики средней школы», изданной Академией педагогических наук РСФСР
(Москва, 1955) . В даШi l)М руководстве приво11,ятся только некоторые примеры ра
боты с прибором.
б
Амплитуда напряженности электрического поля имеет наиболь
шую величину у электродов ламп.
Опыт 2. Эле кт р и чес кий резон а н с. Резонирующий кон
тур устанавливают перед генератором на расстоянии 15-20 л1л1 так,
чтобы плоскости витков генератора и резонирующего контура были
параллельны.
Включив генератор, медленно поворачивают ручку конденсато
ра, при этом лампочка постоянно з;згорается ; а при дальнейшем
вращении вновь гаснет. Если яркость горения Jiампочки слишком
велика, резонирующий контур надо отодвинуть от генератора во из
бежание перегсрания лампоч1, и.
Опыт3. Излучение электромагнитных волн. Над
витком генератора при помощи планки с зажимом закрепляют в го ~ _
ризонтальном положении стержень длиной в 1 м. При та~,ой ддине
стержень является диполем, настроенным в резонанс с генерат·ором.
Включив генератор, приставляют баллон неоновой лампочки к раз
личным точкам диполя. Лампочка ярко светится у концов диполя.
При укорачивании или удлинении диполя резонанс нарушается
и лампочка не загорается.
Приемный диполь с лампочкой на 1 в, 0,075 а устанавливают на
подставке на расстоянии 3-4 м от генератора так, чтобы приемный
и излучающий диполи были паралельны. То,чную настройку произ
водят регулированием величины связи излучающ(;го диполя с кон
туром генератора. Для этого передвигают в вертикальном направ
лении планку с диполем, добиваясь наиболее яркого горения лам
почки в приемном диполе .
При проведении опытов необходимо учитывать сильное влияние
на работу генератора посторонних расположенных вблизи металли
ческих стержней, балок, водопроводных и газовых труб . В зависи
. мости
от своего положения в результате интерференции они или ос
лабляют эффект, или усиливают его.
Расположение приемного диполя параллельно излучающему яв
ляется наивыгоднейшим, обеспечивающим наиболее яркое горение
лампочки.
Чтобы убедиться в этом, ставят приемный диполь сначала па
раллельно излучающему диполю, а затем перпенщшулярно к нему.
Яркость го·рения лампочки будет наибольшей, когда приемный ди
поль .установен по касательной к силовой линии эле1прического по
ля. При обходе с диполем в руках вокруг генератора диполь при
ходится поворачивать. Такое исследование приводит к выводу, что
наиболее интенсивное излучение происходит в плоскости, проходя
щей через середину излучающего диполя и перпендикулярной к
нему.
• При необходмиости лампочка в диполе может быть заменена бо
лее чувствительным индикатором - демонстрационным гальвано
метром.
В этом случае лампочка заменяется полупроводниковым точеч-
7
1
.{
1
ным диодом, а параJiлельво ему 1, имеющимся на панели диполя
клемма~~ присоед1нJяют гальванометр.
ДJiя демонстрацйи отражения эJiектромагнитных BOJIH и их ин
терф е ренции б е рут к ако й- либо м ет ал ш:ческий стержень длиной
около 110 Cfvl, располагают \:;ГО горизонтально даJiеко за приемным
диполе~,1 и, переыещ3я по 1ишравленшо к диполю, заставJiяют лам
почку попеременно гаснуть и заr·ор аться. Затем подбирают такое
наименьшее расстояние от стержня до лампочки, при котором она
горит наиболее ярко . Со х раняя э то р3сстояние, удаляют диполь
вместе со стержнем от г енератора. В этом случае лампочка продол
жает гореть на значительно большем расстоянии, чем раньше .
Второй стерж е н ь т ак ой ж е длины располагают позади генерато
?,-а. Если поместить его параллельно диполю на расстоянии, при
близительно равном четверти длины волны (50 см), то лампочка
приемного диполя загорается ярче.
Опыт4.Радиопередачииприем модулированных
колебаний.
Применяя генератор УВЧ вместе с некоторыми другими прибо
рами, можно демонстрировать действие приемной и передающей
радиостанции.
Передающей радиостанцией служ ит генератор УВЧ с диполем ' и
электропроигрыватель для грампJiастинок, например, с пьезоэJi ек
трич е ским звукосниматеJi е м и у с и Jiит елем низкой частоты в кач е ст
ве м одуJiирующего устройства.
На рисунке 6 показана схема всей установки . В этой схеме при
менена сеточная модуJi яция, при которой вторичная обмо_тка моду
Jiяционного трансформатор а включена в цепь с еток генераторных
J13МП.
Рис. 6.
ДJiя осуществления анодной модуJiяции вторичная обмотка моду
Jiяционного трансформатора вкJiючается в анодную цепь генерато
ра. Схема такого включения показана 1-ra рисунке 7.
Собирая установку по Jiюбой из указа!fНЫХ схем, необходимо
8
так включать вторичI-Iую об м отку модуляционного трансфор м ато
ра, чтобы постоянные составляющие магнитных потоков , со з дава е
мых в сердечнике трансформатора токами обеих обмоток, и м ели
противоположные направления и ослабляли друг друга . Прощ е
всего это сделать опытным путем : при пр авильном включении радио
прием получается более громким и не:-rсr{аженным.
Рис. 7.
Для демонстрации работы модулирующ е го устройства к диполю
генератора подносят неоновую лампочку, которпя при поднятом зву
коснимателе дает ровное свечение, а при опускании звукоснимателя
на вращающуюся гра м пластинку свечение лампочки прерывается в
такт с усилениями и ослаблениями з ву к а.
Рис, 8.
9
.J'
r
_
Прием радиопередачи сначала надо показать на простейшем ра
диоприемнике. Для его сборки в штепсельные пrезда приемного ди-
1•
поля вставляют высокочастотный полупроводниrювый диод, а к за
жимам диполя присоединяют динамик. При этом диполь с помощью
установочного стержня закрепляется на панели динамика, на ко
торой для этой цели имеется специальная скоба с зажимным винтом .
Устанавливая приемный диполь параллельно пер·едаюiцему и
показывая его близко ученикам, дают им возможность слышать сла
б~е звучание динамика.
'
Для громкоговорящего приема необходим усилитель низкой ча
стоты. Для этого можно реr,омендовать усилитель низкой частоты,
схема которого и внешний вид изображены н'а рисунках 8 и 9. Ра-
, ;т~оприемник с усилителем обеспечивает достаточно громкий прием
не только в пределах класса, но и на большом расстоянии 1• •
6
Примечания. Необходи.мо строго следить за тем, чтобы ге
нератор не включался без нужды на длительное время.
'
• 1).атегорически запрещается изменять фиксированную часто
ту генератора.
Генератор подлежит обязательной регистрации.
-
--
--
1 Подробный усилитель в комплекте с радио.управляемой моделью автомоби
ля выпус_кается для школ з аводоrvi No 10 «Электродело».
Редактор А, С . Плугат а рь,
Подп, к печати IU/XII-1969 г,
Бумага 60 Х901/16.
Заказ 1.
Издание 7 - е,
Ред. издательства А . Я. Санин.
Печ. л. 0,75.
Уч.-изд, л. 0,61 .
Бесплатно .
Тираж 8000,
Типография 14 - й ф-1ш ГУТП, Москва, Земский пер,, д, 9,
...
К прибору
прилагается
бесплатно
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ПРОСВЕЩЕНИЕ»
1 Моск!'lа - 1970
,/