Автор: Колесников А.И.
Теги: антенны передатчики издательство досааф ссср приемники конструкции аппаратуры дециметровые волны
Год: 1966
Текст
А. И. КОЛЕСНИКОВ
СПРАВОЧНИК
УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВИКА
ОСНОВЫ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТУРЫ
МЕТРОВЫХ И ДЕЦИМЕТРОВЫХ ВОЛН
ИЗДАТЕЛЬСТВО ДОСААФ
Москва — 1966
В Справочнике ультракоротковолновика, рассчитан-
ном на подготовленного радиолюбитрля, приводится
описание различной аппаратуры (приемников, передат-
чиков, антенн и т. д.) для работы в диапазонах 144—
146 и 430—44Q Мгц.
Главное внимание уделено описанию конструкций,
Отдельных детален и узлов. Теоретические вопросы ра-
боты различных конструкций в справочнике не рас-
сматриваются.
—.......... ОГЛАВЛЕНИЕ — .. .
Стр.
Глава первая. Элементы
колебательных контуров
1-1. Расчет катушек индуктивности.........................
1-2. Добротность LC контуров........................... ,
1-3. Конструкция катушек индуктивности....................
1-4. Переменные индуктивности . ........
1-5 Высокочастотные конденсаторы . .......
[-6. Самодельные конденсаторы переменной емкости для УКВ
1-7. Проходные и опорные керамические конденсаторы .
1-8. Недостатки конденсаторов на КВ и ,УКВ................
1-9 Специальные УКВ контуры . ........
1-10. Конструкция УКВ контуров .........
1-11. Связь лампы с высокочастотными контурами .
Глава вторая. Основы конструкции УКВ узлов
II-I. Развязывающее конденсаторы ........
II-2. Высокочастотные дроссели .
П-З. Сопротивления на высоких частотах....................
П-4. Фильтрующие цепи . . .........
П-5. Экранирование . ...........
11-6. Принципы построения приборов .... . , .
II-7. Материалы для конструкций » .......
3
6
7
9
11
12
14
15
17
23
33
37
40
45
46
48
50
52
Глава третья. Электронные лампы для УКВ
III-1. Характерные параметры электронных ламп на УКВ . < 55
111-2. Генераторные и усилительные лампы ...... 56
Ш-З. Приемо-усилительные лампы для УКВ.................59
Глава четвертая. Передатчики УКВ
IV-1. Построение схем передатчиков УКВ 65
IV-2 Факторы, определяющие стабильность частоты ... 66
IV-3. Генераторы с кварцевой стабилизацией частоты ... 67
1V-4 Схемы кварцевых генераторов...................68
IV-5. Стабильные возбудители с плавным перекрытием диа-
пазона .............. 73
219
IV-6 Простые УКВ генераторы , . , , < * . .
IV-7. Умножители частоты на УКВ ........
IV-8. Усилители мощности на УКВ . . , " . « . « •
IV-9. Методы настройки отдельных каскадов передатчика . .
IV-10 Паразитные колебания в передатчиках ,
IV-11. Связь выходного каскада с ан генной ......
IV-12. Телефонная и телеграфная работа на УКВ передатчиках
77
80
86
91
94
98
1СЗ
Глава пятая. Практические конструкции УКВ передатчиков
V -1. Четырехкаскадный передатчик для диапазона 144—146 Мгц 109
V -2 Трехкаскадный передатчик для диапазона 144—146 Мгц . ИЗ
V -3. Двухкаскадный передатчик для диапазона 144—146 Мгц . 117
V -4. Портативный кварцевый передатчик для диапазона
144—146 Мгц.................................................И8
V -5. Полевая аппаратура для диапазона 144—146 Мгц . . . 120
V-6. Двухкаскадный передатчик на лампе ГУ-32 с параметри-
ческой стабилизацией ............................... ..... 122
V-7. Ламповая панель для лампы ГУ-32........................128
V-8. Умножитель частоты для диапазона 432 Мгц . , . , 129
V-9. Выходной ВЧ блок для диапазона 432 Мгц .... 130
V -10. Генератор для диапазона 430 Мгц с коаксиальным кон-
туром .....................................................133
V -11. Генератор с объемным контуром на лампе 6С5Д . , . 135
V -12. Генератор с плоски линией на лампе 6С11Д .... 138
Глава шестая. Радиоприемники УКВ
V I-1. Конвертор высокой чувствительности для диапазона
144—146 Мгц ...............................................142
V I-2 Конвертор на лампах с большой крутизной .... 149
V I-3. Конвертор с коаксиальными контурами на’ диапазон
430—440 Мгц ...............................................155
VI-4. Полевая аппаратура диапазона 430—440 Мгц .... 158
VI-5 Настройка УКВ конверторов . ....... 162
Глава седьмая. УКВ антенны
VII-1. Направленные свойства полуволнового вибратора . . 166
V1I-2 Влияние размеров полуволнового вибратора .... 168
VII-3. Входное сопротивление вибраторов......................169
V II-4. Способы питания вибраторов.........................172
VII-5 Симметрирование коаксиальных линий питания . , . 174
V II-6. Высокочастотные линии передачи.....................176
V II-7. Оценка согласования и величины потерь ..... 179
V H-8. Направленные антенны ...............................181
V II 9 Антенны «волновой канал»........................ , 182
V II-10. Элементы конструкции антенн «волновой канал» . . 186
V II-11. Короткие антенны «волновой канал».................191
V II-12. Практическйе конструкции коротких антенн «волновой
канал».......................................................195
V II-13. Длинные антенны «волновой канал» ...... 198
220
VII-14. Сложные направленные системы.................... . 200
VII-15 Антенна «уголковый отражатель».................202
VII-16 Параболические аитениы.........................203
VI1-17. Настройка УКВ антеии э ........ 205
VII-I8 Конструкция рефлектометра КВ..................213
VII-19 Конструкция рефлектометра УКВ . ..... 215
Александр Иванович Колесников
СПРАВОЧНИК УЛЬТРАКОРОТКОВОЛНОВИКА
Специальные редакторы А Ф Камалягин, Л, В. Троицкий
Редактор К. И. Михайлов
Художественный редактор Г. Л Ушаков
Технический редактор Р. Б. Зильбер
Корректор К. А Мешкова
Г 14716 Подписано к печати 14 04 66 г. Изд № 1/2556
Бумага 60X92716 14,00 физ. п, л.= 14,00 усл. п, л. Уч.-изд. л. 12,95.
Цена 65 коп. Тираж 30 000 экз Зак. 221.
Издательство ДОСААФ, Москва, Б-66, Ново-Рязанская ул., 26
1-я типография Профиздата. Москва, Крутицкий вал, 18.
ГЛАВА ПЕРВАЯ —=—==—
ЭЛЕМЕНТЫ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ
Ь1. Расчет катушек индуктивности
При расчете КВ и УКВ контуров наиболее часто кон-
структоров интересуют следующие вопросы:
— величина L д С для данной частоты
— практическое осуществление L и С по подсчитанным
величинам;
— диапазон перекрытия по частоте при данных L и С;
•— величина резонансного сопротивления /?ое и т. д.
Необходимые значения L, С и f можно рассчитать по фор-
мулами
г 25350
- f2c >
с_ 25350
“ PL ’
. 25350 _ 159.2
'*~LC ~ УИсГ ’
где f — в Мгц, С — в пф, L — в мкгн.
Как .правило, в' высокочастотных цепях КВ и УКВ при-
меняются цилиндрические катушки индуктивности. На ча-
стотах ниже 3 Мгц применяются катушки с намоткой «уни-
версалы» или «внавал», на частотах 100—150 Мац индуктив-
ности выполняются в виде отрезка ВЧ двухпроводных или
коаксиальных линий, а также в вид© объемных резонаторов.
Величину индуктивности цилиндрических к'атушек можно
рассчитать по формуле*:
_ 0,01 №
3
где L—-индуктивность катушки, мкгн;
D — диаметр катушки, см;
N — число витков;
— отношение длины намотки к диаметру, см.
. , Если известна индуктивность катушки, то, задавшись ее
геометрическими размерами, можно рассчитать число, виг*
ков:
где 'N — число витков; —’
, L— индуктивность, мкгн;
I — длина намотки, см;
D—диаметр катушки, см.
На практике для подсчета индуктивности катушек и их
геометрических размеров числа витков гораздо проще поль-
зоваться расчетными графиками^ или нбмограммамш ч
Универсальная Номограмма для расчета Цилиндрических
катушек любых размеров приведена на рис. 1-1. 'Она позво-
О
ЮО -т-
90-~
80--
200 7о--т во
20
\L
г~01
*0' 30. 20
50- -10
--9
40--в
-0,Ь
-e.s
зо
в
-2
-3
s 6 20-
200 100-
15--3
№ 60 М 30
1(№78Н).
1\ 0,8 Q5
|Ц |||‘п||Ы 1^
20 10
Для vue/ia
виткоб
2:20
-=-1003 0,2
____________I
9 8 7 6 5
и Ляя иаац
6ит/ю6
/0:100 '
Рис. 1-1. Номограмма
для расчета катушек
4 3
ю
9 8 3 6 5
W^-2
ляет определять индуктивности в пределах от 0,2 до 200 якая,
(нижняя горизонтальная шкала) при диаметре катушек от
5_ до 2'00 мм (верхняя горизонтальная шкала), при этом не-
обходимое число витков N должно меняться в пределах от
2 до 100 (левая вертикальная шкала). На правой вертикаль-
нои шкале нанесен-вспомогательный множитель К==—> ха-
рактеризующий шаг намотки, площадь витка и т. д.
Напомним^ что у цилиндрических неэкраиированных/кату-
£)
<шек наибольшая добротность Q получается при — =1, у
экранированных — при -у- =*0,8 при диаметре экрана, в два
раза превышающем диаметр катушки.
Расчет по номограмме можно вести в любой последова-
тельности, но наиболее часто требуется найти нужное число-
витков (Аг). Для пользования номограммой необходимо на
кальке или прозрачной бумаге начертить две взаимно-пер-
пендикулярные линии АВ и CD Калька с крестом заклады-
вается на номограмму так, чтобы линия АВ соединяла с
одной стороны диаметр катушки D на верхней шкале с ве-
личиной известной индуктивности L на нижней, причем вся
крестовина перемещается до тех пор, пока одновременно
линия СЙ своим правым концом не пройдет через заранее
выбранное значение К= —. Левый конец линии CD в этом
i
случае1 пересечет вертикальную шкалу числа витков N. На
двух последних шкалах применены разные масштабы для
индуктивности от 0,2 до 8 мкгн и от 5 до 200 мкгн и соответ-
ствующего им числа витков: от 2 до 20, а затем от 10 до 100
витков. Малым индуктивностям должна соответствовать и
шкала малога числа витков.
Пример, показанный на рис. 1-1 пунктиром, расшифровы-
D z
бается-так: диаметр катушки £>=40 мм, К= — =1. Для по-
лучения индуктивности £=22 мкгн (нижняя шкаля значений
индуктивности от 5 до 200 мкгн) необходимо намотать на
каркас 28 витков (вертикальная шкала с’числом- витков ют
10 до,100). Зная число витков М=?28 и длину намотки 1=
I 40
=40 мм, рассчитываем шаг намотки h=—j^ —^“=1,43 мм
и подбираем диаметр провода d.
Часто возникает вопрос: насколько надо изменить1число
витков N\ катушки при переходе с известной частоты Д на
другую f2? Индуктивность катушки пропорциональна квад-
рату числа витков N, с другой стороны, £ обратно пропор-
циональна квадрату частоты /. Следовательно, соотношение
5
частоты обратно пропорциональна, соотношению числа вит-
ков, т. е.
h У*
В табл. 1-1 приведены конструктивные Данные цилиндри-
ческих катушек с индуктивностью от 0,5 до 15 мкгн. .
ТаМица 1-1
Индуктивность, мкгн Число— витков Диаметр каркаса 35 мм
диаметр провода» мм длина намотки, мм
150 88 0,35 55
85 72 0,5 55
47 50 0,7 55
20 35 1,0 55
10 21 1,0 35
4,8 15 1,5 35
3,2 8,5 1,5 20
1,0 5,75 1,5 20
D,5 3,5 1,5 15
1-2. Добротность LC контуров
С работой ВЧ колебательных контуров связаны еще два
важных показателя: добротность Q и эквивалентное сопро-
тивление контура при резонансе Roe.
Добротность Q характеризует избирательные свойства
контура Roe, определяет величину усиления ВЧ каскадов и
величину полезной ВЧ мощности. Оба показателя зависят
от величины потерь энергии в контуре. Эти потери можно
оценить величиной сопротивления потерь Rs, которое в основ-
ном определяется ВЧ потерями в катушках индуктивности.
Добротность определяется отношением:
Q = —,
R*
где и=2лД—частота, гц;
L—-индуктивность контура, гн;
Rs — сопротивление потерь, ом.
Эквивалентное сопротивление:
Roe“=—— ,
CRS
где Roe—в омах;
L — в генри;
С — в фарадах;
Rs—в омах.
6
Сопротивление потерь Rs контура в основном определя-
ется сопротивлением провода катушки токам ВЧ, Rs зави-
сит от диаметра провода, рабочей частоты,, способа намотки,
свойств каркаса, экрана катушки и ряда других причин (по-
терями, вносимыми кондейсаторами, обычно можно прене-
бречь)Практически значения Rs на КВ имеют величину от
0,1 до 100 ом, и обычно Rs не измеряется отдельно, а на спе-
циальных приборах (Q-метрах) сразу.определяется резуль-
тирующее значение Q и Roe катушки на данной частоте.
Добротность цилиндрических, катушек в диапазоне частот
до 30—401 Мгц— порядка 100—250. Q получается наиболь-
I
шим при отношениях , близких к единице.
Чтобы увеличить эффективность работы контура,, надо:
уменьшить до предела емкостьУ? контура (используя только
междуэлектродные емкости); уменьшить Rs, заменив в ка-
тушке провод круглого сечения плоской тонкой лентой, ко-'
торую желательно посеребрить.
1-3, Конструкция катушек индуктивности
Бескаркасными катушками можно пользоваться, если
число ее витков и диаметр невелики. Например, в передат-
чиках на диапазон 144 Мгц катушки ВЧ цепей имеют по че-
тыре-пять витков провода диаметром 1,4—1,6 мм при диаме-
тре катушки 8—10 мм.
Такие катушки нельзя применять в гетеродинах и в зада-
ющих генераторах, так как они снижают постоянство часто-
ты, ухудшают оператирйость связи и т. п.
Катушки на ребристых каркасах (рис. 1-2, а и б) имеют
сравнительно небольшие -потери, если применять термо-
пластические изолирующие материалы (полистирол).
Выбор диаметра провода более критичен у катушек ма-
лых диаметров. Практика показывает, что наивыгоднейший
шаг намотки равен 1,5—2,0 диаметрам провода катушки, и
что добротность катушек, намотанных с соблюдением наивы-
годнейших соотношений, растет примерно до 10 Мгц, затем
остается неизменной до частот 30—40 Мгц при значении
Q= 100-г-130 и быстро падает на более высоких частотах.
Колебательный контур-в анодных цепях многокаскадных
передатчиков дблжен иметь эквивалентное сопротивление
при'резонансе в 10—20 раз больше, чем оптимальное нагру-
зочное сопротивление данного каскада, для того чтобы мож-
но было полностью использовать развиваемую им мощ-
ность.
Сопротивления Roe имеют порядок нескольких десятков
килоом только на частотах ниже 30—40 Мгц. В диапазоне
7
УКВ значения /?ое у контуров с -сосредоточенными £ и (
резко надают, н выше 200 Мгц применение таких контуро)
вообще нерентабельно.
Рис 1-2 Конструкции катушек
.Лучшими каркасами являются керамические, ребристые.
Для самодельных каркасов частно используются цилиндры из
промышленного карболита. Такой карболит имеет большие
ВЧ потери, поэтому каркасам лучше придавать ребристую
форму, накладывая на них полоски из оргстекла, (рис. 1—
2,6). Наиболее совершенными в смысле постоянства своих
параметров являются катушки с нанесением слоя меди а се-
ребра на цилиндрический керамический каркас (рис. 1—2,в).
Температурный коэффициент керамики подбирается таким,
чтобы он был равен коэффициенту меди. В этом случае при
изменении температуры керамика и медь расширяютсяоди-
наково и катушка-не имеет остаточных деформаций,т. е. ее
индуктивность не меняется со ^временем и температурой.
8
> Получить такие катушки можно, применяя «горячую на-
мотку» Для этого при намотке через катушку пропускают
переменный ток от мощного накального трансформатора та-
кой, силы, чтобы провод нагревался до 100—120° С, и нама-
тывают его на керамический гладкий лгли ребристый каркас.
После остывания провод плотно прилагает к каркасу и имеет
малые остаточные деформации. Температурный коэффициент
TKL всех катушек 11оложителен, т. е. индуктивность с повы-
шением температуры увеличивается и„ следовательно, часто-
та «уходит вниз». При прочих равных условиях TKL зави-
сит от рабочей частоты и диаметра провода.
При намотке катушек необходимо жестко закреплять кон-
цы на каркасах. Толстый провод лучше не продевать в от-
верстия каркаса, а закреплять в отверстиях более тонкий
провод или прижимать провод катушки к каркасу с последу-
ющей спайкой проводов. Такое крепление желательно делать
в двух местах по ободу витка.
1-4. Переменные индуктивности
Во многих КВ и УКВ устройствах настройку в диапазоне
можно осуществлять плавным изменением индуктивности,,
что дает большую экономию места и позволяет обойтись без
дефицитных малогабаритных конденсаторов переменной
емкости. Наиболее совершенными в эксплуатации являются
бесконтактные методы настройки, основанные на введении
в поле катушки магнетитовых, ферритовых или металличе-
ских сердечников. Первые 7величивают индуктивность за
счет концентрации магнитного потока и используются до ча-
стот 20—30 Мгц, вторые (металлические) уменьшают индук-
тивность за счет влияния возникающих токов Фуко и могут
применяться на любых частотах и особенно на УКВ-. Основ-
ная трудность состоит в малом перекрытии по- частоте и
сложности надежных механизмов регулировки частоты.
Наиболее простые и надежные способы, уменьшающие
индуктивность, приведены на рис. 1-3. Способ, показанный
на рис. 1-3,а, наиболее прост и дешев. К торцовой стороне
катушки при помощи винта 1, закрепленного в гайке 2, при-
ближают металлический диск 3 изчмеди или алюминия (ла-
тунь). Поверхность диска должна быть ровной и отполиро-
ванной, толщиной 1,0—2,0 мм. Степень изменения индуктив-
ности достигает 30% от £макс. Изменение индуктивцости
нелинейно. Неудобство состоит ^.устройстве шкалы, так как
необходимо отмечать, поступательное движение винта по спи-
рали с отсчетом делений на лимбе ручки.
Способ, показанный на рис. 1-3,6, отличается лишь меха-
низмом настройки — поступательное Движение диска <3 (или
цилиндра) достигается при помощи вращения кулачка 4Г
Рис. 1-3. Различные методы настройки крнтура путем изменения
его индуктивности
отжимающего ось системы 1 в сторону торца катушки. "Вра-
щение ручкй настройки обычное, с применением верньера.
Деления на лимбе могут занимать^270—300°. Втулка' 2 дол-
жна быть изготовлена без люфта для получения повторяемо-
сти значений индуктивности.
10
Вращательное движение элемента настройки можно полу-
чить при настройке «флажком» (рис. 1-3,в). Медному или
алюминиевому «флажку» придается овальная или особая
форма, чтобы подобрать нужную кривую изменения индук-
тивности. Такой способ особенно удобен для спаренной на-
стройки нескольких контуров на одной оси, но при этом не-
обходимо учитывать, что угол поворота ручки мал и"отсчет
по шкале затруднителен.
Весьма-оригинальный способ настройки .индуктивности
был предложен одним английским любителем (рис. 1-3,а).
Катушка контура, намотанная на каркасе71, крепится под
углом 45° к основному шасси. Перед торцовой частью ка-
тушки помещается медное кольцо 2, плоскость которого па-
раллельна виткам катушкй. Для этого кольцо 2 приклеи-
вается к полоске 3 из гетинакса, оргстекла и т. п., которая
Затем крепится к'оси вращения. В качестве оси вращения
и подшипника можно использовать поворотную систему от
испорченного переменного сопротивления типа ПС. К торцо-
вой части оси, там," где крецится изолированный движок по-
тенциометра, припаивается полоска 4 из латуни или стали, к
которой болтом крепится полоска 3, несущая кольцо 2. При
повороте оси иа 180° кольцо переходит из положения, парал-
лельного виткам катушки, в перпендикулярное положение
(()ис. 1—3,<5) и соответственно меняется индуктивность от
Амин до LMaKC примерно на 30%.
Степень изменения L ^зависит от близости кольца к край-
нему витку катушкй с торцовой стороны. Катушкй состоит
из 7,5 витка, намотанных на цоколе от лампы 6Н8 с внеш-
ним диаметром 33 мм, внутренним 29 мм и кольцом из двух-
миллиметровой медной проволоки; В плоскости последнего
витка катушка имела £макс=1,2 мкгн, LUSIH —0,9 мкгн.
1-5. Высокочастотные конденсаторы
ВЧ_ конденсаторы, применяемые на КВ и УКВ диапазо-
нах, должны'-отвечать следующим условиям- иметь незначи-
тельные потери и быть механически прочными, небольших
размеров для уменьшения потерь на излучение и с надежным
Выводом ротора.
Практически это конденсаторы с воздушным диэлектри-
ком на керамическом основании или керамические конДен-
саторы .всех типов. Из керамических наименьшие потер!?
имеют термокондовые конденсаторы (серая или голубая
окраска).
В цепях передатчиков не следует применять керамические
подстроечные конденсаторы, так как значительные ВЧ токи
в контурах меняют емкость таких конденсаторов и значитель-
но ухудшают постоянство частоты и мощности»
11
Все переходные, проходные, блокировочные конденсато-
ры при малых емкостях (до 100—200 жеяательнобратг
керамические, типа КТ-К, КД К, КГК, при больших емкостях
(д<г 10000 пф) — слюдяные, типа КСО.на частотах до 30—
50 Мгц, на частотах свыше -50 Мгц — керамические КТК
или специальные. У блокировочных конденсаторов ВЧ цепей
для уменьшения индуктивности соединительные лепестки ~ ч
выводы должны быть короткими к жесткими. Блокировоч-
ные конденсаторы в НЧ цепях передающей и приемной аппа-
ратуры—бумажные, типа КБГ, емкостью от 200 п<Ь до
0,1 мкф.
Ь6. Самодельные конденсаторы пеоеменной емкости для УКВ
В любительских конструкциях лучше применять завод-
ские конденсаторы переменной емкости. Но в крайнем слу-
чае их можно заменить самодельными.
Наиболее надежными получаются конденсаторы без вы-
вода ротора. На рис. 1-4 дан эскиз самодельного симметрич-
Рис 1-4 Конструкция самодель-
ного конденсатора переменной
емкости
Рис 1-5. График для расчета емкости
конденсатора
ного конденсатора переменной емкости, у которого ротор
включен в виде «бабочки». Статорные пластинки /
(рис. 1-4,а) изготавливаются из меди, латуни толщиной О.З—
12
fl,5 jhjh и крепятся дюбым способом на основании 2 из изоли-
рующего ₽Ч материала! Пластина ротора 3 крепится к оси 4
(см. рис. 1-4,6). В качествр .подшипника можно использовать
телефонную втулку 5 с диаметром отверстия 4 мм или при-
способить Ось конденсатора под отверстие —в изоляторе.
Удобно в качестве изолятора -использовать часть керамиче-
ской еемиштырьковой панельки, из которой удаляют лепест-
ки и центральную латунную втулку (см. риС. 1-4,в). Ем-
кость конденсатора можно рассчитать но площади перекры-
тия и расстоянию между пластинками (рис. 1-5). Действи-
тельная максимальная емкость равна V2- расчетной!
Такая конструкция конденсатора пригодна, для двухтакт-
нцх схем, часто применяемых на УКВ, и- позволяет подго-
нять. емкость до нужных значений изменением расстояния
до ротора. Кроме того, увеличением Площади или числа ста -
тррных пластин конструкция позволяет удобно и жестко-кре-
пить концы катушки или подключать-конденсатор- к двухпро-
водной к линии ' контура.- Неудобством - являются малый
поворот ротора (90°) для перекрытия полной емкости и
сравнительно большое значение начальной емкости- конден-
сатора.
Другая конструкция койденсатора переменной ёмкости,
которую часто приходится использовать в контурах из от-
Рйс. .1-6. Конденсатор для настройки двухпроводных линия
резков двухпроводной линии, показана на рис. 1-6. Статор-
ные пластины 1 из листовой меди или латуни толщиной
0,5—-0,8 мм припаивают или привинчивают к проводам кон-
13
турной линии передатчика на некотором расстоянии (50—
,60 мм) от лампы. Размеры пластин 15Х 15 ил или 20Х 15лии,
расстояние между внутренними плоскостями порядка 2,0—
2,5 мм. Ротор 2 из меди или латуни толщиной 0,8—1,0 мм
прикрепляют болтом к колодке 3 из изолирующего материа-
ла,"насаженной на ось 4 повсТротцого механизма'.
Ось 4 диаметром от 3 до 5 мм проходит через отверстие
в металлической П-образной стойке 5, которая крепится под
Линией на основном шасСн передатчика (рис. 1-6,а). Иногда
статорные пластины выполняют в виде дисков 1 диаметром
15—20 мм и с резьбой М3, М2 в центре (рис. 1-6,г). Корот-
кие болты (ЗМЗ, М4) с дополнительной резьбой на конце, со-
ответствующей размеру резьбы в дисках (М2. М3), прояу-
скают через гайки 3, припаянные к проводам*. ВЧ линии.
В процессе сборки на винты 2 навинчивают диски 1, ме-
жду которыми устанавливают нужное расстояние 2—2,5 мм,
и их закрепляют контргайками на болтах. Такая конструк-
ция ротора более сложна, но дает возможность плавно и
быстро менять расстояние и емкость конденсатора.
Для настройки- контуров радиолюбители часто использу-
ют полупеременные подстроечные конденсаторы с воздушным
диэлектриком. В табл. 1-2 приведены значения наибольшей
и ^наименьшей емкости (в пф) разных комбинаций числа
пластин. Цифра в числителе относится к числу пластин рото-
ра, в знаменателе — статора.
Таблица 1 2
Число пластин
Смин
^макс
5/5
6/4
4/4
4/3
3/3
3/2
2/2
2Д
1/1
30
27,2
24,5
21,3
20,0
16,2
11,5
8,8
5,4
4,0
3,7
3,5
3,4
3,3
3,2
3,2
3,0
3,0
Такие конденсаторы можно использовать лишь для про-
межуточных каскадов УКВ передатчиков. У конденсаторов
для мощных каскадов необходим больший зазор между пла-
стинами.
1-7. Проходные и опорные керамические конденсаторы
Эти специальные конденсаторы (рис. 1-7) применяются
главным образом на УКВ для развязки и фильтрации ВЧ
14
Рис.
1-7. Проходные и опорные
конденсаторы
токов в отдельных звеньях УКВ аппаратуры. Использование
для этой цели керамики объясняемся стремлением сделать
конденсаторы небольшими по габаритам и тем самым умень-
шить индуктивность конденсаторов, а с другой стороны, при
таких размерах иметь еще до-
статочно большую емкость.
Опорные конденсаторы (рис.
-1-7,а) применяются в тех слу-
чаях, когда ВЧ цепь должна
быть одним концом непосред-
ственно развязана на шасси,
но к нему одновременно под-
водятся еще другие управляю*
щие напряжения, например
автоматическое смещение и
т. д. Массивная «ножка» кон-
денсатора имеет очень незна-
чительную индуктивность.
Проходные конденсаторы
(рис. 1-7,6) обычно применяют-
ся для ввода источников пит
блоки или вывода НЧ из ело:
аппаратуры. Для уменьшения индуктивности вывода конден-
саторы делают в виде широких лепестков. В проходных кон-
денсаторах, включаемых в цепи, где проходит большой ток
(цепь накала), желательно лепестки выводов перемкнуть
дополнительно проволокой, проходящей внутри керамической
трубки, чтобы уменьшить сопротивление и нагрев тонкой 'се-
ребряной пленки внутренней обкладки (на рис. 1-7,6 пока-
зано пунктиром).
Опорные конденсаторы наша промышленность выпускает
под маркой КДО с пределами номинальной емкости от 3 до
91' пф и типа КО с емкостью от 20 до 360 пф. Проходные
конденсаторы типа КТП изготовляются с емкостями от 8 до
300 пф.
в экранированные ВЧ
комбинированных узлов
1-8. Недостатки конденсаторов на КВ и УКВ
Часто причиной неисправности УКВ аппаратуры .явля-
ются дефекты конденсаторов. Основной причиной ненормаль-
ной работы конденсаторов является наличие у них индуктив-
ности.
На низких частотах качество диэлектрика в основном
определяет величину сопротивления потерь R,. На высоких
частотах основное значение приобретает дополнительная.ин-
дуктивность L, создаваемая обкладками конденсаторов и
главным обрйзом выводами.
На частотах 15—20 Мгц емкостное сопротивление резко
15
падает и для данной частоты получается гораздо меньше
расчетного.-На частотах выше 60 Мгц те же конденсаторы
представляют сопротивление гораздо выше расчетного и в
некоторых случаях это может привестй к самовозбуж-
дению.
Условия резонанса конденсаторов на данной частоте оп-
ределяются как величиной емкости, так и минимальной мон-
тажной длиной выводов. Нельзя, следовательно, увлекаться
слишком' большой емкостью развязывающих конденсаторов
в надежде, что работа будет устойчивее.
На рис. 1-8 приведен ориентировочный график резонанс-
ных частот конденсаторов разной емкости при достаточной
длине монтажных выводов. Величина емкости'Должна быть
такая, чтобы конденсатор на рабочей частоте действовал как
«чистая емкость», т е. вдалеке от возможного резонанса.
К недостаткам керамических и слюдяных конденсаторов
постоянной емкости относится «мерцание емкости», прояв-
ляющееся хаотичным скачкообразным изменением емкости
на тысячные доли пикофарады. Это вызывает отклонения ча-
стоты ВЧ генераторов на величины порядка 10—100 гц.
Такой генератор или гетеродин может создавать добавочные
шумы на выходе приемника, дребезжащий неустойчивый тон
задающего генератора и т. д. «Мерцание» объясняется де-
фектами при нанрсении серебряного слоя на диэлектрик.
J6
1-9. Специальные УКВ контуры
простыми в изготовлении
Рис 1-9. Контур из отрезка ВЧ
линии, к точкам А и Б подклю-
чаются электроду лампы
Современная техника УКВ на частотах выше 150—200 Мгц
использует целый ряд специальных резонансных контуров с
большой добротностью
К таким УКВ контурам относятся- контуры из отрезков
«длинных линий» (двухпроводных или концентрических);
цилиндрические контуры, образов»анные двумя отрезками
концентрических взаимно перемещающихся т'Рубоц; широко-
разрядный контур «бабочка», объемные или пустотные кон-
туры, применяемые в диапазоне сантиметровых волн.
Часть этих контуров (например, контур «бабочка») уже
почти не применяется. Наибо.
и эксплуатации и широко при-
меняемыми, вплоть до частоты
3000 Мгц, являются контуры
из отрезков ВЧ линий (рис.
1-9).
Закороченные или откры-
тые на одном конце линии в
V-s, 2Д и 3/Д длины рабочей
волны можно исполЪзовать в
.качестве колебательных ^кон-
туров или «чистых» индуктив-
ностей и емкостей в зависимо-
сти от их длины.
Если длина линии подоб-
брана так, что на ре конце получается наибольшее из воз-
можных значений напряжения при данной частоте, т© в этом
сечении одновременна окажется и наибольшее сопротивле-
ние, называемое входным сопротивлением ZBX и равное со-
отношению напряжения £Макс и тока ^мин- Волновое сопро-
тивление линии Zo определяется ее размерами.
Если длина линии' t—llZk длины волны, то ZBX равно
бесконечности, т. е’ является очень большим и чисто омиче-
ским сопротивлением, своими свойствами напоминающим
резонансное сопротивление параллельного контура, состоя-
щего из L и С. Если длина линии не равна ’/Д, а короче
или длиннее ее, то входное сопротивление ZBX будет вести
себя как реактивное сопротивление емкостного или индук-
тивного характера в зависимости от длины /. Такое поведе-
ние линии тоже соответствует расстроенному колебательному
контуру из L и С.
Общие закономерности поведения отрезка линии показа-
ны на рис. 1-10. При изменении длины линии вплоть до
/=— входное сопротивление ZBX все возрастает, оставаясь
4
2 Заказ 221 17
положительным, — отрезок линии ведет себя как индуктив-
ность или катушка с переменным числом витков. Если отре-
зок линии больше !/А» то входное сопротивление цмеет .ха-
рактер емкостного _сопротивления,
I-длина линии
Зк6ивалентнь1е цепи
Рис 1-10 . Изменение входного сопро-
тивления линии (Z вх ) в зависимости
от ее длину н эквивалентные цепи
Эти преимущества особенно
из отрезков коаксиальных ли1
потери за счет излучения
них Q может быть порядка
2 000—3 000, а резонансное
сопротивление 200000—
300000 ом. На практике
редко применяются отрезки
линии длиннее 3лД.
Колебательный контур
почти ие используется йена-
груженным, т е. без связи
с измерительной цепью или
электронной ламной Вся-
кая связь с внешними це-
пями вносит в колебатель-
ный контур дополнительной
затухание и добавочную
емкость или индуктивность, которые расстраивают контур.
Следовательно, чтобы учесть влияние емкости ла&пы, необ-
все убывающего вплоть
ДО ДЛИНЫ ЛИНДИ, блИЗКОЙ
к Последующее уд-
линение линии от Х/г Д°
/=3/Д снова повторяет
полностью первый уча-
сток, т. е по своему ха-
рактеру отрезки ’/4 и 3/Д
совершенно одинаковы
Длины, соответствующие
трчкам А, В, С на линии,
дают резонансную на-
строчку отрезка линии
или в ниде параллельно-
го контура (точки А, А';
С, С'), или последова-
тельного (точки В, В’)-
Такие контуры имеют
значительно большую
добротность, чем обыч-
ные LC, большее сопро-
тивление при резонансе
/?ое, чем у LC, и позво-
ляют получить большую
стабильность частоты.
щики у контуров, сделанных
й, так как у них ограничены
энергии контурами. Для
Рис 1-11 Схема соединения линии
с электронной лампой
ia
ходимо длину четвертьволновой линии укоротить настолько,
чтобы оставшаяся часть вместе с добавочной емкостью лам-
пы давала ту же резонансную частоту (рис. 1-11).
Для любительских диапазонов 144 и 430 Мгц этот расчет
удобнее свести к графическому для какой-то средней часто-
Рис 1-12 График для расчета укорочения линии, вносимое
лампой
ты диапазона (рис. 1-12) или представить в виде обобщен-
ных кривых для промежуточных частот (рис. 1-13).
Графики одновременно позволяют оценить влияние от-
дельных факторов (Сас, Zo, f) на рабочую длину линии
Чем линия длиннее, тем выше ее резонансное сопротивление,
тем легче возникают коле-
бания. При данном Zo ли-
ния укорачивается при уве-
личении емкости выше
Смин = Сас за счет внесе-
ния добавочной емкости
для постройки, неудачного
монтажа и т. д При дан-
ном Смин линия укорачи-
вается также с ловышени-
ем Z0-
По рис. 1-12 это можно
проследить или по какой-
либо вертикали для Zo=
= const, или по горизонтали
для Смин = const. Напри-
Рис 1-13 График для определения
укорочения линии при различных
CZ0
1»
мер, для Zo=2OO ом "(резльизя величина для линии и
диапазона 145 Мгц) „Сас =3 пф, рабочая длина lg =35 см.
При увеличении общей емкости до С„ =7,5 пф длина Lg
уменьшится до 20,8 см, т. е. примерно до одной десятойра-
бочей волны. Линии короче ОД X быстро теряют свою доб-
ротность как контуры за счет другого перераспределения то-
ков, большего влияния неоднородности, повышенного сече-
ния и т. д.
График на рис. 1-13 удобен для расчета ,контуров на лю-
бые гармонические частоты от 144 до 430 Мгц, когда приме-
няется многократное умножение для получения хорошей
стабильности на УКВ. В нем произведение CZ0 известно,
так как емкость Смча взята из данных о примененной лампе,
a Zo обычно ограничено конструктивными возможностями и
лежит в пределах от 30 до 300 ом.
Низйие произведения CZ0 на рис. 1-13 соответствуют коа-
ксиальным контурам, величины CZ0^>300 — двухпроводным
линиям.
На практике расчетная длина линии может иногда значи-
тельно изменяться по следующим причинам:
1 Нагрузочная емкость предполагается на конце лйнии
и внутри самой лампы (выводы отдельных электродов мож-
но считать отрезком лйнии с
волновым сопротивлением
Za =400 -5- 500 ом). Этот
участок тоже входит в расчет-
ную длину линии, следова-
тельно, наружная линия ZQ
будет короче на величину, ко-
торая ^зависит от того, на-
сколько 7Л превышает Zo
'(рис. 1-14).
Рис 1-15 График для
расчета резонансного
сопротивления коакси-
ального контура
0 лампе
Рис 1-14 Влияние выводов
у лампы на величину Zo
2. Наружная длина линии зависит от способа соединения
ее е лампой. У обычных ламп со штырьковыми выводами
всегда наблюдается скачок от Zo к Z& и эта неоднородность
20
может еще увеличиться за счет неправильного выоора кон-
струкций переходных конденсаторов. Только у специальных
УКВ ламп этой неоднородностью можно пренебречь.
3. Длина линии зависит от влияния окружающих деталей,
экранировки, способа настройки и т. д.
Графики на рис. 1-12 и 1-13 позволяют рассчитать линию
или контур, дают связь между отдельными исходными дан-
ными, но не дают зависимости от них резонансного сопро-
тивления контура. Это восполняет график на рис. 1-15, на,
котором показана зависимость величины резонансного со-
противления для коаксиального четвертьволнового контура на
частоте 400 Мгц (Х=75 см} от величины нагрузочной емко-
сти волнового сопротивления Zq. Из графика видно, что /?ое
тем больше, чем мень-
ше емкость нагрузки,
и достигает максиму-
ма при Zo=J00—
120 ом. Значение /?ое
даже при нагрузке
Cs =5 пф огромно,
если сравнить с 7?ое
резонансного LC кон-
тура, «и достигает при-
мерно 150-ком незави-
симо от волнового со-
противления. Контур
на рис. - 1-16 имеет
диаметр наружного
цилиндра 30 мм.
Значение волново-
го сопротивления Zo,
которое* при больших
нагрузках Ся несу-
щественно, обычно
подбирается в зависи-
мости от типа лампы,
возможности крепле-
ния и т. д.
На практике для
расчета Zo пользуются
расчетными графиками
Рис 1-16. График для расчета Za для
коаксиальных линий'
(рис. 1-16, 1-17). На этих рисунках
приведены значения Zo для наиболее распространенных ви-
дов линий Характерным -является малое значение Zo для ко-
аксиальных линий. Соотношение диаметров чаще всего рав-
но от 1,5 до 10 и Z0=25-b- 130 ом. У двухпроводных линий,
наоборот, осуществить и использовать линию с ZQ меньше
100 ом невозможно и наиболее ходовыми являются линии
21
c Zo=2OO-r- 600 ом. Двухпроводные линии иногда применя-
ются в виде экранированных — их волновое сопротивление
понижается, добротность ВЧ контуров несколько увеличи-
вается.
На рис. 1-16,в н гДв разрезе показаны ещедва вида ВЧ
линий, широко применяемых в технике УКВ и СВЧ. Они яв-
ляются вариантами коаксиальных линий и выгодно от них
отличаются доступностью внутреннего* пространства для мон-
тажа разных деталей и ВЧ узлов.
[I г 3 4 5 6 78970 9 3 Ь 50 789100
Рис. 1-17, График для расчета Zo
двухпроводных линий
Плоская линия (см. рис. 1-16,в) представляет собой двух-
щелевую коаксиальную линию, у которой наружный экран
не свернут в виде замкнутой оболочки, а простирается в двух
направлениях до бесконечности. Практически для предотвра-
щения излучения «бесконечная» ширина внешних заземлен-
ных пластин S должна быть по крайней мере в пять раз
больше расстояния между ними, т. е. S=5D.
Волновое сопротивление такой линии рассчитывается по
упрощенной формуле:
’ Zo= 138/_(-^Ц,
s \ ~d /
где Zo—в омах;
Dad — в см.
22
Если D/d>T,5, то точность расчета получается около
2%. Плоские линии широко используются сейчас в сантимет-
ровой технике. В дециметровом диапазоне плоские линии
были использованы автором для' создания колебательных
контуров в аппаратуре 1 200—1 500 Мгц и дали хорошие ре-
зультаты как по электрическим, так и механическим пара-
метрам.
1-10. Конструкция УКВ контуров
В диапазонах 144 и 430 Мгц и выше чаще всего приме-
няют или открытые контуры из двухпроводных линий, или
коаксиальные контуры Более нов^е типы — плоские и же-
лобные контуры — пока не нашли широкого распростра-
нения.
Основное внимание при выполнении любых контуров на
УКВ сводится к уменьшению всех видов потерь Токи ВЧ
Идут в основном по наружной поверхности проводника,
глубина проникания их внутрь очець незначительна и зави-
сит от проводимости материала и частоты. Так, для меди,
наиболее ходового материала, глубина проникания на часто-
те 300 Мгц будет 3,8• 10~3 мм, а на частоте 500 Мгц —
3,0- 10-3 ми. Надо учитывать, что латунь и дюралюминий
создают потери в два раза 'больше, чем медь Изделия из
латуни желательно серебрить Для контуров выгодно приме-
нять гладкие тонкостенные стальные трубки, если имеется
возможность, то желательно их хромировать.
Для коаксиальных контуров и двухпроводных линий луч-
шим материалом является медь Малая глубина проникания
токов на УКВ требует, чтобы поверхности были гладкими,
отшлифованными до зеркального блеска, так как всякие
Шероховатости равноценны увеличению поверхностного со-
противления щ ВЧ потерь. Для предотвращения окисления
меди ее покрывают серебром или бесцветным лаком (дета-
ли, где нет скользящих контактов)
Изготовление контуров зависит от типа лампы и назна-
чения прибора Наиболее приспособленными лампами для
диапазона 144 Мгц являются ГУ-32, ГУ-29, 6П21С, ГУ-50 и
к ним проще применять двухпроводные линии
Для дециметровых диапазонов хороши специальные лам-
пы типа 6С5Д, так называемые маячковые, металло-керами-
ческие ГИ11Б, ГИ12, и 6С11Д — дисковая, Дециметровая.
Качества этих ламп могут полностью использоваться только
с применением коаксиальных линий.
На рис. 1-18 и 1-19 показаны наиболее крупные узлы
двухпроводных контуров применительно к лампе ГУ-32.
Длина линии должна быть 250—270 мм с учетом добавочной
23
емкости подстроечного конденсатора, расстояние между про-
водами £>=25 мм определяется расстоянием между вывода-
ми анодов, диаметр провода или трубки d=4-s-6 мм. При-
менять провод или трубки большего диаметра нецелесооб-
разно, они неудобны в обработке и, кроме того, повышают
потери в контуре за счет увеличенного излучения^-которое
Рис. 1-18. Конструкции двухпроводных контуров
растет при уменьшении — . Для уменьшения продольных
габаритов симметричные линии можно изгибать по-разному
(см. рис. 1-18,6). Провода линии закрепляются к колодкам,,
из изолирующего материала на короткозамкнутом конце и у
середины линии (см. рис. 1-18,а).
Очень удачными являются плоские или ленточные ВЧ
линии. На рис. 1-18,а даны размеры четвертьволновой анод-
ной линии для диапазона 430 Мгц для лампы ГУ-32, рабо-
тающей угроителем частоты (144—432 Мгц). _В конструкции,
изображенной на рис. 1-18,в, предполагается, " что -лампа
ГУ-32 расположена перпендикулярно шасси.’Если-ее распо-
ложить горизонтально, то это позволит избежать изгиба
линии в мрсте ее подключения к анодам и она будет Являть-
ся продолжением плоскостей электродов анода.
Чтобы уменьшить неоднородность этого перехода, кото-
рая эквивалентна внесению добавочной емкости и влечет
укорочение контура, в полосках сделаны треугольное выём-
24
кй, куда впаиваются пружинящие контакты К\ и Ка. Ута
позволяет вплотную придвинуть линию к баллону лампы по
всей высоте полоски и уменьшить разрыв между ней -н ано-
дами лампы ГУ-32.
Рис. 1-19. Деталь двухпроводных контуров
На рис. 1-19 показаны конструкции зажимов контура для
соединения с лампой. На рис. 1-19,в дан пружинящий пло-
ский зажим, впаянный в паз в проводах линии. Зажим
делают из 10-миллиметровой полоски листовой бронзы (твер-
дой латуни), на конце полоски лобзиком выпиливают четы-
ре-пять прорезей на глубину 12 мм.
Получившиеся полоски сначала отгибают в тисках в раз-
ные стороны, а затем при Помощи сверла или провода диа-
метром 1,5 мм отжимают, образуя плотные цилиндрики.
Полоски эластичны и дают надежный контакт с выводом
лампы ГУ-32.
Контакты такого типа можно применять и для более тон-
ких выводов, например у лампы 6НЗП.
При горизонтальном расположении лампы ГУ-32 жела-
тельно, чтобы пружинящий контакт был продолжением самой
линии в осевом направлении. Наиболее престо это полу-
чается, если в провод линии впаять гнезда от панельки для
лампы ГУ-50 (рис. 1-19,6).
Надежный зажим можно сделать, используя проводник
линии (рис. 1-19,а). Для этого с торцовой части линии де-
лают продольное отверстие диаметром 1,5 мм на глубину
11 мм и сквозное — для болта М2 на расстоянии 13 мм, за-
тем провод разрезают на длину 16 мм и верхнюю часть
отделяет. В нижней части делают резьбу М2, плоскости
среза зачищают и обе части-снова соединяют винтом М2.
Если линию подсоединяют к штырькам анодов ГУ-32, то их
можно жестко зажать, затянув винт М2.
25-
Закорачивающий мостик для настройки линии Можно
сделать из полоски бронзы толщиной 0,3—0,4 м«, щиринои
10—12 мм, изогнутой по рис. 1-Ю,г. Через центральное от-
верстие диаметром 3 мм и шайбу 3 полосой / к 2 стягивают
винтом 'М3 и обхватывают провода линий.
КОНСТРУКЦИИ КОАКСИАЛЬНЫХ КОНТУРОВ
Материалом для конструкций являются медные или ла-
тунные трубки в пределах от 4 до 100 мм. Для таких конту-
ров подойдут охотничьи гильзы калибра № 12—32. Их дан-
ные приведены в табл. 1-3.
Таблица 1-3
Номер гильзы 12 16 20 24 28 32
Диаметр внешний (ДД, мм . . Диаметр внутренний (Д2), мм . . 20,2 1й,6 18,7 17,7 17,5-: 16,6 16,5 15,7 15,6 14,8 13,4 12,6
Максимальный диаметр бортика . . 22,2 20,6 19,3 18,2 17,3 15,5
Гильзы № 20/24 и 24/28 входят друг в друга с малым
люфтом и могут дать скользящий контакт. Внутренний диа-
метр гильз примерно йа высоте 15 мм от дна имеет кониче-
ский переход, так что в сечении дна толщина гильзы увели-
чивается с 0,5 до 2,0—2,5 мм, а это дает возможность полу-
Рис. 1-20. а — разрез охотничьей гильзы, б — конструкция коаксиаль-
ного контура
26
чить любые переходные диаметры (рис. 1-20,а). Так кай
-стандартная длина гильз равна 70 мм, то из двух гильз
можно сделать четвертьволновый контур для 430 Мгц.
Поверхность материалов, применяемых для коаксиальных
контуров, должна быть ровной, гладкой и защищенной от
быстрого окисления (серебряные, хромированные).
На рис. 1-20,6 показан упрощенный разрез коаксиального
контура с необходимыми рабочими элементами. Рассмотрим
в отдельности назначение этих деталей, их конструкцию и
ее варианты, применительно к любительским возможностям
изготовления. >
Диаметры D и d трубок 1 и 2 (рйС. 1-20,6) определяются
или системой выводов электродов у ламп, или удобством
конструкции наиболее ответственного элемента контура —
поршня настройки G. Если диаметры трубок надо изменить
незначительно (на I—2 мм) и на коротко^ протяжении, то
вцаивают добавочное кольцо в нужное сечение трубок Dad
Рис 1-21 Детали коаксиального контура
с последующей обработкой до нужного диаметра £>в и £>н
(рис. 1-21,а). Добавочные вкладыши чаще всего устанавли-
ваются в месте подсоединения лампы к линии. В этом слу-
чае впаянные кольца и часть несущей трубки.разрезают по
образующей в нескольких местах (б—12 полосок и более)
для получения пружинящего контакта. Длина трубок опре-
деляется системой генератора и рассматривается в главе о
передатчиках на УКВ.
Коаксиальные контуры обычно коротко замкнуты на од-
ном конце, т. е трубки 1 и 2 (рис. 1-20,6) соединяются меж-
ду' собой при помощи дна 3 и диска 4 или без него
(рис. 1-21,6 и в^. При неразборном соединении трубок
(рис. 1-21,6) их впаивают в дно 3; для взаимной точной цен-
тровки дно делают с выемками. Если дно неточеное, то до-
статочную центровку можно обеспечить так: на листовом
27
металле наносят острым циркулем диаметры D и d и вторые
диаметры на 2 мм меньше D и на 2 мм больше d. Эти вспо-
могательные круги, помогают при ручной обработке сохра-
нить концентричность внешнего обвода дна и внутреннего
отверстия с диаметром d, так как при обработке поверхности
есть возможность контроля ее кривизны по ближайшим вспо-
могательным кругам.
На рис. 1-21,в показан второй вариант соединения тру-
бок 1 и 2 через разделительную емкость. Для этого на труб-
ку 2 перпендикулярно впаивают диск 4 и на конце трубки
делают резьбу. Внешнюю трубку 1 впзивают в дно 5, в цен-
тре которого пропускают втулку В из изолирующего мате-
риала. Трубки 1 и 2 соединяют вместе болтом МТ, причем
между гладкими, отполированными поверхностями дна 3 и
диска 4 прокладывают слюду 5 толщиной 0,1—0,45 мм' слю-
да должна дохцрить до диаметра D. Диаметр диска 4 дела-
ют на 2—3 мм меньше D. Если диаметр 'диска 4 будет
30 мм, то при слюде толщиной 0,1 мм емкость разделитель-
ного конденсатора будет около 375 пф, а емкостное сопро-
тивление перехода на частоте 430 Мгц около 0,8 ом. Такие
конденсаторы необходимы Для разделения цепей ВЧ от це-
пей питания.
При соединении деталей на УКВ и СВЧ очень серьезно
надо подходить к пайке деталей. Плохая пайка может в два-
три раза ухудшить добротность контуров.
Самым Сложным элементом коаксиальных конструкций
являются системы настройки в широком диапазоне. Обычно
это осуществляется продольным перемещением «короткого
замыкания», выполненного в виде разных поршней. Сущ-
ность такой системы видна на рис. 1-20,б) детали 6, 7, 8.
Основное требование к любой системе перестройки — мини-
мальные потери, вносимые ей в контур, и постоянство их со
временем. Так как в радиолюбительских условиях можно
обойтись без широкодиапазонной настройки, то в. системе
перестройки поршней излагаются лишь основные соображе-
ния и конструкции поршней, наиболее просто осуществимые:
— контактный лепестковый поршень, у которого полу-
чается пружинящий механический контакт между поверхно-
стями трубок коаксиального контура (рис. 1-22,е);
— скользящий поршень, создающий короткое замыкание
линии через значительную емкость (рис. 1-22,6);
— диэлектрический поршень, дающий перестройку по ча-
стоте за счет изменения волнового сопротивления самой ли-
нии (рис. 1-23). 1
Все другие тины поршней — бесконтактные, z-образные,
дроссельные и другие — сложны и трудно повторимы в лю-
бительской практике. Контактный, лепестковый поршень
(см. рис. 1-22) проще всего собрать из кусков латунных тру-
28
бок Гь Т2 подходящих диаметров с толщиной стенки
1—1,5 мм. В зависимости от упругости материала и возмож-
ности обработки длина поршня /в может быть от 16 до
Рис 1-22 -Лепестковый и скользящий пЬршни для настройки коаксиального
контура -
Рис 1-23 Диэлектрический поршень для настройки коаксиального контура
25 мм. Наружный диаметр трубки Т] по длине умень-
шается на 0,4—0,5 мм с таким расчетом, чтобы на одном
конце остался бортик шириной 2—3 мм. Такой же бортик
оставляют и у трубки Т2, но только с внутренней стороны.
Это позволяет сосредоточить давление на концах трубок 7\,
Т2 и значительно улучшает надежность и постоянство кон-
такта.
При обработке на токарном станке по середине бортика
можно сделать неглубокую (0,15—0,2 мм) канавку, на кото-
рую при сборке натягивают пружинящее кольцо из стальной
проволоки диаметром 0,4—0,6 мм. У трубки канавку де-
лают с внутренней стороны, у Т2 — с наружной (на рис. 1-22
показано точками). По ободу трубок, со стороны бортика,
лобзиком или тонкой шлицовкой протачивают продольные
прорези, создающие контактные Лепестки. Их число и разме-
ры зависят от упругих свойств материала, диаметра и длины
29
поршня. Обычно ширина лепестка бывает около 2—3 мм на
Т2 и 3—5 л.и йа внешней трубке. Эту операцию необходимо
делаТь очень Ьсторожно, чтобы не создать остаточной дефор-
мации у будущих лепестков, не оставить заусениц и не по-
царапать поверхность бортиков, которая должна всегда
оставаться очень гладкой, скользящей. Трубки Т\ и Т2 при
этой операции надевают на деревянные болванки нужных
диаметров. Затем их соединяют с дном 3 и хорошо -пропаи-
вают.
г, * D'+d'
В дне на окружности диаметром —-— делают два или
три отверстия с резьбой М2 или М3 для крепления тяг 7
(см. рис. 1-20,бу, необходимых для передвижения поршня.
Хорошим материалом для тяг могут быть двухмиллиметро-
вые спицы. Кольцо 8, скренляющее тяги снаружи системы,
имеет центральное отверстие с резьбой М4 или Мб, через
которое пропускают винт М4 (Мб), создающий при враще-
нии поступательное движение поршня. Без такой кинемати-
ческой системы привода настроиться- на нужную частоту «от
руки» невозможно. В качестве трубок7 Т), Т2 для поршня
иногда можно использовать основания охотничьих гильз.
Наружный бортик на гильзе необходимо обточить до нужно-
го диаметра. Бортик и нужный внутренний диаметр у труб-
ки Т2 можно получить, срезав -тыловую часть гильзы на
определенной высоте (см. рис. 1-20,а, линии среза АВ).
Контактный поршень создает короткое замыкание в коак-
сиальном контуре и механически и электрически. Часто,
однако/требуется, чтобы цепь по высокой частоте была за-
мкнута, но в общей цепи не было бы замыкания для источ-
ника питания. В таких случаях поршень .должен работать
как емкость для токов ВЧ и, следовательно, наружные труб-
ки Ti и Т2 в нем должны быть изолированы друг от друга
и одновременно иметь достаточную емкость. Такая конструк-
ция поршня с разделительной емкостью схематически пока-
зана на рис. 1-22,6. Поршень мало чем отличается от кон-
струкции, изображенной на рис. 1-21,в. Так как центральная
часть а поршне должна быть свободна для прохождения вну-
треннего проводника d коаксиального контура, то дао 3 и
дополнительный диск 4, впаянный на трубку поршня Т2,
должны соединяться тремя болтами, расположенными ло
диаметру Ti + T2 и быть изолированными друг от друга. Это_
достигается прокладкой из- слюды (0,08—0,1 мм) и тремя
втулками из изолирующего материала (оргстекло, эбонит).
После сборки узла необходимо проверить изоляцию под вы-
соким напряжением (250—300 в).
Преимуществом коротких поршней являеуся большое пе-
рекрытие по диапазону, но они вносят значительные потери,
так как контактные лепестки близки к пучности тока, всег-
30
да «расположенного в резонаторе у короткозамкнутого конца.
Для уменьшения потерь все поверхности должны быть глад-
кими, нажим лепестков достаточно твердый, но с соблюде-
нием плавного хода. Хорошо оправдывает себя хромирование
или никелировка лепестков поршня.
Скользящий поршень представляет собой легко скользя-
щий по контуру алюминиевый цилиндр, поверхность которо-
го анодирована. Скользящий цилиндр является как бы цен-
трирующей системой контура.
Диэлектрический поршедь, так же как и скользящий, за-
полняет часть пространства внутри резонатора и на этом
участке уменьшает волновое сопротивление Zo линии в
]/ е раз, т. е.
7 __ Zo
- ут ’
где е — диэлектрическая постоянная материала;
Zd и Zo — в омах.
Формула точна в предположении, что диэлектрик запол-
няет пространство без добавочного воздушного зазора, в дей-
ствительности уменьшение Zo меньше расчетного
Линия контура при наличии поршня становится не одно-
родной с сопротивлениями Z0->Zd->Z0 Хсм. рис 1-23,6), что
равноценно внесению в месте поршня некоторой добавочной
емкости Cg и, следовательно, понижению рабочей частоты.
При перемещении поршня от короткозамкнутого конца кон-
тура к открытому (к лампе) в четвертьволновом контуре
частота линейно уменьшается на величину, зависящую от в
материала и точности изготовления (воздушный зазор). Для
поршня из миканекса (е=7—9) длиной 25 мм на частотах
от 200 до 700 Мгц изменение частоты настройки составляет
30—40%, при этом потери быстро возрастают на участке са-
мых низких частот. Это вызвано тем, что поршень находится
у лампы в пучности напряжения, а потери в диэлектрике
пропорциональны квадрату напряжения. Этот недостаток
несущественен для работы в узких диапазонах частот, а
«преимущество диэлектрического поршня заключается в отсут-
ствии металлических трущихся контактов. К сожалению, вы-
бор подходящих материалов, — термостойких, с большими е
и Легко обрабатываемых — ограничен (миканекс, керамика).
Перекрытие диапазона, которое дают описанные поршни,
не всегда может быть использовано, так как наиболее широ-
кий дйапазон 430—440 Мгц требует относительной пере.-
стройки в /ма<с —/мин =1,06, т. е. меньше 10%. В этих усло-
виях наиболее простой является настройка сосредоточенной
переменной емкостью Один из возможных вариантов такой
настройки схематически показан на рис. 1-20,6 деталь 9, два
других — на рис. 1-24. Во всех случаях переменная добавоч-
31
ная емкость вводится в контур в месте небольшого ВЧ на-
пряжения (по рис. 1-20 и 1-24,а на конце резонатора), в
случае применения конструкции~по рис. 1-24,6"—на расстоя-
ние от короткозамкнутого конца. Зтот случай предполагает,
что общая длина резонатора равна 3/4Х и лампа включена у
Рис 1-24 Настройка сосредоточенной переменной емкостью
открытого конца. Настройка осуществляется изменением
расстояния между добавочным диском и центральным про-
водником коаксиальной системы или в случае необходимости
большой перестройки — между двумя дисками (рис. 1-24,а).
Иногда для перестройки в диапазоне (обычно на частотах
выше 1 000 Мгц) достаточно ввести в полость резонатора
только торцовую часть'винта, например Мб или М8.
Наиболее простая конструкция показана на рис. 1-24,6;
Гайка 1 (М4, Мб) надежно крепится на наружной поверх-
ности контура. Винт 2 имеет на конце дополнительную резь-
бу 3, на которой ввинчиванием снаружи крепится диск 4
конденсатора. Перед сборкой на винт 2 надевают шайбу 5, -
затем расширяющуюся пружину 6, устраняющую люфт, и
снова шайбу 5. Так как обычно приходится использовать
только один-два захода винта, то хорошо подогнанная пру-
жина не внесит механических осложнений в настройку.
Наиболее просто связь коаксиального контура с нагруз-
кой или антенной осуществляется через емкость {см. *рис.
1-20,6 детали 10, 11), при которой элемент связи —штырек
с диском — располагается в пучности напряжения Степень
связи регулируется перемещением этого элемента по отноше-
нию к среднему проводнику.
В более простом случае коаксиальный разъем с элемен-
32
том связи пропускается через втулку 12, жестка скрепленную
с наружным проводником контура. Необходимая степень
связи затем фиксируется винтом, проходящим через втул-
ку 12.
Второй характерный способ связи — через магнитное поле
резонатора — осуществляется при помощи индуктивной пет-
ли связи, всегда расположенной у короткозамкнутого конца
Рис 1-25 Способы связи с коаксиальным контуром
линии (рис. 1-25). Степень связи можно изменить скачком,
меняя размеры петли и степень связи поворотом плоскости
петли на 90°. Фиксировать нужную степень связи можно сто-
порным винтом (рис. 1-25,а).
На рис. 1-25,6 показано автотрансформаторное включение
цепи антенны при помощи общего отрезка коаксиальной ли-
нии Zi и цепи сетки с использованием длинной линии 4- Это
помогает подобрать наивыгоднейшие условия работы (напри-
мер, во входной цепи приемника). Правда, такой подбор у
(коаксиальной конструкции затруднителен и делается у опыт-
ного образца через продольную щель в наружном цилиндре
Положение отвода для определенного коэффициента
трансформации сопротивления К зависит от общей длины /0
самого резонатора. Если длина 10 равна чистой четверти вол-
ны (идеальный случай), то /С=10 получается, когда отвод
размещен на расстоянии /2=0,215 ЛД- Если общая длина /0
равна Oj5A,/4 (сильно укороченная линия), то при отводе
4=6,15Л/4 К равен 10 и т. д.
1-11. Связь лампы с высокочастотными контурами
В предыдущих разделах рассматривались условия рабо-
ты ВЧ контуров, не связанных с лампой, или когда эта связь
3 991
33
была чисто схематическая. В действительности на УКВ вза-
имная связь между этими звеньями - очень сильная! лампа
вносит в контур не только неоднородность, емкость, но и
значительные потери. С другой стороны, наибольший к. п. д.
лампы зависит и от величины резонансного сопротивления
контура, и от фазы напряжения, которое создают на электро-
дах внешние контуры. Чем выше рабочая частота, тем эти
связи критичнее.
Выше уже упоминалось о влиянии на внешний контур
неоднородности, каковой является подключенная лампа.
Важным звеном конструкции УКВ аппаратуры является
переход, или способ подключения лампы к остальной схеме.
Необходимо, чтобы этот переход не вносил больших реактив-
ных сопротивлений и потерь во внешнюю цепь. У специаль-
ных УКВ ламп, например «маячковых», этот переход уже
задан концентрической конструкцией самих выводов приме-
нительно к коаксиальным контурам.
Но в диапазонах 144 и 430 Мгц часто приходится исполь-
зовать лампы обычной пальчиковой серии со штырьковыми
выводами. Применение ламповой панельки удлиняет эти
выводы и вносит значительную неоднородность, особенно
заметную на 430 Мгц и выше. На этих частотах лучше об-
ходиться без панелек, соединяя ' лампу _непосредственно с
контуром каким-либо зажимом.
Во многих УКВ узлах встречаются разделительный кон-
денсатор и сопротивление утечки сетки. От выполнения их,
а не от величины емкости часто зависит работа подобных
схем. Если на месте разделительного конденсатора в цепи
сетки взять керамический конденсатор (типа КДК или КТК)
и подключить его к сетке лампы через панельку, то в диапа-
зоне 430—440 Мгц внешняя индуктивность будет иметь дли-
ну 50—60 мм.
Так как А/4 равна примерно 17,5 см, то за счет емкости
лампы и возникшей неоднородности действующая длина ли-
нии составляет лишь одну треть возможной длины, а это
ведет к резкому понижению добротности контура и увеличе-
нию обратной связи и рабочего напряжения.
Конструкция разделительного конденсатора Сс для лам-
пы 12СЗС (LD1) показана на рис. 1-26. Лампа имеет по два
жестких вывода как сетки, так и анода (рис. 1-26,а) и по-
этому контур между ними удобно сделать в виде плоской
линии из полоски меди шириной 10—12 мм и толщиной 0,8—
1,0 мм (деталь 1 на рис. 1-26,6).
На концах полосок делают по два желобка 2 глубиной
0,5 и поверх них накладывают полоску 3 из бронзы тол-
щиной 0,3—0,35 мм, в которой тоже выдавливают по два
желобка, и закрепляют на линии двумя тонкими заклепка-
ми 4,
34
После этого лампу 12СЗС можно с торцовой стороны'
вставить в получившиеся зажимы-гнезда. Торцовую часть
линии, к которой подсоеди-
няется сетка лампы, отре-
зают на расстоянии 15 лип и
затем присоединяют к ли-
нии снова, но через про-
кладку 5 из слюды. Соеди-
нение это проще сделать с
помощью двух двухмилли-
метровых винтов 6 через
изолирующие шайбы.?.
Таким образом, между
полосками 1 и 3 образуется
конденсатор Сс емкостью
60—80 пф, причем одновре-
менно используется эластич-
ная система зажимов для
подключения лампы. Одно-
родность линии контура не
нарушается.
В результате длина
внешней линии составляет
125—130 мм, т. е. укороче-
ние по сравнению с АД толь-
Рис. 1-26. Конструкция разделитель-
ного конденсатора
ко на 40—50 мм. Получает-
ся такая добротность контура, что генератор, собранный на
430 Мгц, работает .устойчиво при напряжении 10—15 в.
Лампа, кроме внесения в контур большой собственной
емкости, вносит и значительное затухание.
Измерения показывают, что в диапазоне 400—700 Мгц у
добротного коаксиального контура (диаметр 70 мм, длина
370 мм)< с лампой типа ГИ11Б общие относительные потери
в процентах распределяются так:
привносимое сопротивление потерь лампы . . 64
контакты поршня контура ...... 19
цилиндрические поверхности контура ... 14
торцовые части контура ....... 5
. Следовательно, больше половины всех потерь создает
лампа, затем идут потери от контактного поршня (или ме-
ста короткого замыкания — пайка) и, наконец, потери, опре-
деляемые состоянием цилиндрических поверхностей контура.
Разные типы ламп по-разному шунтируют внешний коле-
бательный контур, понижая его резонансное сопротивление
еще до того, как вся система (например, генератор УКВ)]
нагружается на полную нагрузку,
3*
а*
Парализовать это влияние можно созданием более каче-
ственных ВЧ контуров с таким резонансным сопротивлением,
чтобы оно после всех нагрузок еще-с достаточным запасом
обеспечивало оптимальное сопротивление нагрузки /?опт для
генераторной лампы, а также подключением самой,лампы
только к части ВЧ контура по автотрансформаторной схеме.
ГЛАВА ВТОРАЯ —_________
ОСНОВЫ. КОНСТРУКЦИИ УКВ УЗЛОВ
В главе рассматривается работа вспомогательных узлов
и деталей УКВ аппаратуры (развязывающие фильтры и пе-
реходные цепочки, экранировка, принципы монтажа и т. д.).
На рис. 2-1 показана обобщенная схема генератора или уси-
лителя ВЧ. В такой схеме на УКВ диапазоне действующие
величины емкостных, ин-
дуктивных и даже оми-
ческих сопротивлений
деталей сильно зависят
от частоты: такие дета-
ли, как блокировочные
конденсаторы, ВЧ дрос-
сели и даже провода
монтажа, являются не
однозначными, а слож-
ными цепями. Так, на-
пример, трубчатый кера-
мический конденсатор
КТК емкостью 51 пфпри
длине соединительных
Рис. 2-1. Схема УКВ генератора
(усилитель ВЧ)
проводов 2X9 мм яв-
ляется последователь-
ным резонансным конту-
ром на частоте 155—
166 Мгц. На частотах около 50 Мгц он еще работает как
емкость, а на частотах выше 150—160 Мгц — как все воз-
растающая индуктивность. Следовательно, включение такого
конденсатора на место С4 (рис. 2-1) создает ненормальные
условия работы всей цепи анод — сетка — катод на часто-
тах, близких к 150 Мгц.
II-1. Развязывающие конденсаторы
Емкость развязывающих и фильтрующих конденсаторов
должна быть такова, чтобы ее реактивное сопротивление
37
woo
woo
\800
\100
500
too
300
200
JOO
W0„
80
70
60
50
60
30
20
JO
’/у//////
' ' 'Сопротивление хс., ом
0.J ' 1.0 10
Рис. 2-2. График для расчета реактивных сопротивлений конденсаторов
Хс= —— было бы в 10—100 раз меньше, чем„сопротивление
Са>
последовательной цепи, т. е. определяется необходимой сте-
пенью фильтрации. На рис. 2-2 приведены значения величин
реактивных сопротивлений конденсаторов в широком диапа-
зоне частот. Приведенные величины конденсаторов в преде-
лах от 50 до 1 000 пф достаточны для блокировки в диапа-
зоне 144 Мгц и выше по частоте во всех ВЧ блоках и цепях,
т. е. на месте С%, Сз, С7, С8 (см. рис. 2-1). Значения емкости
таких конденсаторов в промежуточных каскадах передатчи-
ков, усилителей ПЧ с fnp =1,6—г-12 Мгц лежат в пределах от
2 000 до 10 000 пф.
Особый подход необходим только при выборе емкости
блокировочного конденсатора Ci в цепи экранирующей сетки
пентодов или тетродов, так как его минимальная емкость
определяет допустимую степень обратной связи на управля-
ющую сетку той же лампы за счет несовершенства этой
блокировки. Наименьшее значение Сг не зависит от пара-
метров ВЧ усилителя и определяется только внутрилампо-
выми емкостями. В табл. 2-1 приведены ориентировочные
значения Ci для некоторых ламп, применяемых в усилите-
лях ВЧ и ПЧ УКВ приемников.
Таблица 2-1
Тип
лампы
6ЖЗ 6Ж4 6Ж8 6КЗ
6К4 6Ж1Б 6ЖШ 6ЖЗП 6Ж4П 6Ж5Б
Емкость
пф .
50 000 9 200
21 000 35 000 30 000 1 500
1 000
1000
28000 1 200
6Ж5П 6Ж9П 6ЖПП 6К4П 6П9
1600 2 200 2 500 20 000 4 000
Приведенные данные относятся к условиям работы кас-
када с максимальным устойчивым усилением. При значи-
тельно меньшем усилении величина Ci также уменьшается.
Необходимо напомнить, что блокировку экранирующей и
защитной сеток всегда необходимо соединять с корпусом
прибора, а не с катодом лампы, так как в последнем случае
возникает дополнительная цепь обратной связи анода и сет-
ки Ci через емкости блокирующих конденсаторов и емкость
входа.
Иногда в цепь экранирующей сетки вводится дроссель
'Др5, его индуктивность порядка 0,01 мкгн. Наматывается он
39
в виде бескаркасной катушки из провода диаметром. 1 мм,
диаметр катушки 4—б мм, число витков 4—5. В ВЧ усили-
телях такие дроссели нередко вводятся в экранирующие сет-
ки и других ламп с целью уменьшить влияние индуктивности
в цепи катода и повысить входное сопротивление лампы.
П-2. Высокочастотные дроссели
Дроссели применяются в качестве элементов развязыва-
ющих фильтров и должны наиболее эффективно преграж-
дать пути проникания токов ВЧ в источники питания и со-
седние каскады.
ВЧ дроссели характеризуются: величиной индуктивно’сти
и собственной емкостью; максимально допустимым значе-
нием постоянного тока; типом намотки и размерами. Ориен-
тировочно индуктивность дросседей должна быть в 10—100
раз больше индуктивности контура, к которому они подклю-
чены. На. диапазоне 28 Мгц и выше нужные величины индук-
тивности можно получить с цилиндрическими катушками
малого диаметра при намотке тонким проводом (0,05—
0,10 мм). Катушки малого диаметра имеют малую собствен-
ную емкость рассеяния по отношению к соседним деталям.
Емкость Се (см. рис. 2-1) влияет на собственную частоту
дросселя и его качество за счет значительных потерь в слож-
ном диэлектрике емкости Се (эмаль провода, воздух и посто-
янная е каркаса). Емкость рассеяния дросселя можно умень-
шить, применяя короткие цилиндрические намотки. Длину
намотки обычно берут в пределах от двух до четырех диаме-
тров D каркаса: катушки короче 2D имеют недостаточную
индуктивность, у катушки длиннее 4D степень фильтрации
не улучшается, так как значительно возрастают емкости рас-
сеяния.
Для получения достаточной индуктивности при малых D
необходимо намотку вести самым тонким йроводом диамет-
ром от 0,05 до 0,1 лш.
При нагрузке 0,4 вт!см2 на сантиметр поверхности про-
вода его-температура повысится примерно на 100° Сщо отно-
шению к окружающей и в этих условиях провод диаметром
0,1 мм можно загрузить током до 380 ма, а* провод 0,05 мм
при тех же условиях током 140 ма. Эти данные равнозначны
для правильно сконструированных дросселей (—=2—4),
т. е. таких, у которых собственная частота близка к первому
резонансу. На рис. /2-3,а показано значение сопротивления
дросселя в зависимости от частоты (благодаря наличию рас-
пределенной емкости дроссель резонирует на многих часто-
тах). На частотах, близких к первому резонансу (точка а),
сопротивление максимально — дроссель является запираю-
40
Рис. 2-3. a — резонансная кривая ВЧ дросселя;
б — распределение тока и напряжения на ВЧ дросселе;
в, г, д — конструкция ВЧ дросселей
щим для токов высокой частоты. На частотах, близких к ми-
нимуму (точка,б), дроссель работает как последовательный
контур, создающий удобные условия для прохождения токов
ВЧ в вспомогательные цепи приборов.
В таких условиях работы обычно дроссель «горит» пол-
ностью или выгорает одна секция — именно та, на которую
попадают условия последовательного резонанса. Это положе-
ние становится более понятным, если дроссель представите
как линию с распределенными L и С (рис. 2-3, а и б). Пер-
вому резонансу соответствует четвертьволновая длина линии,
имеющая в точках аа большое .входное сопротивление.
Рис. 2-3,в поясняет включение такого дросселя в децимет-
ровом диапазоне. На рис. 2-3,г показано конструктивное
выполнение такого дросселя для частот около 1500 Мгц,
В качестве материала использована гильза № 32.
Если размеры дросселя получились такие, что для дан-
нрйластоты он работает и в области второго резонанса (точ-
'41
кав на рис. 2-3,а), то его входное сопротивление уменьшает-
ся и, кроме того, в каком-то сечении каркаса дросселя /?Вх
имеет наименьшее значение (условие последовательного ре-
зонанса /=%/2) и появившаяся здесь пучность тока
(рис. 2-3,а) может повредить дроссель или его секцию
(рис. 2-3,6). На рис. 2-3,6 показаны наиболее рациональные
типы намоток для промежуточных каскадов УКВ передатчи-
ков для частот от б—8 до 30—40 Мгц; на более высоких
частотах следует применять дроссели с цилиндрической на-
моткой. Расчет таких дросселей можно вести по графикам,
приведенным на рис. 2-4 и 2-5 для частот от 40—50 до
1 000 Мгц. По графику рис. 2-4 определяют значение вспо-
и аметр пробода, мм
Рис. 2-4. График для определения/7®
могательной величины Fo, которая связывает значение диа-
метра провода и конструктивные размеры дросселя соотно-
шением длины намотки к диаметру — =2, 3, 4. Рабочая ча-
стота дросселей лежит в области первого резонанса и опре-
деляется значением Fo и диаметром каркаса, т, е.
где D в мм, fo—в Мгц.
42
Пример. Для третьего телевизионного Канала f&=80 мгц
берем провод диаметром 0,1 мм, — =3, Fo по графику бу-
дет равно. 1 570.
D = = И 19,63 =4,5 мм,
т. е. диаметр 4,5 мм, длина намотки /=30=3X4,5=13,5 мм
проводом 0,1 мм. Расчет по графику действителен для про-
вода с эмалевой изоляцией и плотной намотки виток к витку.
Рис. -2-5. График для р?гп₽тя ВЧ ппги-срлрй
Для некоторых любительских диапазонов на рис. 2-5 при-
веден график для определения диаметров дросселей D исхо-
дя из диаметра провода и соотношения Из графика для
частоты 145 Мгц для провода 0,1 мм и соотношения =4
диаметр дросселя получается 3 мм и, следовательно, длина
намотки 4x3=12 мм. При намотке иет необходимости счи-
тать витки, надо следить за плотной намоткой виток к витку
и общей ее длиной.
Дроссели в цепи нажала. На рис. 2-1 показаны еше два
дросселя: в цепи катода Др\ и нити накала Др2- Первый
может быть или запирающим дросселем и тогда он изготав-
ливается так же, как и дроссели в цепи анода (см. выше),
или дополнительной индуктивностью, которая определяет
43
фаау обратной связи, в этом случае Др\ имеет небольшое
числов витков, подбираемое опытным путем.
Дроссель в цепи накала Дрг должен препятствовать про-
никанию ВЧ токов в цепь накала, попадающих в нее через
емкость катод — подогреватель, величина которой бывает от
3 до 10 пф. Из-за наличия этой емкости значительное ВЧ
напряжение из цепи начала попадает в цепь управляющей
сетки лампы и, следовательно, в цепи накала может возник-
нуть значительная паразитная обратная связь. Защитные
дроссели в цепи накала отличаются от предыдущих тем, что
они должны пропускать значительные токи накала одной или
нескольких ламп. В тех случаях, когда катод и цепь накала
должны иметь наименьший ВЧ потенциал, их подключают к
шасси или развязывающему конденсатору С2 через «полу-
волновые» дроссели, у которых общая длина провода при-
мерно равна Х/2 для данного диапазона и настройка соот-
ветствует полуволновому резонансу отрезка линии (см.
рис. 2-3,6, отрезок аа—вв). Расчет таких дросселей ведется
пр формулами
ПК
128Х.
0,0213D3!
d=/0,57H>.
где D — диаметр каркаса в мм',
d — диаметр провода в мм\
А — длина рабочей волны в м;
п— число витков;
/н—ток накала в обмотке в а.
В расчетах принято, что длина намотки дросселя равна
утроенному диаметру, т. е. =3 во всех случаях, например
для /=100 Мгц, А=3 м, D=8 мм, 1=24 мм.
128-3 ла
п =------= 48 витков;
8
0.0J13-82 п .,
d = _!------=0,45 мм’,
3
d = V"OJ7^ = 0,45; /н= =0,4 а.
0,5
Можно, конечно, вести расчет и в обратном порядке: за-
давшись по току /я величиной диаметра провода d, затем для
44
рарочеи длины л определить сначала диаметр и дросселя, а
затем число витков.
Для двухметрового диапазона при 0=8 мм, л=32, 1 =
= 24 мм, провод d=0,61, /н=0,72 а.
Запирающие дроссели, препятствующие прониканию ВЧ
куда-либо по цепи накала или катода, ставятся там, где
катод должен находиться под токами ВЧ (в каскодных схе-
мах, в фильтрах накала, многоламповых ВЧ усилителей
и т. д.). Длина провода для таких дросселей Х/4, а диаметр
D дросселя подбирается так, чтобы длина намотки равня-
лась утроенному диаметру D.
Тогда можно написать:
, 0,03360»
а =---------.
х
Так, например, в каскодной схеме для частоты 1.44 Мгц
(второй триод лампы имеет ток накала 7н = 0,5 а) получим:
d = У 0,5-0,5 =0,5 мм;
rfX 0,5-20 » .
D2=------- — —------- =5,4 шг,
0,0336 '3-36-10-2
I = 3D = 16,2 мм; п~— 30.
*
Намотку описываемых дросселей ведут виток к витку
проводом с эмалевой изоляцией.
П-З. Сопротивления на высоких частотах
В обобщенной схеме на рис. 2-1 показаны сопротивления
/?2 и Я3, находящиеся как под постоянным, так и пере-
менным напряжением. Оба напряжения уменьшают номи-
нальное значение сопротивлений. Уменьшение сопротивления
при постоянном" токе тем больше, чем выше напряжение и
меньше номинальная мощность сопротивления и в основ-
ном обусловлено температурным режимом работы сопротив-
ления.
Уменьшение сопротивления под действием ВЧ напряже-
ний объясняется наличием параллельной, шунтирующей ем-
кости между отводам# сопротивления и зернистой структу-
рой мастичного сопротивления. Величина этой емкости ко-
леблется от 0,1 до"1,0 пф в зависимости от типа сопротивле-
ний. Если в среднем считать, что эта емкость равна 0,5 пф,
то благодаря ее влиянию общее сопротивление цепи из /? и
С с повышением частоты и номинального значения сопротив-
ления будет резко падать. Для примера можно указать, что
на частоте 3,3 Мгц действующее значение сопротивления в
45
500 ком будет на 20% ниже номинального. На частотах 33 й
330 Мгц величина сопротивлений в 50 и5 ком будет также
соответственно меньше номинального на 20%. Следователь-
но, действующие значения сопротивления и /?2 могут не
только очень значительно отличаться от предполагаемой ве-
личины, но и создавать добавочные пути утечки и добавоч-
ные паразитные контуры. Вот почему на УКВ бывает полез-
но ставить малогабаритный дроссель Др3 перед сопротивле-
нием /?з. Такое включение /?3 полезно, например, в сверх-
регенеративных схемах, но не всегда осуществимо для
других схем.
П-4. Фильтрующие цепи
Современные усилители. ВЧ в диапазоне УКВ дают уси-
ление от единиц до сотен раз, а в усилителях ПЧ с /пр 3—
30 Мгц усиление доходит до миллиона раз. В таких много-
каскадных схемах с большой разницей уровней входных и
выходных цепей всегда существует опасность паразитных
обратных связей как по цепям источников питания (накалу
и анодно-экранным), так и путем электрических и магнит-
Рис. 2-6. а — схема фильтра по цепи
иакала; б — монтаж фильтра'
ных наводок. Первые устраняются путем введения фильт-
ров или фильтрующих ячеек, последние — системой экрани-
ровок каскадов, рациональной конструкцией и монтажом.
В УКВ аппаратуре используются как LC, так и RC ячейки
фильтвов. И также малозвеньевые фильтры.
46
На рис. 2-6 и 2-7 показаны две основные цепи многолам-
повых устройств, в которые приходится вводить фильтры, и
их монтаж. Такое включение фильтров может оказаться не-
обходимым, начиная с частот 3 Мгц и выше. Способ фильт-
Рис, 2-7, а — схема фильтра по анодно-экранным цепям;
б — монгаж фильтра
радии паразитных связей в цепи накала, показанный на
рис. 2-6, наиболее совершенен и с его помощью осуществ-
ляется одновременно несколько развязок- заземление одного-
вывода накала каждого каскада значительно ограничивает
возможность связи входного и выходного каскадов; цепи
накала отдельных ламп разделены последовательно вклю-
ченными дросселями, так что степень фильтрации тем луч-
ше, чем дальше отстоят лампы друг от друга; включение
блокировочных конденсаторов Ci, С% С3 может улучшить
фильтрацию каждого звена в несколько раз.
Применение всех этих мер зависит от рабочей частоты и
общего коэффициента усиления: на частотах ниже 3 Мгц
47
можно обойтись без дросселей, на частотах от 10—15 Мгц
разделять дросселями только пары ламп, т. е. исключая
дроссели Дрь Др3 из схемы рис. 2-6,а. Наконец, часто бы-
вает выгодно отказаться от блокирующих конденсаторов, за-
нимающих много места в монтаже каскадов, но оставить
междукаскадные дроссели.
На рис. 2-6,6 показано размещение элементов фильтра.
Дроссели удобно наматывать на каркасах, используя" для
этой цели сопротивления типа ТО, рассчитанные на мощ-
ность рассеивания 0,5 вт, или магнетитойые сердечники.
Практически такую фильтрацию приходится делать лишь у
специальных усилителей ,ПЧ частоты для УКВ приемников
и для высокочастотных усилителей, (удвоенная каскодная
схема на 144 Мгц или двух-трехкаскадные усилители с за-
земленной сеткой на частотах выше 100 Мгц).
Наиболее эффективная система фильтрации анодных и
экранных цепей питания дана на рис. 2-7. При низком анод-
ном напряжении напряжения на анодах и экранирующих
сетках могут быть одинаковыми или напряжение на аноде
даже несколько ниже. В таких условиях могут быть общи-
ми и развязывающие цепи, что значительно упрощает кон-
струкцию. RC ячейками разделены все каскады и степень
связи тем меньше, чем дальше отстоят они друг от друга.
Значения R и С ячеек подбирают так: наименьшее значение
емкости выбирают по табл. 2-1, а величину сопротивления
R — исходя из допустимого падения,напряжения, она колеб-
лется в пределах от 100 до 1 000 ом. Отдельное питание эк-
ранирующих сеток (пунктир на рис. 2-7,а) преимуществ не
дает, кроме более широкого диапазона изменений напряже-
ний на сетке. На рис. 2-7,6 показана наиболее рациональная
монтажная схема развязывающих фильтров.' Точку подклю-
чения конденсаторов С/ С%, Сз к шасси не следует объеди-
нять с какими-либо другими заземляемыми деталями.
П-5. Экранирование
Наводки и паразитные связи в приборах, помимо цепей
питания, могут возникнуть за счет прямой связи электриче-
ским или магнитным полем и с помощью случайных прово-
дов и промежуточных деталей, создающих аналогичные
связи.
Связь электрическим полем является емкостной связью,
и опасность ее возникновения появляется между точками с
высоким ВЧ потенциалом (анодные и сеточные цепи) я в
цепях с большими входными сопротивлениями (цени управ-
ляющих сеток), нричем связь эта сказывается тем сильнее,
чем выше рабочая частота.
Сильная емкостная связь, например, возникает в ’таких
48
конструкциях (рис. 2-8,а), где провод входной цепи проходит
вблизи выходных цепей (емкость Сг), отсутствуют экраны
на лампах (емкость Ci) или возникают паразитные емкости
Сз, С4 на различные провода и детали. Степень связи по-
средством электрических силовых линий определяется раз-
Рис 2-8 а — схема возникновения емкостной связи; б — связь нз-за
разности потенциалов между отдельными точками шасси
ностью потенциалов между точками А и Б (рис. 2-8,6). Яс-
но, что степень связи определяется и расстоянием между А
и Б и положением их относительно корпуса и цепью схемы
(анод, сетка), к которым они относятся. На рис. 2-8,6 пока-
зано также, как такие связи обнаруживаются if ликвиди-
руются. Для этого надо прервать силовые линии между точ-
ками А и Б внесением какого-либо металлического экрана.
Наличие связи проявляется изменением усиления, появлени-
ем свистов и т. д. ,
Экранирующие перегородки обычно достаточно ставить у
первой и последней лампы конструкции, но условием их на-
дежной работы является надежное соединение перегородок
с основным корпусом шасси Лучшим способом является
пайка экрана к кожуху или шасси или соединение на вин-
тах. Крепление перегородок заклепками в узких шасси дает
ненадежные контакты. Щели, возникающие в экранах, мо-
гут сами быть источниками разности потенциалов. В тех
4 Заказ 221
49
случаях, когда приходится применять экранировку проводов,
несущих большие ВЧ токи, она будет совершенна только в
том случае, если экран (обычно гибкий) по всей длине сое-
динен с корпусом прибора.
Наводки и связи, создаваемые в аппаратуре магнитными
полями, обнаруживаются легче, так как они обычно созда-
ются полем разных катушек
Рис. 2-9 Экранировка катушки
проводами с большими ВЧ
токами. Избавиться от на-
водок можно экранировкой
источника поля, т. е. ка-
тушки или всего контура,
сплошным металлическим
экраном из немагнитных
материалов. Качество экра-
нировки зависит как от
удельного сопротивления
материала, так и от надеж-
ного соединения экрана в
местах его стыка с основ-
ным шасси. Хороший стык
с дном экрана (рис. 2-9)1
легче получить у цилиндри-
ческих экранов. Не следует
использовать шасси в каче-
стве дна экранов, так как
замыкающиеся в нем токи ВЧ могут быть источником связи
с соседними узлами. Экран вносит в контур дополнительное
затухание, т. е ухудшает добротность и, кроме того, умень-
шает индуктивность. Это заставляет выбирать диаметр экра-
на Da и его высоту Нэ. Индуктивность уменьшается пример-
но на 10% лишь в том случае, если диаметр экрана равен
удвоенному диаметру катушки, т. е. Da = 2d, и торцовые ча-
сти намотки катушки отстоят от дна на половину диаметра
катушки. Затухание в такой конструкции увеличивается то-
же примерно на 5—10%. Потери, вносимые экранами, зави-
сят также от состояния поверхности экрана — она должна
быть ровной и гладкой.
Наводки и связи за счет магнитного поля можно снизить,
увеличив расстояние между катушками или ориентируя их
взаимно-перпендикулярно. Частичная экранировка получает-
ся при расположении катушек с разных сторон шасси.
II-6. Принципы построения приборов
В УКВ диапазонах часто приходится применять аппара-
туру, получаемую путем сложения нескольких самостоятель-
но действующих единиц. Так, например, строятся конверте-
ры или приставки к какому-либо действующему связному
приемнику; в передатчиках на 430—440 Мгц часто в каче-
/
50
стве задающего генератора полностью используется дейст-
вующий передатчик на 144 Мгц и т. д. Для стационарной
УКВ аппаратуры такое решение прежде всего экономично,
дает большую гибкость в выборе конструкций для отдель-
ных диапазонов, менее требовательно в отношении материа-
ла и деталей и потому быстрее осуществимо.
Рис. 2-10. Компоновка конвертеров
н связного приемника
Такая блочная система наиболее рациональна и с элект-
рической точки зрения, так как возможные паразитные цепи
обычно'получаются несложными и замкнутыми внутри са-
мого блока. Идею блочной системы поясняет рис. 2-10, на
котором в блоке I объединены три самостоятельных конвер-
тера-блока на 28, 144 и 425 Мгц. Однотипный выход по ПЧ
подается кабелем на вход блока II, в котором собраны уси-
лители ПЧ и НЧ, а также второй гетеродин, индикатор поля
(S-метр) и источник питания. Переключение диапазонов осу-
ществляется только переключением цепей накала и выхода
ПЧ. В качестве, блока II обычно применяются связные при-
ёмники.
Для частот до 200 Мгц принципы построения конструк-
ций можно обобщить следующим образом. Приборы необхо-
димо монтировать на прямоугольных вытянутых электриче-
ски замкнутых шасси П-образного типа. Отдельные ВЧ кас-
кады располагают всегда вдоль продольной оси. В этом
случае расстояние между первым и последним звеньями наи-
большее и связь между ними может быть сведена к мини-
муму.
Детали отдельных каскадов располагают вокруг лампы
так, чтобы наводки с них на шасси были минимальны и
4*
51
кратчайшим путем замыкались внутри своего каскада на
общий электрод. Некоторые детали, например ВЧ контуры,
связывающие конденсаторы и т. д., соединенные с анодами
или управляющими сетками ламп, надо располагать между
лампами и тут же их развязывать по ВЧ. -Детали, связан-
ные с цепями экранирующих сеток, катода и точки их раз-
вязок, а также вспомогательные точки заземления накала и
защитных сеток наиболее целесообразно располагать вблизи
панельки в пространстве, перпендикулярном направлению
продольной оси.
II-7. Материалы для конструкций
Наиболее часто для конструкции шасси, экранов, кожухов
и т. д. используют алюминий, латунь, медь, а также кадми-
рованную, оцинкованную или луженую сталь. Так как через
шасси замыкаются ВЧ токи отдельных узлов и каскадов, то
важно, чтобы поверхностное сопротивление материала было
малым и постоянным. Наименьшее поверхностное сопротив-
ление имеют медь и алюминий. Однако медь очень быстро
окисляется на воздухе и обладает очень большой теплоем-
костью, что затрудняет пайку блоков и монтажных цепей.
Алюминий также окисляется и, кроме того, не поддается пай-
ке при сборке узлов и точек заземления, а прижимные кон-
такты на алюминии могут со временем стать причиной не-
устойчивой работы прибора.
В любительских условиях для малых ВЧ блоков, конвер-
теров и т. д. наиболее подходящим материалом является
тонкая латунь (0,8—1,2 мм) и луженая жесть толщиной
0,4—0,6 мм. Эти материалы легко паять, а так как шасси
обычно делается замкнутым и с экранирующими перегород-
ками между отдельными каскадами, то даже тонкий мате-
риал (0,3—0,5 мм) дает достаточную жесткость каркаса.
Исключением является блок задающего генератора на более
низких частотах, где необходима большая техническая же-
сткость всей конструкции.
На рис. 2-11,а показана конструкция замкнутого шасси
из тонкого материала. Оно состоит из продольного П-образ-
ного желоба 1 и торцовых щек 2, впаянных в желоб. Нуж-
ное количество перегородок 3 впаивают внутрь желоба, шас-
си закрывают дном одним из способов, схематически пока-
занных на рис. 2-11,6.-Кромку 4, отогнутую наружу желоба/
и боковых щек 2, прижимают ко дну болтами, если толщи-
на дна будет 1^1,5 мм, или крепят при помощи вспомога-
тельных прижимных полосок, в которых сделана резьба.
Наконец, одновременно можно крепить при помощи U-об-
фазного зажима, а после окончательной настройки пропаять
тонкое дно с кромкой щасси. Загиб кромки 4 внутрь шасси
-52
^показан пунктиром) очень усложняет конструкцию и не да-
ет надежного контакта.
Часто все шасси делают из одного куска металла по раз-
метке, показанной на рис. 2-11,е. Такая конструкция требу-
ет точного загиба кромки 2 в щеках / и дополнительного
приспособления для загиба щек 1 внутрь желзба, образован-
ного боковинами 2. Это не только трудоемкая работа, но
Рис. 2-11. Конструкция шассн из тонкостенного материала
обычно и очень неточная, так как появляются перекосы,
люфт в углах, неплотное прилегание дна и т. д. Все это сни-
жает экранирующие качества' шасси. Конструкция по
рис. 2-11,а требует специальной болванки для изготовления
загибов у щек, но она необходима и для изготовления пере-
городок.
На рис. 2-11,а показаны специальные лепестки 5, кото-
рые вырубают из материала шасси и загибают внутрь или
наружу шасси. К таким лепесткам, расположенным в не-
скольких местах вокруг ламповой панельки, припаиваются
заземляемые концы деталей ВЧ схемы. Пайка непосредствен-
но на шасси требует очень значительного разогрева всего
шасси и часто дает ненадежный контакт. Монтажные лепе-
стки легко пробивают специальным пробойником овальной
формы с одной скошенной гранью (рис. 2-11,г). Под место
пробоя подкладывают кусок мягкого деоева или пластинку
из олова.
Описанный закрытый тип шасси создает некоторые труд-
ности при монтаже, так как доступ к отдельным деталям в
53
глубине шасси, за перегородками, затруднителен. Поэтому
применять его следует лишь в тех случаях, когда есть опас-
ность самовозбуждения, например в ВЧ усилителях на трио-
дах и т. п. В тех случаях, когда отдельные звенья нрибора
работают на разных частотах, удобнее применять плоское
шасси в виде гладкой продольной* пластины, на которой
«в линейку» монтируют отдельные узлы схемы. При такой
конструкции узлы становятся доступными и значительно об-
легчается монтаж. После сборки все узлы, расположенные
под шасси, закрывают металлической коробкой, сделанной,
например, по рис. 2-11,а.
в======= ГЛАВАТРЕТЬЯ
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ ДЛЯ УКВ
111-1. Характерные параметры электронных ламп на УКВ
Как известно, усиление и колебательная мощность лампы
с повышением частоты значительно уменьшаются. Объяс-
няется это ро’стом потерь в самой лампе, повышением вред-
ной роли внутриламповых емкостей, уменьшением входного
сопротивления /?вх лампы, увеличением роли эквивалентного
сопротивления шума /?экв и некоторыми другими явления-
ми. На рис. 3-1 показаны
основные, неотъемлемые
величины, связанные с
работой лампы на УКВ.
На низких частотах
внешние электрические
цепи, подключаемые, на-
пример, к зажимам АВ,
CD, и лампы могут быть
совершенно раздельны-
ми. При высоких часто-
тах часть колебательных
контуров входит в кон-
струкцию самой лампы,
Рис. 3-1. Полная схема лампы в диапа-
зоне УКВ
так как даже очень малые реличины междуэлектронных ем-
костей С ас, Сск, Сакмогут составлять' значительную и даже
основную часть емкости, необходимую для получения резо-
нанса во внешней цепи.
Совокупность индуктивностей электродных выводов Аа,
Lc, LK и междуэлектродных емкостей может приводить к
возникновению паразитных резонансных контуров и колеба-
ний, значительно усложняющих работу генераторов на СВЧ.
Вредное влияние на работу имеет индуктивность вывода
общего электрода в усилительных схемах. Например, индук-
тивность вывода катода L... «являясь обшей для токов как
55
входной, так и выходной цепей, создает условия обратной,
связи по этим цепям и, кроме тог©, понижает входное сопро-
тивление Рвх самой лампы. Индуктивность выводов входит
также полностью во внешние резонансные цепи, часто вно-
ся значительную неоднородность в конструкцию контура в
ухудшая тем самым его параметры.
II1-2. Геператорпые и усилительные лампы
В режиме генераторов с самовозбуждением и усилите-
лях мощности существенно влияние следующих параметров:
1. Крутизна S — это единственный параметр ламп, кото-
рый почти не зависит от частоты, определяет величину не-
обходимого возбуждения.
2. Внутриламповые емкости Сса, Сск> Сак, определяющие
как величину обратной связи, так и предельную резонанс-
ную частоту схемы, а также величину резонансных сопро-
тивлений контуров.
3. Мощность рассеяния на аноде Рар , определяющая ве-
личину возможной полезной мощности Рг ВЧ каскада, так
как, задавшись к. п.д. (г] = 0,4-*- 0,6 для любительских усло-
вий на УКВ), ее Можно определить из условия:
Ра~\~Рг=-Ро> ~
где Ро — величина подводимой мощности, вт;
Рй — мощность рассеяния не только на аноде, но и об-
щая мощность потерь во всей конструкции лампы
(см. ниже).
Значение Ра приводится в справочниках для многих
усилительных ламп, которые можно использовать и в про-
межуточных каскадах УКВ передатчиков.
4. Сопротивление нагрузки Рое дает значение наивыгод-
нейшего нагрузочного сопротивления, при котором лампа от-
дает наибольшую полезную мощность Рг. Для ламп, рабо-
тающих в УКВ диапазоне, оно должно быть малым, так
как только в этом случае можно получить высокий к.п.д.
промежуточного контура. Значение Рое можно приблизи-
тельно определить из выражения:
Рое 0,4 ,
0 Рт
где Еа —напряжение на аноде, в;
Pt —колебательная мощность, отдаваемая лампой на
данной частоте, вт;
Рое—сопротивление, ом\
Из формулы следует, что целесообразнее на УКВ при-
менять лампы, работающие п£и низких Еа, но с повышен-
56
ным использованием их по току. Этим условиям отвечают
многие современные тетроды и пентоды.
5. Понижение анодного напряжения для УКВ ламп необ-
ходимо потому, что с повышением частоты возникают до-
полнительные ВЧ потери в самой конструкции ламп. За счет
мощности потерь значительно ухудшается общий темпера-
турный режим лампы и она может выйти из строя от пере-
грева. При этом уменьшается полезная мощность Р г во
внешней колебательной цепи. Например, для лампы ГУ-50
при А=6,5 м и £а =1000 в высокочастотная мощность, разви-
ваемая лампой, равна Рг=95 вт, а колебательная мощность
во внешней цепи Ро только Рк = 80 вт, т. е. потеря составляет
15 вт. Так как в данном случае подводимая мощ-
ность по аноду Ро=Ь2О вт, то общая потеря Рпот = Ра —Рк—
= 120—80=40 вт распределяется на тепловые потери на ано-
де Рл =25 вт и в самой конструкции Ра = 15 вт. Эта мощ-
ность составляет, следовательно, значительную часть общих
потерь (15 из 40 вт). Соотношения еще больше ухудшаются
при повышении частоты.
Все приведенные ограничения и особенности необходимо
учитывать при подборе ламп для промежуточных каскадов
УКВ передатчиков из числа приемо-усилительных ламп.
Специальные УКВ лампы, например ГУ-32, ГУ-29 и т. д., в
пределах их рабочих частот имеют более благоприятные
энергетические соотношения. ГУ-32 при Х=1,5 м, £=500 в
развивает мощность Рг = 29 вт, отдает в цепь Рк = 26 вт, т. е.
потери только Ра =3,0 вт. Для'ГУ-29 при таких же условиях
£/=103 вт, Рк =87 вт, т. е. Ра=16 вт, что, конечно, несрав-
нимо с возможностями ГУ-50 на этих частотах. Все приве-
денные мощности относятся к телеграфному режиму.
6. Мощность возбуждения имеет характерные особенно-
сти на УКВ. На коротких волнах Х=50 м ГУ-50 потреб-
ляет по цепи управляющей сетки Рс=0,5 вт, а развивает
мощность в анодной цепи Рг=95 вт. Та же лампа на Х=
= 2,5 м требует Рс = 4,0 вт и отдает только Рг=40 вт. Эти
дополнительные потери мощности в цепи управляющей сет-
ки вызваны увеличением активного сопротивления Рвх за
счет влияния индуктивности LK в цепи катода ламп и неко-
торых других причин. Рвх оказывается включенным парал-
лельно в цепь сетки и величина его уменьшается обратно
пропорционально квадрату частоты {т. е. в девять раз при
переходе от 144 Мгц на 432 Мгц) и соответственно возра-
стает необходимая мощность возбуждения. Вот почему ча-
сто в УКВ передатчиках в предоконечном и оконечном кас-
кадах ставят однотипные лампы.
Это справедливо также потому, что на УКВ более эко-
номичная работа получается при малом угле отсечки, требу-
ющем большого напряжения возбуждения.
57
ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ
Таблица 3-1
Тип лампы S, ма/в V усг‘ 1а,ма /С2, «а ^ао/ ^са» впг Рк. вт Св*,пф Свых'"* Спр- п$ ^макс> Мгц
6Н6П 11 120 —2 30 4,8 2,0 4,4 2,0 3,7 3001
12СЗС 3,0 -2002 — 308 — 5,0 0,3* 1,55 0,65 1,15 1500
6С5Д 4,75 3002 — — 258 — 6,5 35 2,35 0,05 1,3 3370
6С11Д 6,5 1502 — — — — 3,6 — 2,5 0,1 1,7 1700
ГИИ Б5 > 10,0 800 — — 1003 — 80/20 20° 11,0 0,16 2,65 3400
ГИ12Б5 10,0 800 — 1008 — 80/20 / З7 11,0 0,04 2,65 3400
4П1Л8 6,0 2502 2502 —20 503 10 7,5/1,5 4,2 8,5 9,4 ' 0,1 100
6П1П 4,5 2502 2502 —12,5 808 12 12/2,5 8,0/3,8 . 7,8 5,7 0,95 100
6П6С 4,1 3502 ЗЮ2 —12,5 1003 7,5 13,2/2,2 9/3,6 9,5 , 9,5 0,9 100»
6П9 11,7 ЗЗЗ2 3302 —3,0 1808 6,5 9/1,5 6,5/6,8 13 /,5 0,06 100»
6П14П 11,3 250 250 —6,0 66 6,8 \J2/2,0 8,0/4,5 И 7,0 0,2 100»
6П15П 14,7 300 150 —2,5 30 45 12/- 8,0/4,5 14,0 7,0 0,07 100»
6П21С1» 4,0 6002 2502 —45 100s 12 18/3,5 28,0 8,2 6,5 0,15 180
ГУ-5017 4,0 1 000и/600 2502 —80 130 10 40/5 40 14 1 9,15 О', 1 15012
ГУ-8217 3,5 500 200 —65 72 14 15/5 26 7,8 3,8 0,05 20018
ГУ-2917 8,0 750/50014 200 —45 » 240 32 40/7 83 1 15 7,0 0,1 20018
Примечания. 7 — 300 Мгц ориентировочно; 2 — наибольшее напряжение на аиоде или экранирующей сетке: 3 — наибольший ток
катода; 4 — колебательная мощность при частоте 1 370 Мгц; 5 — при принудительном охлаждении 4,8 м?!час мощность рассеяния на аноде
80 вт, без анода — 20 вт; 6 — при частоте 790 Мгц; 7 —при частоте 3 340 Мгц; 3 — прямого накала, разогрев 1,5 сек; 9 — 100 Мац —ориен-
тировочно в работе умножителей; 10 — прямого накала, разогрев 5 сек; 11 — 1 000 в при частоте 46 Мгц, 600 в при частоте 120 Мгц,
12__мощность розбужденНя больше 4 вт; 13 — в любительских условиях используется до 432 Мгц; 14— все данные относятся к телеграф-
ному режиму при ыа —500 в; 15 — числитель — мощность рассеяния на аноде, знаменатель — на экранирующей сетке; 16 — числитель —
ориентировочная расчетная ВЧ мощность иа частоте 30 Мгц, знаменатель — мощность в режиме НЧ усиления; П — в режиме ВЧ усиления
постоянная составляющая тока первой сетки для 6П21С—4 ма, ГУ-50 — 8 ма, ГУ-32 — 2,5—3,0 ма, ГУ-29—12 ма.
Уменьшить мощность возбуждения можно в том случае,
если в цепь катода лампы не вводить RC цепочку для полу-
чения смещения, а просто соединять катод кратчайшим пу-
тем широкой полоской из меди или латуни на шасси.
В табл. 3-1 приведены основные параметры триодов, пен-
тодов и двойных тетродов малой и средней мощности, кото-
рые можно использовать в передатчиках, работающих на ча-
стотах от 30 до 3 000 Мгц. Величины Ел, Ес2, 7ао> Обозна-
ченные звездочкой (*), являются предельно допустимыми
значениями. В колонке мощности потерь на аноде Рл в виде
знаменателя показана мощность рассеяния на экранирую-
щей сетке, мощности РГ, показанные в виде дроби, являют-
ся низкочастотной мощностью в классе А (знаменатель), а
в числителе приводится ориентировочная расчетная ВЧ мощ-
ность при к. п.д.=0,4 на частотах до 100 Мгц при работе на
основной частоте. В промежуточных каскадах можно также
применить некоторые ' приемо-усилительные лампы из
табл. 3-2 в режиме умножителей частоты и в задающих ге-
нераторах.
II1-3. Приемо-усилительные лампы для УКВ
В режиме усиления высокой частоты и других приемных
узлах основное значение имеют параметры: крутизна S,
входное сопротивление R3X, эквивалентное сопротивление
шума R3KB. Крутизна S многосторонне входит в условия ра-
боты усилительных каскадов, но в основном она определяет
усиление каскада, выраженное в виде
К — SZs (а/в, ом),
где Za—общее сопротивление выходной цепи в ом или в
виде
Kbf = ^Ц’ а^-’
где А/ — ширина полосы усиливаемых частот, гц-,
Со — общая емкость резонансного контура, пф.
В'режиме усиления лучшими будут такие лампы, у кото-
рых при одинаковой, крутизне входные Свх емкости будут
наименьшими, так как Со =СВХ+СВЫХ +СМ, где Сы—ем-
кость монтажа.
Входное сопротивление определяется двумя составляю-
щими:
П ___ и , р _ 1
BX1 S<A2 вх2 <o2C1LKS ‘
Первая из них выражает влияние времени пролета т, силь-
но сказывающегося на частотах 420 Мгц и выше, вторая —
59
ПРИЕМО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ НА УКВ
Таблица 3-2
Тип лампы S, ма/в* Я8КВ, омг явх, ком1 Свх, Свых> Спр, пф1 р.» Ра, вт‘ (макс’ Мг<<3
6Ж1П 5,2 1 880 8,5 4,35 2,35 0,020 — 1,8 300
6Ж2П 3,85 — 4,5 2,4 0,018 1,8 200
6ЖЗП 5,0 1 640 (5,45) 6,5 1,3 0,025 — 2,5 1 200
6Ж4П 5,7 — — 6,3 6,3 0,003 — 3,5 200
6Ж5П 9,0 720 — 8,5 2,2 0,03 —• 3,6 200 /
6Ж9П 17,5 460 0,2 8,5 3,5 0,03 — 3,0 200
6ЖИП 28,0 — — 14,0 3,1 .0,05 — 4,9 100
6Ж4 9,0 720 0,600 ' 9,5 5,0 0,01 — 3,3 100
6С1Ж 2,25 1 100 — 1,0 0,6 1,4 26 1,8 600
6С1П 2,25 1 100 — 1,38 1,1 1,35 26 1,8 600
6С2П 11,5 230 — 5,3 4,2 0,19 48 2,5 750
6СЗП 19,5 130 6,7 1,65 2,4 50 3,0 500
6С4П 19,5 130 11,45 ' 3,75 0,17 50 3,0 500
6С5Д 5,0 525 —• 2,35 0,05 1,3 42 6,5 3000
6СНД 6,5 385 * 2,53 0,1 , 1,74 16,7 3,6 3000
Продолжение
/ Тип лампы S, ма/ва "и' ом‘ «вх, свх, пф" С . пФ* вых’ * Спр.,^’ Р-" ! * ₽ , вт.1 ^маке Мгц’
12СЗС 3,0 835 — 1,55 0,65 1,15 12,5 s,o 1500
6НЗП 5,9 700 — 2,7 1,55 1,6 36 1,5 600
6Н15П 5,6 470 — 2,0 0,4 1,4 38 1,6 600
6Н14П 6,8 700 7,2 4,9 2,9 1,8 25 1,5 200
6Н23П 12,7 300 2,0 3,6±0,8 2,0 1,55 32,5 1,8 300
6Ф1П 6,2/1,8 1 500 2,5 5,5 3,4 0,01 — 1,7
6Ф1П 5,0 (500) — 2,5 0,3 0,8 40 1,5 200
6С2П 2,75 1 450 — — — —• — — —
6Н15П 1,575 2 540 — — — — — — —
6ЖШ 1,28 7 520 —
6ЖЗП 1,25 6 600 ) —.
6А7 0,45 240 000 — — — — — — —
6ЖШ 6,0 700 9,5 — — — — —. —
6Ж9П 18,5 225 2,0 — — —• 50 —• —
Примечание. 1 — входное сопротивление на частоте 100 Мгц в килоомах; 2 — эквивалентное значение сопротивления шума—рас*
четное значение; 3— ориентировочное значение частоты; 4 — пентодная часть, 5 —триодная часть; 6 —в режиме смесителей; 7 = только для
£ сравнения значения Лэкв; d —включен триоцом при С7а-»120 в; Р-* включен триодом при U —160 в, р--50» /а-16,5 ма.
влияние индуктивности катода LK (или общего электрода).
Обе величины R BXi и /?ВХ2 зависят от крутизны лампы S и
<% к
сильно уменьшаются
раз) при увеличении частоты.
г. е. при переходе с диапазона 144 на 432 Мгц входное соп-
ротивление падает в девять раз. В диапазоне УКВ входное
сопротивление ламп бывает рорядка нескольких тысяч ом
и падает до сотен ом на частотах выше 420 Мгц. Прямое
следствие столь низких сопротивлений — увеличение полосы
пропускания входной и выходной цепей ВЧ усилителей.
Данные о /?вх по некоторым лампам УКВ приводятся в
табл, 3-2.
Эквивалентног сопротивление шума R9hB представляет
собой мнимое сопротивление, тепловой шум которого равен
шуму, возникающему в самой лампе. Шум ламп, вернее,
напряжение или мощность шума, определяет ту наименьшую
Рис. 3-2. Значения сопротивления
нагрузки генератора для различных
уровней мощности
границу напряжения полезного сигнала, которую можно еще
выделить на фоне шума, но для уверенного приема необхо-
димо, чтобы напряжение сигнала было в несколько раз
больше напряжения шума. Шумовое напряжение ламп воз-
никает за счет неравномерности электронного потока (так
называемый дробовой шум)? его перераспределения за счет
62
влияния разных электродов с положительным потенциалом
внутри лампы, так называемый проходной шум, третья со-
ставляющая шума — так называемый наведенный сеточный
шум — появляется за счет флюктуаций катодного тока, про-
ходящего через плоскость сетки. Последняя составляющая
связана также с параметрами входной цепи лампы и поэто-
му зависит от рабочей частоты. Из сказанного видно, что
многосеточные лампы — пентоды и преобразовательные лам-
пы должны создавать большее шумовое напряжение, чем
триоды. Эквивалентное сопротивление шума /?экв и вводит-
ся с целью наиболее однозначно охарактеризовать лампу и
дать возможность сравнивать свойства ламп на УКВ. Вели-
чину сопротивления /?экв можно рассчитать для разных ви-
дов работы ламп.
1. Триод в режиме
усиления:
2. Триод в режиме
преобразования:
S
3. Пентод в режиме усиления:
/ 2,5 2П/С2 \
\ S + S2 /
Во всех выражениях /?экв в ом, S — a/в, /а— а, /с2—ток
экранирующей сетки — а.
Из сравнения видно, что малое значение шума R3KB по-
лучается у ламп с большой крутизной S как у триодов, так
и пентодов. У пентодов необходимо ограничивать величину
токов анода /а и экранирующей сетки Iс2 подбором лампы
или режима (рис. 3-2). Многосеточный режим преобразова-
ния дает большее значение RBKB, чем значение /?экв у трио-
дов. Так как шум УКВ приемника в целом в большинстве
случаев определяется шумовыми свойствами первой лампы,
то подбор и режим ее работы очень важен. Можно сказать,
что большая крутизна и малые междуэлектродные емкости
определяют пригодность лампы для работы на УКВ.
В табл. 3-2 приведены основные данные ламп для прием-
ных устройств на УКВ диапазонах.
Из пентодов наиболее подходящей лампой является
6Ж1П. Из ламп с большой крутизной чаще используется
лампа 6Ж9П.
Из триодов лучшими являются специальные триоды, ис-
пользуемые для каскодной схемы, — 6СЗП, 6С4П и двойной
63
триод 6Н14П, однако у них низка крутизна. Для ламп в ре-
жиме преобразования частоту преимущество за триодными
смесителями или пентодами, например 6ЖШ.
Из табл. 3-1 видно, что некоторые лампы имеют по не-
скольку выводов от сетки или катода. Делается это с целью
уменьшения индуктивности вывода электрода, разделения
входных и выходных цепей и повышения входного сопро-
тивления лампы на данной частоте. Например; в лампе
6Н14П из двух выводов катода (ножки 7 и 8) в первом три-
оде к выводу 7 подключается входная цепь через раздели-
тельную емкость, а вывод 8 заземляется и прямо через неге
замыкаются ВЧ токи выходной цепи первого триода. Если
такой монтаж не будет соблюден, то входное сопротивление
6Н14П понизится примерно вдвое.
У лампы 6СЗП катод имеет четыре вывода У лампы
6С2П, предназначенной для схем с заземленной сеткой,
сетка имеет три вывода, у более современной лампы
6С4П — четыре и у катода — два. Все эти конструктивные
особенности следует использовать в схемах УКВ приборов.
» ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ -
ПЕРЕДАТЧИКИ УКВ
IV-1. Построение схем передатчиков УКВ
Сложность дальнего распространения УКВ сигналов тре-
бует значительной стабильности частоты передающих уст-
ройств, которую могут' обеспечить только многокаскадные
передатчики. Задающие генераторы в таких передатчиках
обычно работают на низких частотах, примерно от 3 до
12 Мгц, и их можно выполнять разными способами: с квар-
цевой стабилизацией на фиксированной частоте, с кварце-
вой стабилизацией и плавным перекрытием диапазона, с
параметрической стабилизацией задающего генератора. В
зависимости от назначения устройства, условий работы, рас-
стояния связи, а также диапазонов обычно приходится при-
менять разные схемы задающих генераторов. Кварцованные
схемы, имеющие преимущество, являются сложными в осу-
ществлении из-за необходимости иметь кварцы подходящих
частот.
В многокаскадных передатчиках рабочая частота полу-
чается в результате выделения и усиления гармоник генера-
торов более низких частот f0. Соотношение частоты fp и ча-
стоты Д> дает номер гармоники N, или число, на которое нуж-
но умножить частоту задающего генератора /о, чтобы полу-
чить рабочую частоту Др, т. е.
W = A или fp = Nfa
10
Это умножение частоты обеспечивают промежуточные кас-
кады в несколько, приемов, так как N бывает большим (от
3 до 40 и выше) в зависимости от рабочей частоты f р и зна-
чения применяемой частоты fa Если N-=30, то его можно
представить в виде произведения нескольких простых чисел,
например М=30 = ЕХЗХ2. Числа 5, 3, 2 — это степень умно-
жения частоты fo в отдельных каскадах блока умножения.
5 Заказ 221
65
Следовательно, в первом каскаде после задающего генера-
тора частота повышается в пять раз (/г=5/0), затем еще в
три раза (/з = 3/г= 15/о) и, наконец, еще удваивается (/4=
= 2/3=2-15/о=ЗО/о). „
Степень умножения в одном каскаде может быть раз-
ная — от 2 до 9 В основном она зависит от мощности на
основной частоте и от необходимого номера гармоники N.
Чаще всего используется умножение вт 2 до 5, причем так,
что в первых каскадах применяется наибольшая степень
умножения, а в последующих она понижается, напрймер
5x3x2 или 3X2X2 и т.д. То же самое умножение можно
было бы осуществить и в обратном порядке (2X3X5), но
мощность ,на выходе в этом случае была бы гораздо мень-
ше, так как при однотипных лампах в каскадах умножения
мощность гармоники в нагрузке уменьшается с увеличени-
ем номера гармоники.
Общее число каскадов на диапазоне 144—146 Мгц бы-
вает от 3 до 5, на 430—440 Мгц — от 5 до 7 в зависимости
от мощности и исходной частоты /0 задающего генератора В
настоящей главе рассматриваются особенности работы от-
дельных звеньев УКВ передатчиков и некоторые конкрет-
ные схемы для диапазонов 144, 430 и 1 215 Мгц,
IV-2. Факторы, определяющие стабильность частоты
Неустойчивость рабочей частоты генераторов возникает
вследствие нескольких причин:
1. Изменения LC контура от механических деформаций
деталей (перекоса и вибрации пластин конденсаторов, спол-
зания и вибрации витков катушек и т.д). Механические не-
дочеты обычно видны и легко устраняются.
2. Изменения* АС контура под влиянием температуры ок-
ружающей среды и нагрева за счет потерь. Эти изменения
могут быть ограничены или температурной компенсацией,
или стабилизацией температуры.
3. Изменения частоты за счет параметров электронной
лампы и их изменений. Эти явления можно ограничить
только подбором лампы и схемы генераторов. Влияние лам-
пы на устойчивость частоты очень сложно и сказывается в
нескольких направлениях:
— влияние изменений внутриламповых емкостей;
• — влияние изменений питающих напряжений;
— влияние нелинейности рабочей характеристики;
— влияние тока сетки.
4. Влияния мощности генератора и его нагрузки.
Все эти факторы будут, очевидно, тем меньше влиять на
устойчивость частоты генератора, чем слабее будет связь
контура LC с самой лампой. Многие практические н теоре-
66
тические исследования показали, что влияние лампы будет
наименьшим тогда, когда лампа подсоединяется лишь к ча-
сти контура LC.
Z, = Z, = — ,
1 2 S
где Zi, Z2 — сопротивления части контура, к которым под-
ключены выводы сетки и анода лампы, S — крутизна лам-
пы.
Из этой формулы видно, что между колебательным кон-
туром, имеющим большую добротность Q и резонансное
сопротивление /?ое, и лампой должен быть включен какой-
либо переходной трансформатор или делитель, понижающий
Zi, Z2 в точках, где подключаются сетка и анод (катод),
лампы. Это условие действительно для очень слабых коле-
баний на грани их возникновения, причем напряжения на
аноде и сетке -лампы получаются примерно одинаковыми.
IV-3. Генераторы с кварцевой стабилизацией частоты
Условия получения большеД добротности Q колебатель-
ной системы для повышения стабильности частоты выполня-
ются по-разному. Один из
применение кварцевой
Стабилизации. Кварц ве-
дет себя как сложный ко-
лебательный контур, со-
стоящий _ji3 последова-
тельно соединенных ин-
дуктивностей LK, емко-
сти Ск , активного со-
противления гк и парал-
лельной емкости С„,
определяемой ' системой
механического кварца
(рис. 4-1).
Особенностью такого
контура является высо-
кая добротность, обычно
равная нескольким десят-
наиболее доступных способов —
а)
пшз q
Б)
Рис. 4-1 Кварц: а — условное изо-
бражение на схемах, б — эквива-
лентная схема; в — одна из кон-
струкций держателя кварца
кам тысяч.
Рабочая частота кварца определяется размерами кварце-
вой пластины и ее толщиной, а также ориентацией среза
пластины по отношению к кристаллографическим осям квар-
ца как минерала. Эти срезы принято обозначать буквами.
Для диапазона УКВ наиболее ценными являются срезы АТ
и ВТ, пластины которых используются в диапазоне частот:
АТ-1—10 Мгц и ВТ-2—30 Мгц. Их частотный коэффициент,
дающий значение частоты /к от толщины среза d, тк==
67
= 1665 кгц!мм для среза АТ, тк =2550 кгц!мм для среза ВТ.
В настоящее время пластинам придают прямоугольную
форму, поверхность нх посеребрена и приспособлена для
зажима кварца с торцовой стороны (рис. 4-1,в). Частота
кварца зависит также от рабочих условий, но температур-
ный коэффициент его очень мал и относительное изменение
частоты на Г_равно примерно 10 ~6. Кроме того, спе-
циальные срезы (АТ, ВТ) имеют нулевой температурный
коэффициент, например в диапазоне температур 20—30° С
для среза ВТ и 40—50° С для среза АТ. Следует помнить,
что перегрев кварца от большей подводимой ВЧ мощности
ведет не только к изменению частоты, но и к разрушению
кварцевой пластины.
Характерной особенностью кварцев является возмож-
ность получения колебаний на гармонических частотах,
обычно нечетных (3, 5 и 7). Для такой работы используют-
ся срезы АТ и ВТ с некоторыми отклонениями, подчеркива-
ющими ту или другую гармонику. Не всегда кварц, предназ-
наченный для работы на определенной гармонике, работает
на остальных, кроме того, рабочая частота кварца на гар-
мониках не всегда точно кратна основной частоте. Гармо-
ничные кварцы позволяют сразу в одном каскаде выделить
частоты 48, 60 и 90 Мгц, что является особенно ценным в
УКВ возбудителях.
' IV-4. Схемы кварцевых генераторов
Существует много способов включения кварца в лампо-
вую схему, но большинство современных вариантов исходит
из схемы рис. 4-2,а, где кварц Q включен между сеткой и
катодом лампы, а анодная цепь настраивается на близкую
частоту, несколько более высокую, чем частота кварца fK,
Схема на рис. 4-2, а предназначена для работы на основ-
ной частоте кварца и на любой лампе. Если ввести добавоч-
ные элементы,- показанные пунктиром, то в схеме хорошо
работают лампы 6П6 и 6Ж5П, отдавая значительную мощ-
ность при малом ВЧ токе через кварц. Ток кварца удобно
контролировать по свечению лампочки от карманного фона-
ря ЛН на 2,5 в, 60 ма, включенной последовательно с квар-
цем КВ.Ш рабочем состоянии генератора лампочку надо за-
корачивал».
Цепочка RC в катоде лампы, показанная пунктиром,
ограничивает ток лампы при срыве колебаний.
Схемы на рис. 4-2, бив предназначены для выделения
мощных гармоник при малом значении тока кварцев. Для
этой цели используются схемы с электронной связью, при-
чем ВЧ потенциал катода получается за счет контура
68
L2C2, настроенного на частоту около l,5fK, при которой по-
лучается наибольшая мощность гармоник при малом значе-
нии тока кварца.
Рис. 4-2. Схема кварцованных генераторов: а — для работы на
основной частоте; б, в, г — на гармониках до пятой включитель-
но; д, в — на шестой и девятой гармониках
Во второй схеме ВЧ потенциал катода определяется ем-
костным делителем С2С3 с возможностью подстройки по
мощности конденсатором С3. После подбора значения емко-
сти С3 делитель С2Са можно сделать из постоянных емко-
стей и в дальнейшем не менять. Контур в анодной цепи на-
страивается на нужную гармонику. Используя лампу 6П9,
69
удается получить значительную мощность на третьей и чет-
вертой гармониках, даже если в задающем генераторе ис-
пользуются кварцы с частотами 7—9 Мгц.
Схемы на рис. 4-2,г д и е предназначены для работы
с гармоническими кварцами, так как они требуют для эф-
фективной работы дополнительной обратной связи. В схеме
на рис. 4-2, г эта связь осуществляется через емкостный 'Де-
литель C\Ci, уменьшение емкости Ci повышает напряжение
возбуждения кварца. В схеме, изображенной на рис. 4-2, д,
обратная связь получается за счет связи контура с
дополнительной катушкой L2, в цепь которой включен кварц.
Контур LjCi настраивается на третью гармонику кварца.
Связь между катушками не должна быть слишком сильной,
так как иначе кварц будет работать неустойчиво или это
выведет его из..строя.
При использовании схемы, приведенной на рис. 4-2, е,
при хорошем кварце можно получить достаточную мощность
даже на девятой гармонике. В схеме используется сильная
связь в цепи катодов лампы, причем левый триод работает
как управляемый генератор с заземленной сеткой на треть-
ей гармонике, а правый как умножитель частоты.
Во всех приведенных схемах можно использовать любые
лампы из табл. 3-1 и 3-2 с большой крутизной. В схемах
с электронной связью устойчивее работают пентоды с выве-
денной третьей сеткой или тетроды; защитная сетка должна
быть соединена с катодом лампы.
У всех схем, где катод находится под ВЧ потенциалом,
желательно, чтобы у ламп была минимальная емкость ка-
тод— нить накала. Настройку генераторов ведут или по наи-
большей мощности на выходе, или по спаду анодного тока
на нужной гармонике^ или, что лучше, по величине сеточно-
го тока при подсоединенной цепи последующей лампы —
это одновременно дает представление о величине раскачки
для каскада по величине произведения IcRc — Uci-
Отдельные кварцы имеют разную активность, т. е. созда-
ют в схемах большие или меньшие ВЧ напряжения.'Судить
о ней можно по величине спада тока анода в схеме рис.
4-2, а или на гармониках в других схемах.
\
ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЕ ВОЗБУДИТЕЛИ
Фиксированная частота помогает устанавливать
первые дальние связи, но она неудобна при большой за-
грузке диапазона и несколько ограничивает оперативность
связи на близких расстояниях. Сохранить стабильность
кварцованных передатчиков и вместе с тем получить воз-
можность изменить рабочую частоту позволяет применять
метод преобразования частот. Этот способ ценен также тем,
70
что дает некоторую возможность получить высокую ста-
бильность частоты при использовании любых • имеющихся
кварцев.
Бло’к-схема возбудителя показана на рис. 4-3, а. Кварцо-
ванная и переменная /гид частоты со значительным уров-
I
450 В 0 *1508 30О В
Рис. 4-3. Интерполяционные возбудители: а — блок-схема; б — прин-
ципиальная схема для диапазона 144—146 Мгц
нем сигнала подаются на смеситель, в котором получается
целый ряд комбинационных частот. Последующий фильтр
должен срезать все частоты, кроме одной (fi=fK+fnm или
f2=fK —/гпд), которая затем усиливается последующим
каскадом и подается на умножитель частоты. На выходе
обычно получают одну из частот (24, 36 или 48 Мгц) в за-
висимости от основной частоты кварцованного генератора 1
и возможности перекрытия участка частот АД который оп-
ределяется перестройкой генератора ГПД.
71
Устойчивость результирующей частоты Д или fi получа-
ется несколько хуже, чем дает кварц, но лучше, чем это
может обеспечить генератор плавной настройки, и будет тем
/к
лучше, чем выше отношение —-—
f ГПД
Метод получения интерполяционного сигнала прост, но к
его осуществлению надо подходить осторожно, так как пре-
образование частот, используемое при данном методе, мо-
жет явиться источником большого спектра паразитных ча-
стот.
Применение метода преобразования частот требует соб-
людения следующих правил:
1) результирующая частота fi или /2 должна быть высо-
кой и перекрывать нужный диапазон А/;
2) соотношение частот fi, f гпд должно быть большим—•
обычно от 5 : 1 до 10: 1;
3) основные частоты /к и /гпд и их гармоники не долж-
ны попадать в рабочий диапазон передатчика (144 Мгц);
4) стабильность частоты плавного гетеродина должна
быть высокой во всем перекрываемом им диапазоне;
5) необходима хорошая и полная экранировка и развяз-
ка по» цепям питания отдельных каскадов, а также- задаю-
щих генераторов для предотвращения проникания гармоник
в другие цепи. '
В качестве смесителей обычно применяются пентоды с
большей крутизной (табл. 3-1, 3-2), а также одинарные и
двойные триоды (последние для,схем с балансной модуля-
цией).
Обычно сигналы подаются на разные электроды, напри-
мер сетка первая — земля, катод — земля; на выходе для
лучшей фильтрации необходим как минимум двухконтурный
фильтр ПЧ (fK =/гпд или /к+/гпд).
На рис. 4-3,4 приведена примерная схема интерполяци-
онного генератора. В качестве смесителя используется геп-
тодная часть лампы 6И1П (кварцованный сигнал подается
на вторую сетку), трнод лампы применен для генератора
плавной настройкой в диапазоне 1,75—2 Мгц. Катушка Ц
индуктивностью 11 мкгн намотана на броневом сердечнике
из магнетита. Емкость контура образует конденсатор пере-
менной емкости 500 пф, включенный для растяжки диапазо-
на последовательно с конденсатором в 910 пф. Для темпера-
турной компенсации служит набор керамических конденса-
торов (емкость 175 пф с отрицательным коэффициентом
ТКЕ).
Кварцованный гетеродин собран на лампе типа 6Ж4,
кварц включен между первой и второй сетками, анодный
контур настроен на частоту кварца — 20 Мгц. В анодной
цепи смесителя включен полосовой фильтр с критической
72
связью, настроенный на разностную частоту 18 Мгц. Одна
из катушек или Л4) сделана передвижной для подбора
связи, контролируемой при настройке по току сетки досле-
дующего каскада, собранного на лампе 6Н14П. Этот кас-
кад работает в режиме удвоения — аноды лампы включены
параллельно. На выходной фишке катушки получается мощ-
ность порядка 0,1 вт. Катушка Lj может быть последова-
тельно соединена с контуром L$L9, через который подается
фиксированная частота 36 Мгц от отдельного кварцованно-
го возбудителя. ,
Для' работы в телеграфном режиме ключом К разрывает-
ся анодно-экранное напряжение лампы 6Ж4. Все выводы к ис-
точникам питания идут через проходные конденсаторы по
5 000 пф. Гетеродины полностью экранированы. Полная схе-
ма передатчика на 144 Мгц описана в главе V.
IV-5. Стабильные возбудители с плавным
перекрытием диапазона
В разделе IV-2 были рассмотрены условия устойчивой
работы генераторов и показано, что она зависит в основном
от слабой связи контура с лампой. На рис. 4-4 приведено
несколько наиболее часто встречающихся схем таких возбу-
дителей.
Во всех схемах, кроме рис. 4-4, в, используется схема
с электронной связью, которая очень незначительно влияет
на частоты задающего генератора, но только при примене-
нии пентодов с отдельно выведенной защитной сеткой
(6Ж4, 6П9, 6Ж9П, 6Ж2П). С этой же целью лучше в каче-
стве нагрузки применять дроссель Др\ или омическую на-
тр уз ку /?а.
В схеме рис. 4-4,а контур СйС\ подключен к лампе в
точках А, В, С. В обычном включении напряжение, дава-
емое возбудителем’, зависит от величины обратной связи,
т. е. от числа витков пк, к которым подключен катод между
точками В и С. Обычное значение пк=-~, где п — общее
число витков контура, дает совершенно неудовлетворитель-
ную устойчивость частоты и является причиной излучения
очень широкой полосы частот простейшими частотно-моду-
лированными передатчиками, так как необходимое условие
ЧМ— постоянство частоты несущей в этих условиях (пк =
= —)— не обеспечивается.
В каждом конкретном случае в зависимости от доброт-
ности катушки, диапазона частот; экранировки и т. д. зна-
чение этой связи надо подобрать,и остановиться на наимень-
шем числе витков пк, при которых ВЧ колебания в момент
73
включения или при изменении напряжений на 10—15% и
срываются. Вторым показателем режима может служить ве
личина спада экранного тока /С2 при возникновении колеба
Рис. 4-4 Схемы возбудителей: а, б — для работы в узком
диапазоне частот; в, г — варианты схемы «Тесла» '
ний. Этот спад не должен быть глубоким и составлять при-
мерно 20—25% от значения тока в ,отсутствие колебаний.
Устойчивость колебаний значительно повысится, если и
управляющую сетку лампы подключить не к полной катуш-
ке в точке А, а сместить ее ниже к Л]. Катушка Lo обяза-
тельно должна быть намотана на каркасе.
74
Полная емкость C0+Ci должна, по крайней мере, в де-
сять раз превышать входную емкость лампы. Часть этой
емкости для температурной компенсации должна быть вы-
полнена из керамических конденсаторов с отрицательным
ТКЕ (красная расцветка). Амплитуда ВЧ напряжения за-
висит от частоты настройки й в лучшем случае, когда
управляющая сетка подключена к точке А, остается пример-
но постоянной в довольно широком диапазоне частот.
В схеме на рис. 4-4,6 лампа подключена к контуру в
точках А, В, "С на емкостный делитель из конденсаторов
С2С3. Поэтому влияние делителя на частоту контура незна-
чительно (конденсатор С] включен последовательно с С2 и
С3). По отношению к лампе делитель, с одной стороны,
представляет- собой малое сопротивление, а с другой —
большую емкость, подключенную параллельно к малым ем-
костям лампы, поэтому и изменения емкостей сказываются
слабее. Перераспределение напряжений на электродах лам-
пы сетка — катод зависит от соотношения этих емкостей.
Обратная связь уменьшается тем сильнее, чем емкость С3
больше емкости С2; обычно С3 в 5—10 раз больше, чем С2,
Зависит это от добротности Q контура, частоты, крутизны
лампы и т. д.
Дроссель Др1 необходим для поддержания ВЧ потенци-
ала; величина его некритична, обычно лежит в пределах
1—2,5 мкгн, намотка секционная.
Недостатком всех схем с ВЧ напряжением на катоде яв-
ляется опасность модуляции переменным током из цепи на-
кала, а в схеме на рис. 4-4, а, кроме того, постоянная со-
ставляющая проходит через часть контура и ее изменения
(ток катода) влияют на частоту контура.
Развитие схемы на рис. 4-4, б шло в направлении даль-
нейшего уменьшения влияния лампы и расширения диапа-
зона стабильной и равномерной работы задающих генера-
торов. Сейчас имеются варианты этой схемы, известные под
названием схемы «Тесла».
На рис. 4-4, в, г показаны два варианта этих схем при-
менительно к работе в любительских диапазонах от 1,7 до
7,6 Мгц. Теоретические предпосылки (см. разд. IV-4) и рас-
четы показали, что для разных частот коэффициенты связи
контура с лампой будут различны. С точки зрения УКВ ин-
тересна наиболее высокая частота, которая обеспечивает
достаточную устойчивость частоты генератора. Эта часто,а
лежит в пределах 5—10 Мгц, где добротность при пере-
стройке остается почти постоянной и достигает практических
значений 90—120.
В табл. 4-1 приведены ориентировочные расчетные_дан-
ные для задающих генераторов в любительских диапазонах
для частоты от 0,87 до 7,6 Мгц с возможностью даль-
75
нейшего использования гармоник. Лампы предлагаются со
статической крутизной 3=8—10 ма]в, Qcp=60-=-90, емкость
конденсатора Cj = 100 пф.
Таблица 4-1 -
Диапазон, Мгц пф с2, пф с„ пф Ct, пф А», мкгн ДР1, мкгн Катупжа L#, диаметр 20 мм
число витков диаметр , провода, ММ 1 шаг намотки, мм
0,87—1,0 3 800 4 500 300 500 95 1 106 0,3 0,35
1,75—2,0 3 000 3 400 300 250 25 250 54 0,5 0,6
3,5—3,8 2 500 3 000 400 100 5 60 24 1,0 1,5
7,0—7,6 1 400 2 000 400 60 1,2 15 12 2,0 3,0
Данные таблицы относятся к вариантам схемы «Тесла»,
приведенным на рис. 4-4,в, г.
Задающий генератор по схеме на рис. 4-4, в хорош тем,
что катод лампы й ротор конденсатора переменной емкости
могут быть заземлены. В схеме возможно применение лю-
бой лампы с достаточной крутизной 8—10 ма!в. У двойных
триодов 6Н15, 6НЗП и т.п. .можно включить оба триода в
параллель, что повысит в два раза крутизну. Выходное нап-
ряжение, однако, не превышает 2—3 в при максимальной
устойчивости колебаний и, следовательно, последующий кас-
кад может работать только буфером.
Вариант схемы «Тесла», показанный на рис. 4-4, г, мо-
жет отдать на выходе напряжение порядка 20—50 в на ос-
новной частоте. Схема может работать и в режиме умноже-
ния частоты при апериодической или резонансной нагрузке.
В схеме обязательно должен быть применен пентод с выде-
леннойГ и заземленной снаружи защитной сеткой. Недостат-
ком схемы является наличие ВЧ потенциала на катоде лам-
пы и необходимость изолировать ротор конденсатора Со. В
конструкции основное внимание следует уделять выполне-
нию катушки Lo и подбору конденсаторов Ci—С4. Конден-
саторы С3 и С4 -должны быть с малыми потерями и с нуле-
вым ТКЕ (синие). Конденсаторы С] и С2 в любительских
условиях приходится комплектовать из нескольких конден-
саторов типа КСО-2 группы Г, В, т. е. с наименьшим тем-
пературным коэффициентом. Температурную компенсацию
генератора при настройке можно получить путем подключе-
ния конденсаторов с отрицательным ТКЕ (красные) парал-
лельно к Ci или С2.
Катушка Lo и конденсаторы контура должны быть экра-
нированы, так как только в таком случае можно сохранить
постоянной термокомпенсацию контура.
IV-6. Простые УКВ генераторы
В предыдущих разделах были рассмотрены способы по-
строения многокаскадных стабильных передатчиков на УКВ,
однако во многих случаях приходится поступиться устойчи-
востью частоты ради простоты конструкции, например при
освоении новых УКВ диапазонов.
На рис. 4-5 и 4-6 показаны варианты схем простых УКВ
генераторов, работакицих в диапазоне частот от 30 до
3 ООО Мгц. Схемы рис. 4-5,а, б, в, г относятся к вариантам
схем с общим катодом, остальные — к схемам с общей сет-
кой.
Рис. 4-5. Схемы УКВ генераторов с общим катодом: а — экви-
валентная схема; 6 — генератор с контуром LC; в—генератор
с длинной линией;, г — двухтактный генератор
У генераторов с общим катодом напряжение обратной
связи может возникнуть или на индуктивном или емкостном
делителе, аналогично схемам, показанным на рис. 4-4,а и б.
Зависит это от влияния индуктивности вывода катода Ак
(обычно LK гораздо больше La и Lc) или величины и спо-
соба подключения внешней сети катода (рис. 4-5,а). Пере-
ход с одной системы обратной связи на другую зависит от
рабочей частоты и значений LK, Сас и паразитных связей
между отдельными узлами схемы. Например, у разных ламп
на работу схемы различно влияют емкости катод — нить на-
77
кала или величина развязки анодной цепи, способ монтажа
и т. д. Все это делает данные схемы трудно повторимыми при
повышении рабочей частоты свыше 150—200 Мгц.
На частотах выше 200 Мгц наиболее устойчиво работают
генераторы с общей сеткой (см. рис. 4-6, а, б, в, г), так как
индуктивность катода LK входит полностью во внешнюю
Рис 4-6 Схемы УКВ генераторов с общей сеткой: а — эквивалентная
схема; б — генераторы с контуром LC; в — с коаксиальным контуром;
г — генератор на лампе 6С11Д
цепь как часть контура обратной связи, а величина индук-
тивности сетки Ьс может быть сделана очень незначитель-
ной и в хорошо сделанных конструкциях незаметна даже
на частотах порядка 3 000 Мгц. Схемы с общей сеткой всег-
да дают однозначную обратную связь через емкостный де-
Q
литель ——, легко осуществимую в лампах, так как емкость
£ак
анод — катод С ак всегда меньше всех других.
Иногда выбор схемы уже предопределяется самой кон-
струкцией лампы, но чаще их приходится выбирать в зави-
симости от частоты и назначения.
На рис. 4-5,а приведена принципиальная схема генерато-
ров с общим катодом. Индуктивность LK является связыва-
ющей для контуров с
(Lx -f- Lc) Сск и (L2 La) Сак.
78
Контуры, кроме того, связаны через емкость Сас. Эта двой-
ная связь может быть причиной неустойчивой работы схемы
на разных частотах.
Схемы на рис. 4-5,6 и в однотипны по построению: пер-
вая до 200, вторая до 600—700 Мгц. При больших резонан-
сных дросселях обратная связь осуществляется через ем-
костный делитель. При работе желательно проверить сте-
пень связи подключения Ссв=8-г-30 пф и подбором макси-
мального значения тока /с сетки. Если ток больше 15—20%
общего анодного тока лампы, следует увеличить величину Rc.
В схеме на рис. 4-5,в конденсатор Сб , закорачивающий
линию £а, можно сделать переменным (5—30 пф) и вести
им настройку в узких пределах частоты.
Схема на рис. 4-5,г часто встречается в диапазоне-
144 Мгц с LC контуром в анодной цепи и линией £а на
430 Мгц. Обычно сильная обратная связь менее устойчива,
чем подобная схема с заземленной сеткой.
На рис. 4-6,а дана принципиальная схема генераторов с
общей сеткой. Малая индуктивность лампы Lc не должна
увеличиваться за счет длинного заземляющего провода или
выводов конденсатора.
Схема на рис. 4-6,6 применима для частот 300 Мгц с LC
контуром, если емкости лампы малы. Степень связи по /с
регулируется подбором индуктивности LK. Обычно катушка-
ми берется диаметром 6—»8 мм, число витков — от 4 до 8 го-
лого провода диаметром 0,8—1,0 лои. •
Схема на рис. 4-6,в предназначена для частот 300—
1 500 Мгц, контур подключается в зависимости от конструк-
ции лампы, емкости Сс, Сб —разделительные, плоские или
полукруглые, обратная связь осуществляется постройкой
индуктивности LK или контура'(на рис. показано пункти-
ром), который на частотах выше 1 000 Мгц выполняется ко-
аксиальным. Связь с антенной емкостная, сделанная по типу
конденсатора подстройки Сь
Схема на рис. 4-6,г — классическая коаксиальная конст-
рукция на специальном триоде для частот 1 000—1 500 Мгцг
Контур LKCCK служит для подстройки фазы обратной связи,
определяет частоту и выход ВЧ мощности. Конструк-
ция с видоизменениями пригодна вплоть до частоты 2 500—-
3 000 Мгц.
Для всех схем на рис. 4-5, 4-6 в диапазоне свыше 30Л1г^
лучше использовать триоды с наибольшей крутизной и ма-
лыми значениями емкостей, а также контуры с большей доб-
ротностью, так как эти параметры повышают предел рабо-
чих частот, мощность и устойчивос-кь колебаний генератора.
г- „ 10000 „ х
Емкость конденсатора Сс =--------, причем Rc обычно
fRc
бывает от 1 до 10—15 ком, Сс—в пределах 10—50 пф, а
79
ток сетки 1а у генераторов, дающих ВЧ мощность, пример-
но на 10—15% Л Htвыше с повышением частоты.
Данные дросселей Дь Д2, Д2 выбираются согласно выше-
приведенным рекомендациям.
Блокировочные конденсаторы Сб с реактивным сопротив-
лением Хс меньше 10 ом подбираются для частоты по гра-
фику рис. 2-2. Конденсатор, блокирующий цепь накала Сн,
должен выравнивать напряжение между нитью и катодом,
его емкость обычно не превышает 100—200 пф.
Резонансные контуры L\C\ или LaCi рассчитываются для
разных частот: до 150—200 Мгц — по разделу 1-3, 1-4 и 1-5,
для частот выше 140 Мгц — по разделу III-3 и III-5. Расчет
контуров наиболее критичен во всех схемах, но его все же
полезно предварительно делать, особенно для частот ниже
150 Мгц.
Настройка всех схем сводится к следующему:
1. Проверка волномером диапазона рабочих частот.
2. Проверка значения тока сетки /с во всем диапазоне.
При нагрузке генератора на лампочку накаливания ток сет-
ки не должен быть ниже 10% Ц (тока анода). Малый ток
сетки свидетельствует о недостаточной величине обратной
связи. Поэтому необходимо проверить связь с антенной, лам-
пу, контакты в цепи контура и подстроить цепь обратной
связи конденсатором Ссв и дросселем в цепи катода для
схем на рис. 4-5 и элементом настройки LK в схемах на
рис. 4-6.
3. Проверка модуляции по контрольной лампочке и под-
бор нужной величины связи с антенной.
Конструкция всех схем, приведенных на рис. 4-5 и 4-6,
требует большой жесткости монтажа контура LiCi, особен-
но его катушки, проводов линии контура La, а также эле-
ментов связи с антенной.
IV-7. Умножители частоты на УКВ
Работа умножителей частоты в УКВ передатчике имеет
несколько особенностей:
— требуется большая степень умножения на каскад, так
как общий коэффициент умножения достигает нескольких
десятков, а число каскадов ограничено;
— появляется необходимость повышенной мощности воз-
буждения при повышении частоты;
— падает резонансное сопротивление нагрузочных конту-
ров.
Поэтому для умножителя необходимо подбирать лампы
с большей крутизной S, большим входным сопротивлением
/?вх и малыми емкостями (см. табл. 3-1 и 3-2).
80
Умножители отдают наибольшую мощность только при
работе в классе С, но для каждой степени умножения суще-
ствуют условия, определяемые величиной смещения Ес и ве-
личиной напряжения возбуждения UC1 . Эти величины опре-
деляют так называемый угол отсечки анодного тока © или
степень искажения импульса анодного тока, из которого
Рис. 4-7. Умножитель частоты: а — принудительная схема на
пентоде;^— рабочий режим лампы; в — схема с последователь-
ным контуром
можно при помощи резднансного контура выделить состав-
ляющие тока любой гармоники. По сравнению с амплитудой
всего импульса Iат анодного тока (рис. 4-7,6) эти составля-
ющие тока Ial, Iа2, Iа3 имеют' незначительные величины, не
превышающие значений:
Лх = Ку1ат = 0,5491ат при © = 120°,
/а2 = = 0-276 /ат ПрИ © = 60°;
4з = К3/ат = 0,185 1ат при © = 40°;
Лз = Щат = 0,1401ат при © = 30°.
81
Угол отсечки & определяется из соотношения
C0Se = ^=^.
ис1
На горизонтальной оси отсекается напряжение, при кото-
ром почти прекращается ток анода /а. Если смещение Ес
'сделать равным напряжению Е св, то угол отсечки анодного
тока получится равным 0 = 90°, а содержание второй и тре-
тьей гармоник в таком импульсе будет очень малым. Если
смещение Ес удвоить по сравнению с Есв, т. е. перейти в
режим класса С, то угол отсечки 0 понизится до 60° и со-
держание второй гармоники будет максимальным. Для вы-
деления третьей гармоники смещение Е с и напряжение рас-
качки Vc надо еще увеличить, а коэффициент гармоники
Кз = 0,18Е будет наибольшим при 0 = 40°.
Выходная мощность зависит от величины импульса тока
1ат Наибольшее значение !ат для данной лампы можно при-
ближенно рассчитать по мощности накала: для оксидного
катода ток эмиссии равняется примерно 20 ма на один ватг
накала. Коэффициент использования анодного напряжения
е=0,8, т. е. 80% анодного напряжения Еа, может составить
переменную часть анодного напряжения UBJ Возьмем для
примера лампу 6П9: мощность ее накала /’„=6,3-0,65 =
= 4,1 вт, напряжение смещения Есм = 7,5 в, для экранного
напряжения Ес2=200 в при Еа = 300 в Следовательно:
Переменная составляющая [7а~ = еЕа~ = 0,8-300 = 240 в.
Импульс анодного тока Iат =207% = 20-4,1 =82 ма.
Переменная составляющая второй гармоники:
/а2 = 0^ = 0,276-82 = 22,3 ма.
Для третьей гармоники:
/ аз = Оат = 0,185 - 82= 15 ма
Мощность по второй гармонике:
Рк2 = ^-С1а~ = ° =2,68 вт.
Мощность по третьей гармонике:
Р = L*LUa~ = I5'10-—240 = 1,80 вт.
кз 2 2
Сопротивление нагрузки в анодной цепи для второй гар*
моники:
р U а.~ ^ое2 — ~ — 'as 240 1 л т^л п и
22,3-ю-3
для третьей гармоники: р _ иа~ _ 240 _ 1ЛПЛЛ ом. характеристике:
/аз 15-ю-3 Напряжение смещения определяется по Есв = 7,56 (для лампы 6П9).
82
Напряжение смещения при условии @=60°:
Ес = 2£; = 2.7,5 = 15 в.
Напряжение возбуждения 17с>£с>15 в.
В приведенном примерном расчете все благоприятно без
учета частоты, которая, однако, входит в величину сопро-
тивления нагрузки:
где Q — мобротность контура;
Са—емкость в анодном контуре в фарадах.
Например, для стандартной схемы на 144 Мгц нужны ча-
стоты умножителей 24,72 и 144 Мгц. Если принять одинако-
вую добротность нагруженных контуров Q = 50, а емкость
Са=12 пф для всех частот, то расчет значения сопротивле-
ния нагрузки ZH будет, как указано в табл. 4-2:
Таблица 4-2
Частота 24 Мгц 72 Мгц 144 Мгц
7?Ое, КОМ ^ое хх» 27,6 48,0 9,2 11,5 4,6 4,7
Во второй строчке табл. 4-2 вписаны значения резо-
нансных сопротивлений LC контуров без ограничения их
добротности.
Как видно из сравнения, эффективное утроение частоты
на лампе 6П9, требующее /?ое= 16 000 ом, хорошо обеспе-
чивается только на частотах около 24 Мгц, второе утроение
на частоту 72 Мгц обеспечивается с трудом (максимальное
R ое = 11,5 ком вместо 16,0 ком). Дальнейшее удвоение обес-
печивается лишь наполовину, это означает, что выходная
мощность не достигает расчетной /?к = 2,68 вт. Пример на-
глядно показывает трудности, с которыми сталкивается кон-
структор, проектируя аппаратуру на эти частоты: необходи-
мы добротные контуры (на частотах 144 Мгц и выше из от-
резков линий), лампы с большой крутизной, работающие
при низких анодных напряжениях и имеющие малые между-
электродные емкости, т. е. приеме-усилительные лампы типа
6Ж9П, 6П14П и т. п.
Наименьшее значение емкости Са в контуре умножителя
с емкостной связью с.последующим каскадом равняется сум-
ме входной и выходной емкостей ламп, если пренебречь ем-
83
костью монтажа. В табл. 4-3 приведены значения индуктив-
ности катушек, которые на некоторых частотах умножения
могут дать наибольшее А?ое нагрузки. Таблица-- составлена
для ходовых ламп с большой крутизной и емкости, равной
сумме их входных и выходных емкостей, и позволяет судить
о пригодности той или иной лампы.
Таблица 4-3
Лампа ^BX"b^Bfc4X, пф 1, мкгн 24 Мгц 36 Мгц 48 Мгц 72 Мгц 144 Мгц
6П9 20,0 20 2,15 0,96 0,54 0,24 0,06
6Ж4 15,0 15 2,90 1,29 0,72 0,32 0,08
6Ж9П 12 12 3,60 1,60 0,60 0,40 0,10
6Ж5П 10 10 4,30 1,95 1,08 0,48 0,125
6Ж1П 7 7 6,20 2,75 1,55 0,67 0,170
При оценке ламп по табл. 4-3 необходимо учитывать:
1) Индуктивности ниже 0,1 мкгн трудно осуществимы и
имеют низкую добротность, если их выполнять в виде обыч-
ной катушки.
2) При рациональном монтаже каскадов к общей емко-
сти необходимо добавлять 3—5 пф для пальчиковых ламп и
5—7 пф для ламп октальной серии, т. е. в расчет принимать
те значения индуктивностей, которые стоят в верхней строч-
ке, например, используя в каскадах лампу 6Ж1П, ориенти-
ровочный расчет ведут для емкости 10 пф (лампа 6Ж5П)
и т. д.
Из табл. 4-3 видно, что до частот 72—96 Мгц практиче-
ски можно использовать любую лампу с большой крутизной,
но с переходом на удвоенную частоту 72/144 Мгц, когда
действующую индуктивность надо уменьшить в четыре раза,
в этом случае требуется применение специальных ламп или
при той же лампе замена LC контура четвертьволновой ли-
нией.
Повысить эффективность работы умножителей можно и
подбором схем. На рис. 4-7,а показана типовая схема умно-
жителя на пентоде. Напряжение возбуждения Uc при доста-
точной величине создает ток первой сетки 1а и на сопротив-
лении Rc появляется автоматическое смещение, величина
которого EC=/C1RC часто дополняется еще спадом напря-
жения на сопротивлении в цепи катода:
£к = RKIK.
Эта часть смещения предохраняет лампу от чрезмерного
перегрева в случае срыва возбуждения. На частотах выше
84
100 Мгц катод лучше заземлять, не вводя в его цепь доба-
вочных реактивных сопротивлений, а смещенсе Uс0 в проме-
жуточных каскадах получать за счет сопротивления утечки
Rc или батареи.
Напряжение на экранирующей сетке Uс2 для достижения
максимальной крутизны должно быть близким к предельно-
му. Его лучше получать с омического делителя /?с2 4- /?с2>
холостой ток которого в три-пять раз больше нормального
тока /с2 сетки. В любительских условиях с целью экономии
мощности напряжения £с2 обычно получается за счет паде-
ния напряжения на последовательном сопротивлении /?с2,
подключенном к источнику анодного питания.
Нагрузочный контур в цепи анода и его связь с последу-
ющим каскадом осуществляется по-разному, в зависимости
от частоты и условий работы передатчика. До частот 100—
150 Мгц это обычный LC контур с максимальной добротно-
стью: диаметр катушек 12—15 мм, провод 1,5—2 мм. Мини-'
мальное значение емкости контура часто равно лишь значе-
нию выходной емкости лампы и емкости монтажа.
Добротность анодного контура можно повысить, применяя
полосовой фильтр £iC5,' £2С7. Этот способ дает лучшую
фильтрацию остальных гармоник и, следовательно, ограни-
чивает возможность возникновения помех н их проникание
через последующие каскады. Эта мера необходима, напри-
мер, для ограничения помех телевидению, УКВ вещанию
и др. Однако в любительских условиях все еще преоблада-
ет емкостная связь через Се, показанная пунктиром на
рис. 4-7,а.
На рис. 4-7,в показан еще один способ осуществления
резонансного нагрузочного сопротивления в цепи анода.
Контур £1С] является как бы последовательным контуром,
в действительности емкость Ci дополняется симметрично вы-
ходной емкостью С BBIS лампы и емкостью ее монтажа и об-
разует параллельный контур с заземленной средней точкой
по емкости. Поскольку ВЧ напряжение в точках А и В мак-
симально и симметрично относительно точки питания С, то
такое же включение используется и для питания двухтакт-
ных последующих каскадов через конденсаторы С2, Сз
и т. д. Способ последовательного контура особенно пригоден
при применении ламп с большой Свых или на верхнем час-
тотном пределе применения £С контуров (100—150 Мгц).
Разновидностью умножителей на УКВ являются двух-
тактные схемы, приведенные_на рис. 4-8,а. Они обладают
естественной симметрией по отношению к шасси и менее
склонны к возникновению паразитных колебаний. В анодной
цепи_£2С2 циркулируют токи только основной частоты и не-
четных гармоник 3 и 5. Поэтому двухтактные схемы можно
применять как утроители частоты, например 48/144 и
85
Рис, 4-8. Двухтактные схемы умножителей "частоты, а — для нечет-
ных гармоник; б — для четных -гармоник
144/432 Мгц, или даже умножители на 5—29/145 Мгц. Чет-
ные гармоники, возникающие в усилителях, подавляются,
так как Токи этих гармоник в анодной цепи имеют одинако-
вую фазу и проходят по нагрузочному сопротивлению в об-
ратных направлениях и взаимно компенсируются. Так как
обе лампы оказываются включенными последовательно, то
удваивается и величина возбуждения Uc и величина нагру-
зочного сопротивления Roe по сравнению с однотактными
схемами. Увеличение Roe на УКВ для эффективного умно-
жения частоты требует применения добротных контуров в
виде линий.
Схема на рис. 4-8,6 является комбинированной — двух-
тактной по цепи сеток и однотактной в выходной цепи.
В режиме умножения эта -схема выделяет в анодной -цепи
только четные гармоники,'подавляя как основную, так и тре-
тью и пятую гармоники. Мощность и к. п. д. в таком режиме
получаются больше, чем от ламп, работающих параллельно.
Кроме того, сопротивление нагрузки R ое требуется меньшее,
чем для схемы на рис. 4-8,а. Такой удвоитель мощности
можно использовать и как выходной каскад передатчика с
еще достаточным к. п. д.
Для двухтактных схем на триодах требуются большая
крутизна S и коэффициент усиления лампы порядка 20 и
выше. Особо пригодна для любых вариантов схема тетрода
ГУ-32 на частотах вплоть до 430 Мгц. Применение утроите-
лей в качестве выходных каскадов (например, 144/432 Мгц)
малоэффективно, так как внешняя нагрузка (антенна) на-
рушает режим умножения, значительно понижая /?ое нагруз-
ки и выходную мощность.
IV-8. Усилители мощности на УКВ
Основное назначение каскада — усиление мощности и от-
дача мощности в нагрузку на рабочей частоте (144, 430А4гц
й выше). Обе эти величины всегда связаны между собой
86
aj
Рис 4-9. а — схема включения приборов для проверки режима выход-
ного каскада передатчика; б — нагрузочная характеристика усилителя
мощности
сложной зависимостью, так как мощность каскада зависит
от величины возбуждения, рабочих параметров лампы и ве-
личины сопротивления нагрузки с учетом' вносимого сопро-
тивления со стороны антенны.
Для данной величины напряжения возбуждения Uc ..
смещения £с зависимость этих величин можно проследить
по так называемой нагрузочной характеристике. Она опре-
деляет те рабочие условия, при которых мощность, разви-
ваемая лампой, и к. п. д. получаются наибольшими. У дей-
ствующего передатчика характеристику можно снять опыт-
ным путем и тем самым проверить его работу и определить
наилучшие условия. На рис. 4-9,а приведена схема оконеч-
ного каскада на пентоде с измерительными приборами во
87
всех цепях, в практических схемах можно обойтись только
прибором для измерения тока анода /а. С анодным контуром
LiCi связывается вспомогательный контур Ь2С2, в цепь кото-
рого включены в качестве нагрузки лампочка накаливания
автомобильного типа (для частот 430 Мгц необходимо снять
с нее цоколь) или прибор с термопарой /н- Связь между
контурами должна быть переменной и жестко фиксировать-
ся в разных положениях. Изменяя связь в широких преде-
лах, можно заметить, что свечение лампочки ЛН достигает
наибольшей яркости, а затем при дальнейшем увеличении
связи уменьшается. Для построения нагрузочной характе-
ристики требуется записать показания всех приборов — 1С1,
/сг, К- I п в процессе изменения связи с ЬгС2.
Степень связи надо отградуировать, т. е. изменять поло-
жение катушки L2 каждый раз на одинаковый угол at, а2—
или сближать катушки на расстояния ai, аг, аз и т. д. Если
все показания приборов вычертить на бумаге в зависимости
от степени связи между катушками LtL2 (at, аг— или он, аг,
аз), то получатся кривые, показанные на рис. 4-9,6. Кривая
РК(1В), имеющая ярко выраженный максимум, и есть на-
грузочная характеристика, выраженная через ток в нагруз-
ке /н. Максимум тока /н или мощности Рк получается пото-
му, что с увеличением связи между контурами большое ре-
зонансное сопротивление /?ое контура уменьшается и при
определенной величине становится наивыгоднейшим сопро-
тивлением /?оеотп ДЛЯ работы лампы в данных условиях.
Если связь еще увеличить, то мощность Рк, яркость свече-
ния ЛН и ток /н резко упадут. По яркости свечения этой
лампы можно судить о наибольшей мощности, которую от-
дает выходной каскад при условии, что контур Ь2С2 под-
строен на рабочую частоту.
Одновременно с изменением связи и мощности изменяет-
ся не только сопротивление контура LiCj в цепи анода, но
и все токи в лампе (7ао> 41» 4г), причем они не имеют мак-
симумов, а изменяются плавно даже тогда, когда мощность
Рк ВЧ каскада уже понижается. Следовательно, в усилите-
лях мощности, наблюдая только за одним прибором, напри-
мер за /а, нельзя определить, когда лампа отдает наиболь-
шую мощность: при нагрузке ток I а всегда возрастает, а
41>4г падают. Для однозначного определения наивыгодней-
ших условий достаточно любого, самого простого индикато-
ра мощности, жестко скрепленного со вторичной цепью или
антенной.
По кривой на рис. 4-9,6 следует сделать еще одно заклю-
чение: при слабой связи контуров начальное значение токов
и мощностей будет малым, например в сечении, показанном
прямой АВ, а при наивыгоднейшей связи оио возрастает до
значений, отмеченных цифрами 2, 6, 4, 8 на прямой CD.
88
Степень изменений этих величин зависит от величины резо-
нансного сопротивления /?оехх. контура Li€} в отсутствие
нагрузки со стороны L2C2 (слабая связь). Если контур име-
ет большую добротность, то его сопротивление во много раз
превышает значение наивыгоднейшего сопротивления нагруз-
ки Roa и, следовательно, первоначальное значение тока ано-
да / аВ будет очень малым по сравнению со значением /а6
(на прямой CD). Значительная разница токов при увеличе-
нии нагрузки говорит о большой эффективности воздействия
вторичного контура £;С] или большой способности контура
L\C\ отдавать накопленную энергию в нагрузку. Иначе гово-
ря. коэффициент передачи контура £[СГ будет большим' и
лампа не только разовьет нужную мощность, определяемую
рабочими условиями и /?ое, но и отдаст ее в нагрузку.
Если соотношение сопротивлений /?оеХх и Roe обозначить
—Оехх =а, то коэффициент передачи я контура Ь\С\ оп-
Roe
' , 1
ределится: т) = 1--.
а
На рис. 4-10 равенство изображено в виде кривой, на-
глядно показывающей зависимость передачи мощности от
величины изменения сопротивления контура при нагрузке.
Вместо соотношения ^Ое хх можно подставить значение со-
Roe
отношения токов ——, так как они пропорциональны значе-
^аб
89
яиям сопротивлений и легко измеряются в действующей
аппаратуре.
Большой величине отдачи мощности всегда соответствует
"большая разница в показаниях токов анода /а (на рис. 4-9,6
'эта разница показана штриховкой в зависимости от сопро-
тивления /?ое) и ее значение пропорционально произведению
разницы токов (/а8 —/а5) на величину анодного напряже-
ния, т. е. во вторичной цепи Рк = (7а6—I a&)Uа.
Из рис. 4-9,6 видно, что мощность' Р к обусловлена изме-
нением величины сопротивления анодного контура между се-
чениями АВ и CD. Значит передается только та часть ВЧ
мощности, которая появляется в процессе нагрузки выход-
ного каскада, а не вся ВЧ мощность, которую развивает
лампа. На рис. 4-9,6 эти части разграничены пунктирной
прямой EF. Часть ВЧ мощности оказывается неиспользован-
ной.
Применение контура в виде отрезка линии даже при
•^оехх =40 000 ом сразу повышает коэффициент передачи до
т] = 0,9, т. е. до 90%. Надо заметить, что на частотах 144Мгц
и выше добротность контуров из отрезков неэкранированных
двухпроводных линий понижается за счет потерь на излуче-
ние ВЧ энергии самой линией. Этот эффект появляется так-
же при повышении тока ненагруженного каскада.
В выходных каскадах наиболее экономичными и устойчи-
выми лампами являются двойные и лучевые тетроды и пен-
тоды ГУ-32. ГУ-29,_6П21С и маломощные триоды типа
6НЗП, 6Н5П, 6Н15П. Включение двух отдельных ламп по
двухтактной схеме обычно легко ведет к самовозбуждению.
Нормальные значения токов в цепи сеток 1С1 и /с2 у
пентодов современной конструкции и лучевых УКВ тетродов
•составляют
/С1 = (0,02 — 0,05) /ао (ма),
т. е. от 2 до 5%, где /с2 — рабочий ток анода. Ток экрани-
г.»™,, составляет для современных ламп
7с2 = (0,05- 0,01) 1ао(ма).
У триодов с коэффициентом усиления $=20 -г-25 величина
тока сетки
/с1 = (0,15-^0,20)/ао.
Смещение в'выходных каскадах следует подавать от от-
дельного источника или в комбинации со смещением за счет
токов сетки. Катод следует заземлять кратчайшим путем.
Модуляция — в цепи экранирующей сетки или анодно-
экранная. Ключевание — в экранирующей сетке оконечного
или предварительного каскада.
90
IV-9. Методы настройки отдельных каскадов
передатчика
Настройка многокаскадных передатчиков заключается в
определении рабочих частот каскадов, измерении напряже-
ний питания и токов каскадов, измерении ВЧ напряжений
и мощности.
Прёделы настройки ВЧ контуров в отдельных каскадах
проверяются ГИРом. В новых самостоятельных разработках
все контуры можно предварительно рассчитать по материа-
лам, приведенным в первой главе, с точностью до 10%, а
затем проверить по ГИРу, волномеру или приемнику.
Далее проверяют настройку в отдельных каскадах под
напряжением по прибору в цепи анода /а2 или сетки 7С
последующего каскада или лампочкой накаливания, неоно-
вой лампочкой и т. д. Для-этой цели включают накал ламп
и пониженные анодные напряжения подаются последова-
тельно на первый, затем и второй каскады и т. д. Момент
резонанса анодного контура L2C2 (рис. 4-11) отмечается рез-
ким спадом тока I а1 при добротных контурах или отсутствием
нагрузки и одновременным появлением тока 7С в цепи сетки
последующего каскада. При увеличении связи между каска-
дами, например подстройкой контура L3C3, ток сетки 7С воз-
растает, а провал в спаде анодного тока уменьшается. Зна-
чение тока сетки 7С должно быть равно нулю для каскадов,
работающих в режиме буферного каскада, и составляет при-
мерно 1—2 ма для каскадов умножения. На рис. 4-11 пока-
зана емкостная и трансформаторная связь каскадов: первая
простая, вторая дает более надежную фильтрацию гармоник.
Описанный способ настройки неудобен тем, что для вклю-
чения приборов тока 7С необходимо рвать цепи питания.
На данном этапе настройки всю операцию можно делать
только по одному прибору в цепи сетки каскада 777. Для этой
цели сопротивление утечки /?с делится на два: Rcl + R&
(рис. 4-11 каскад III), причем, Rc2 =200-э-500 ом. Падение
напряжения на R с2 за счет тока сетки измеряется вольтмет-
ром постоянного тока. Для этого на переднюю панель пере-
датчика выводятся гнезда 1 и 2 от цепей сеток отдельных
каскадов. Так как токи сетки бывают порядка 1^2 ма, то,
следовательно, измеряемое напряжение на /?с2 равно
0,2—1,0 в и может быть измерено в любой момент работы
передатчика. '
Ранее было отмечено, что умножитель частоты при повы-
шении частоты выше 30—40 Мгц должен давать запас мощ-
ности для возбуждения последующих каскадов. Проверить
это можно или по величине тока сетки 1С последующего
91
Рис. 4rll Схема проверки работы многокаскадного УКВ передатчика
каскада, или оценкой мощности по резонансному индикатору
мощности РИМ. Для этой цели в цепь анода каскада II
(рис. 4-11) включают прибор /а2 и контур L4C4 настраивают
в резонанс по спаду тока /а2 при снятом питании с каска-
да III. К контуру L4C4 подносят индикатор мощности и под-
бором связи и настройки получают наибольшую ВЧ мощ-
ность с каскада. По яркости свечения оценивают мощность
и записывают значение тока I а2. Затем включают последую-
щий каскад III, подстройкой £4С4 получают нужное значе-
ние тока сетки /с и замечают показания анодного прибора.
Сравнивая их с предыдущими, можно по разности токов
судить, какой запас мощности обеспечивает каскад II. -
Если Г а2 больше I а2, значит последующий каскад на-
гружает анодную цепь умножителя (каскад II) больше допу-
стимого (см. рис. 4-9,6) и его мощность, очевидно, недоста-
точна. Чтобы убедиться в этом, необходимо ослабить связь
контура £4С4 с сеткой последующего каскада и проследить
за изменением тока сетки /с или выходной мощности каска-
да III. После описанных операций можно попробовать повы-
сить напряжение на каскаде II до предельно допустимого и
снова проверить запас по мощности возбуждения для кас-
“када III.
В анодной цепи каскада III показано4 симметрирование
выходного контура, необходимое для питания последующего
двухтактного выходного каскада. Контроль симметричности
возбуждения сеток каскада IV делается по величине и ра-
венству постоянных составляющих напряжения смещения,
измеряемых в точках 1 и 2 относительно корпуса и сеточной
цепи каскада IV сопротивления /?с2 =200-г-500 ом, и, так
же как в сетке каскада III, его величина зависит от чув-
ствительности вольтметра. Симметрирующий конденсатор
С6 должен быть с воздушным диэлектриком, чтобы уравно-
вешивать выходную емкость С ак лампы каскада III. Связь
цепи сеток часто делают гальванической, через емкость Сс,
но применять ее не следует в том случае’, если .предваритель-
ный каскад маломощный или работает с большой степенью
умножения, т. е. больше 2. Кроме того, двухтактный каскад
с индуктивной связью -удается сделать более устойчивым
против самовозбуждения.
Контролировать симметричность выходной цепи трудно,
и приходится соблюдать при монтаже максимум механиче-
- скрй симметрии конструкции и нагрузки. В диапазоне
430 Мгц связь с антенной следует симметрировать полувол-
новой петлей («U-колено») так же, как это делается у ан-
тенн, а подбирать наивыгоднейший режим работы выходного
каскада ^адо- подключив РИМ. Он позволяет проверить зна-
чения токов Za0, /ан и тём самым к.п.д. отдачи контура
и значения мощности. В режиме несущей следует подобрать
93
степень связи для модуляции (т. е. значение тока /ан при
последующей нагрузке антенной), проверив при этом доста-
точность возбуждения.
IV-10. Паразитные колебания в передатчиках
Часто, при первом же включении многокаскадных пере-
датчиков можно обнаружить ряд побочных частот, близких
к рабочим, а иногда и значительно более высоких. Объяс-
няется это тем, что не всегда удается выдержать основные
принципы и детали для конструкции ВЧ каскадов, а совре-
менные лампы с очень большой крутизной легко возбуж-
даются на частотах, для которых цепи сетка—катод и
анод—катод оказываются одинаково настроенными. Для
устранения паразитных колебаний необходимо определить их
частоту, а затем уже проследить пути их возможных воз-
никновений.
Если при включении передатчика в устойчиво работаю-
щем приемнике появляется много близких частот («веер^
частот»), то это признак паразитных УКВ (т. е. более высо-
ких, чем рабочая частота) колебаний. Если повторение
частоты в «веере» очень частое и сгруппированы они вокруг
несущей, то это признак появления низкочастотных паразит-
ных колебаний. Наконец, если в диапазоне приемника
появляется еще один мощный и неустойчивый сигнал вдали
от несущей, то это свидетельствует о самовозбуждении ВЧ
усилителя передатчика.
Прежде всего необходимо проверить на самовозбуждение
выходной или два последних каскада. Для этого в цепь сет-
ки выходного каскада включают миллиамперметр на 5—10 ма
й подают такое ВЧ возбуждение, чтобы ток сетки /с соот-
ветствовал рабочему значению, например 2—3 ма для
ГУ-32, 4—6 ма для ГУ-29 и т. д. Анодное и экранное на-
пряжение при этом следует снять.
Если в таких условиях настраивать анодный контур кас-
када, проходя в ту и другую сторону около точки резонанса,
ч то показания сеточного прибора не должны изменяться.
Любое смещение стрелки свидетельствует о просачивании
ВЧ энергии через проходную емкость лампы и, следователь-
но, связи сеточного и анодного контуров, достаточной для
самовозбуждения. Если сеточный и анодный контуры взаим-
но экранированы, то просачивание ВЧ энергии через лампу
более точно можно определить по резонансному волномеру
с индикатором, связанному с анодным контуром каскада.
Если этот контур перестраивать, то прибор волномера при
полном возбуждении цепи сетки не должен давать откло-
нений. ’
94
4-12. Схемы нейтродинирования усилительных каскадов;
а, б —на триодах, в, а —на тетродах
Вместе с проверкой на самовозбуждение каскада следует
проверить и его склонность к паразитным колебаниям. Для
этого подают полное возбуждение и записывают значение
тока /с1. Одновременно подключают анодно-экранные цепи
и анодный контур по спаду тока /а настраивают в резонанс.
После этих операций ток сетки /С1 должен упасть на
20—30%. Если его значение не изменилось или даже возрос-
ло, то это могло произойти только за счет детектирования
добавочной энергии от каких-то других колебаний, помимо
основной частоты, т. е. паразитных колебаний.
При конструировании современных УКВ передатчиков в
промежуточных каскадах наиболее часто используются пен-
тоды, в оконечных — тетроды и триоды.
Высокочастотные каскады на пентодах благодаря неболь-
шой проходной емкости наиболее устойчивы. Паразитные
колебания могут возникнуть лишь за счет плохой экраниров-
ки или близости входных и выходных контуров, ошибочного
монтажа, или возникновения резонансных цепей в развязы*
вающих конденсаторах и на дросселях.
, В противоположность пентодам каскады ВИ усилителей
на триодах, включенные по схеме с общим катодом, склонны
к самовозбуждению через емкость Сас. Ее влияние прихо-
дится нейтрализовать специальным включением цени сетки
и анода (рис. 4—12,а) через добавочную емкость Сн. При
таком включении на сетку поступает противофазное напря-
жение, величину которого можно регулировать и, следова-
тельно, скомпенсировать полностью проникание ВЧ колеба-
ний через емкость анод — сетка со стороны анода и-этим
предотвратить самовозбуждение. При этом емкость Сн =Сас,
а процесс нейтродинирования состоит в ликвидации призна-
ков самовозбуждения, т. е. Ся подбирается так, чтобы се-
точный ток /С1 не изменялся при перестройке анодного
контура, а ВЧ напряжение на нем, определяемое волноме-
ром, неоновой лампочкой и т. п., было наименьшим.
На практике встречаются и другие способы нейтродини-
рования в триодных усилителях ВЧ. Например, в конструк-
циях дециметрового диапазона в усилителях с общей сеткой
часто требуется слабая нейтрализация. Применительно к кон-
струкциям этих частот ее легко осуществить через индук-
тивную связь двух резонаторов 1 и 2 (рис. 4—12,6) с пово-
ротом фазы на 180°. С этой целью небольшую петлю из
провода 0,5—0,6 мм своими концами пропускают через от-
верстия в круглом изоляторе I, укрепленном в перегород-
ке 2, разделяющей резонаторы.* В пространстве резонатора 2
(анод—сетка) направление петли L2 изменяют'на 180° и кон-
цы проводов пропаивают. Положение петли в изоляторе I
фиксируется лаком. Меняя поворот такой системы, можно
96
менять степень связи контуров и подобрать минимальное
значение, достаточное для полной нейтрализации.
В усилителях на тетродах нейтрализация самовозбужде-
ния усложняется тем, что ёмкость Сн должна быть очень
малой. Например, у каскадов на лампах ГУ-32, ГУ-29 для
этой цели используются отрезки проволоки диаметром
1,5—1,-2 мм, длиной 3Q—40 мм, подведенные от сеток к плос-
кости анодов (рис. 4-12,в). У тетрода, кроме того, сущест-
вует частота fH, на которой соотношения внутриламповых
емкостей (реактивных сопротивлений) таковы, что появляет-
ся автоматическая развязка или нейтродинирование ВЧ
цепей. У современных ламп эти частоты лежат в диапазоне
примерно 50—200 Мгц. На частотах более низких, чем /н,
уместно применять обычные схемы. На рабочих частотах
выше /н наиболее просто обеспечивается -нейтродинирование
усилителей на тетроде по схеме рис. 4-12,г.
Для развязки контуров Ь^С\ и L2C2 используется индук-
тивность вывода экранирующей сетки Lc2, которая вместе с
емкостью Сн дает настройку последовательного контура и
тем самым вводит нулевой потенциал или экранировку меж-
ду входной и выходной цепями. Емкость Сн может лежать в
пределах 30—300 пф в зависимости от лампы и частоты.
Удобно для этой цели использовать керамические подстроеч-
ные конденсаторы типа КПКЗ (25—150 пф) и КПК5 (25—
175 пф). На частоте 144—146 Мгц наиболее подходящей
является емкость 180 пф.
Кроме описанных паразитных колебаний, около рабочей
частоты возможны колебания на более высоких и низких
частотах, первые обычно возникают из-за ошибок в монтаже
главных цепей усилителя, в результате чего могут появиться
две близкие по настройке цепи /, II (рис. 4-13). Индуктив-
ность контура I состоит из соединительных проводов о г
управляющей сетки лампы и конденсаторов «С<, Ct, С3 на
шасси и далее на катод. Цепь анода через С2 и С5 замыкает-
ся также на катод. Цепи основной частоты (ЦС[, L2C2)
перестали выполнять свои функции, так как нормальный ре-
жим на электродах нарушился, из-за паразитных колебаний.
Убедиться в том, что появились паразитные колебания, мож-
но по следующим признакам: неоновая лампа светится с
фиолетовым оттенком; колебания не срываются, если отклю-
чить питание с предыдущего и последующего каскадов; ко-
лебания существуют, если снять или заменить одну из ка-
тушек (Ц или L2); изменение емкости конденсаторов не
меняет показаний приборов в цепи анода или сетки. Частоту
колебаний должен показать УКВ волномер.
Для устранения паразитных колебаний надо расстроить
цепи I и II, для чего укоротить цепь катода, пересмотреть
точки заземления и величины развязывающих конденсато-
7 Заказ 22t
97
ров Сз, С4 и укоротить монтажные провода одной сеточной
или анодной цепи. Если эти меры не срывают паразитных
колебаний, то в цепь / или II вносят добавочную расстройку
в виде индуктивности из не-
Рис. 4-13. Пути возникновения пара-
зитных колебаний в усилителях
скольких витков в разрыв
цепи анода {точки 1, 2) или
ставят небольшой дроссель
в цепь сетки (точки 3, 4).
Иногда эти элементы выгод-
но шунтировать безындук-
ционным сопротивлением в
20—50 ом.
Возникновение паразит-
ных колебаний более низ-
ких частот в УКВ диапазо-
нах встречается реже.
Определить низкочастот-
ные паразитные колебания
можно по следующим признакам: желтый цвет свечения не-
онбвой лампочки, закорачивание контура основной частоты
не срывает колебаний.
Радикальный" метод подавления низкочастотных пара-
зитных колебаний — замена одного или нескольких ВЧ дрос-
селей омическими сопротивлениями. Обычно их ставят в цепи
сетки при автоматическом смещении, но можно развязку в
виде сопротивления 7?2=100-?-150 ом включить в цепь анода
дросселя вместо Дрз. В этом случае необходимо, чтобы реак-
тивное сопротивление конденсатора Сд было в десять-два-
дцать раз меньше на рабочей частоте. Часто применяют-
ся дроссели с разной индуктивностью, например в каскадах
умножителей, чем предотвращают и условия возникновения
этого вида Паразитных колебаний.
IV-11. Связь выходного каскада с антенной
Связь выходного каскада с антенной должна быть такой,
чтобы обеспечивались условия для" наибольшей мощности
каскада, максимальная отдача в антенну, симметричность
нагрузки у двухтактных каскадов и отсутствие паразитных
или посторонних излучений.
Первые два условия требуют, чтобы устройство связи
выполняло роль трансформатора, согласующего обычно низ-
кое волновое сопротивление линии передачи (50—240 ом)
с относительно высоким сопротивлением колебательных
контуров. Эти условия наиболее просто выполняются тогда,
когда вторичная цепь имеет резонансные свойства. Однако
на практике очень часто применяются наиболее простые ти-
пы связи: индуктивная, гальваническая или емкостная
98
(рис. 4-14,а, б, в, г) и реже связи с настраивающимися эле-
ментами (рис. 4-14,д, е, ж). Индуктивная, нёнастраиваю-
щаяся связь (рис. 4-14,а, б) получается за счет магнитного
потока и поэтому элемент связи La располагается или у
Рис 4-14 Схемы связи выходного каскада с антенной.
а, б — индуктивная; в, г — автотрансформаторная н емкостная;
д, е — индуктивная через настроенный контур; ж — симметриро-
ванная связь с двухтактным каскадом
короткозамкнутого конца линии LK, или у холодного конца
катушки LK. Обычно сильная связь цепей LK и13 приводит
к появлению дополнительной емкостной связи цепей, ухуд-
шающей -фильтрацию гармоник. Катушка связи La
(рис.» 1-14,а) обычно имеет два-трц витка такого же диамет-
ра, как LK, и такую индуктивность, чтобы реактивное сопро-
тивление катушк” La равнялось волновому сопротивлению
Zo кабеля,
Zo = o>La.
При индуктивной связи по схеме на рис. 4-14,6 периметр
витка La получается большой — 0,12—0,2 X (т. е. длина
петли около 10 см и более на 144 Мгц и 3,5—4,0 см на
430 Мгц), что не всегда удобно в эксплуатации. Опытным
путем найдено, что ненастроенная петля связи совершен1”'
непригодна при большом коэффициенте стоячей волны
кабеле, т. е. большом рассогласовании у антенны.
Гальваническая или емкостная связь (рис. 4-14,в, г) имеет
ряд преимуществ:
— малую чувствительность к изменению частоты (без
регулировки перекрытия диапазона примерно 1 : 1,3);
— простоту и удобство регулировки степени связи’пере-
99
мещением вдоль катушки . или погружением зонда
(рис. 4-14,г);
— удобство применения в замкнутых резонаторах с ис-
пользованием коаксиальных кабелей питания.
Несмотря на это, в многокаскадной аппаратуре такой
вид связи крайне нежелателен из-за плохой фильтрации
гармоник, что приводит к засорению помехами более высо-
кочастотных диапазонов* '
Место подключения (1,2 на рис. 4-14,в) подбирается в за-
висимости от сопротивления р линии питания (для антенн
«Американка», для которой р~600 ом, оно находится около
середины LK). При р = 50—70 ом у коаксиальных кабелей
место подключения будет на крайних витках у холодного
конца катушки LK. Емкостное сопротивление конденсатора
Са в десять раз меньше р кабеля. У контуров из отрезков
ВЧ линий элемент емкостной связи должен быть расположен
близ пучности напряжения, т. е. на открытом конце. Преде-
лы изменения степени связи получаются большие.--
Устранить отмеченные недостатки можно введением на-
стройки в цепь La связи (рис. 4-14,д, е, ж). Объясняется это
следующим: на конце кабеля 1, идущего от антенны
(рис. 4-15), может появиться сложное сопротивление
^вх = а ИЛИ Zg* = R&- Ас'а
1лмакс [цМин
Рис 4-15 Влияние входного сопротивления кабеля на связь
с генератором
в зависимости от длины кабеля и от того, как на другом
конце сопротивление кабеля р согласовано с входным со-
противлением антенны Za. При полном согласовании
- ZBX = ^ = Za
реактивные составляющие Xt,'a и Аса отсутствуют и катуш-
ка связи La оказывается подключенной к чистому низко-
омному (50—240 ом) сопротивлению (см. цепь 1, 3, 4, 2
на рис. 4-14,ж). Цепь RaL'a получается апериодической, не-
100
настраивающейся и трансформация ВЧ энергии в нее ока-
зывается затруднительной. Если в такую цепь ввести емкость
(см. рис. 4-14,е), то добротность ее Qa повысится и отдача
мощности в контур антенны возрастет. Получается это по-
тому, что степень связи определяется
где QK—добротность анодного нагруженного контура; ниж-
- ний предел QK = 10—12 определяется необходимо-
’ стью лучшей фильтрации гармоник;
Qa—добротность антенного контура, которая зависит
от величины емкости Са сопротивления R и частоты;
К — коэффициент связи; его величина легко осуществи-
ма в пределах /(=0,1 -4-0,3.
Следовательно, по известным К и QK можно найти не-
обходимое значение Qa; так при Л=0,1 QK=12 получается
Qa = 8. Если Qa слишком мало, то требуется увеличить
связи контуров для получения большой отдачи, а это -не
всегда осуществимо. Именно в таких условиях (низкое Qa)
и часто невозможно нагрузить выходной контур передатчика
даже при предельной связи. В этих случаях подстроечная
емкость Са должна сделать цепь связи настроенной и тем са-
мым повысить отдачу из контура.
Следует помнить, что никакими средствами и измене-
ниями на конце кабеля нельзя у передатчика получить
согласование сопротивления антенны Za с сопротивлением
кабеля р и устранить стоячую волну вдоль кабеля (рис. 4-15).
Вариант связи, приведенный на рис. 4-14,е, является наибо-
лее применимым на частотах вплоть до 430 Мгц, а вариант
на рис. 4-14,д — наиболее правильным решением для низких
частот — 28—30 Мгц. Здесь подбор связи осуществляется в
два приема: подбор отвсГда на катушке La и степени связи
Ек и Ёа. В этих схемах La и Са должны давать настройку
на рабочую частоту как без кабеля, так и после его под-
ключения.
Схемы на рис. 4-14 относятся к однотактным выходным
каскадам. На рис. 4-14,ж показано наиболее правильное осу-'
ществление симметричной связи с двухтактным каскадом при
применении питания’от коаксиального кабеля. Петля связи
L2 соединяется с кабелем через полуволновой отрезок линии
(«U-колено»), При условии согласования антенны на выхо-
де петли получается чисто активное, повышенное сопротив-
ление "порядка ZT = 200-^300 сш, с которым лучше согла-
суется петля La, что увеличивает отдачу. Связь с нагрузкой
можно сделать и гальванической, подключив «П-колено>> че-
101
рез разделительные емкости прямо к выходной линии пере-
датчика (точки 1', 2'}.
Рис. 4-16. Зависимость выходной
мощности от тока в кабеле при
КСВ-1,0
Длина кабеля в согласующем «U-колене» равна полувол-
не с учетом коэффициента укорочения.
/и = А/2/С,
где е — диэлектрическая постоянная изоляция кабеля. К=
=0,64-5- 0,66 для полистирола и полиэтилена.
102
Для частот /=145_ Мгц и /=435 Мгц длина «U-колена»
будет:
/к = J5L.0.64 = 66 см,
L = --0,64 = 22 см.
Для изготовления петли удобно использовать тонкий ка-
бель, например РК1, и петлю длиной 33 или 11 см смонти-
ровать в самом передатчике. Особенно это желательно для
диапазона 430 Мгц. 2
О степени связи и ее достаточности можно судить по
нагрузочной характеристике. Наблюдая за показаднями мил-
лиамперметра в цепи анода и теплового прибора (лампочки
накаливания) на выходе контура‘связи LaCa, можно доволь-
но точно определить режим работы и отдачи передатчика.
При нагрузке выходного каскада по графику на рис. 4-10
можем судить о к. 1к д. и трансформации мощности в антен-
ный контур.
Зависимость мощности в антенном контуре от показаний
прибора, измеряющего силу тока в фидере, дана в виде гра-
фика (рис. 4-16), значительно упрощающего оценку процес-
сов настройки передатчика. Отдельные кривые показывают
зависимость мощности Рд от значения тока /д, проходящего
по кабелю с волновыми сопротивлениями р = 50—240 ом, при
условии согласованной нагрузки. Например, после настройки
на наибольшую мощность ток в кабеле /а = 0,7, а по графику
для ро=75 ом мощность Рд составляет 37 вт. Далее по
анодной цепи проверяется подводимая к лампе мощность
Ра= = /а0[/ ао вт. Она должна быть, по крайней мере, в два
раза больше, чем Рд. Если отклонение значительно в сторону
уменьшения, то это является признаком плохого согласова-
ния антенны.
IV-12. Телефонная и телеграфная работа
на УКВ передатчиках
Подавляющее большинство любителей ведет связи на
УКВ диапазонах телефоном, используя для этого амплитуд-
ную и-частотную модуляцию.
В диапазонах 144 и 430 Мгц связь телефоном обычно
ведется на расстоянии, не превышающем 250—300 км, при
особо хороших условиях — 600—800 км, в- зависимости от
технического оборудования и т. п. В условиях плохого про-
хождения на 144 Мгц связи на большие расстояния возмож-
ны только телеграфом с использованием максимальной чув-
ствительности приемника, снабженного вторым гетеродином.
Кроме того, некоторые виды дальней связи на УКВ из-за
103
сильных искажений, вносимых условиями распространения
радиоволн, возможны только при работе в телеграфном ре-
жиме.
Таким образом, УКВ передатчики для дальней связи
должны быть оборудованы как для работы телефоном, так
и телеграфом е возможностью быстрой смены режима ра-
боты.
O,6SJ7
ews
Rm |К
__I 31
__1 «
Л/» fl й'3
50пШ25
2to|
НН—
Яц!От R,,
-
Рис 4-17. Схема усилителя НЧ с выходной мощностью до 25 вт
ТвЗ
я3бп^бпб!
С с 20т
_ +jggs
Ют
В настоящее время в диапазонах 144 Мгц и выше при-
меняется исключительно амплитудная модуляция — анодная
или анодно-экранная.. Можно применять и амплитудную мо-
дуляцию с управляемой несущей (CLC, или супермодуля-
ция). На рис. 4-17 и 4-18 приведены две типовые схемы мо-
дуляторов. При каждом виде модуляции необходимо сужать
полосу частот в пределах 300—3 200 гц, так как она верно
воспроизводит разговорную речь, а сужение полосы прием-
ника повышает его реальную чувствительность на УКВ.
Схема первого модулятора (рис. 4-17) мощностью до
25 вт стандартная и в ней использованы лампы старой
серии. Первая лампа 6Ж8 — усилитель на сопротивлениях —•
обеспечивает нормальную работу от динамического микрофо-
на, второй каскад на 6Н7С работает усилителем напряжения
(первый триод) и фазоинвертором (второй триод). Двух-
тактный выход на двух лампах ЦПЗДтли 6П6 работает в ре-,
жиме класса АВ2. При напряжении в 300'в модулятор отдает
]5—17 вт, что достаточно для анодно-экранной модуляции
выходного каскада с подводимой мощностью 30—35 вт
(ГУ-32) Напряжения на отдельных узлах показаны в схеме.
«04
+
§
§/0
В
5f.
в*
*3
02
-| п, 6из о
Ci Сц
1000 1000 Bs50Q
Hln г1Нь u
ж
«5
0.5
1к
/?7 _
20hL
woo CttfVizyooo
-------------------о-гЗООб
LTJ Agof ; ftп_з-«
ет WKbW Рг
^4>rWJ I т
£
^,й ^2013006
гок П '
&6
20*
Лп
50к
Рис. 4-J8 Схема модулятора CLC
»3
6Н7С
-мов
ЧООв
-егЦ)Од
0 -100б
Трансформатор Тр2 ' собирается из пластин Ш-25, набор
40 мм, первичная обмотка 2X1 000 витков проводом ПЭЛ
Ю,18 с отводом от середины, вторичная — 2 100 витков про-
водом ПЭЛ 0,21. Намотка плотная, с прокладкой после каж-
дого слоя.
Входная цепь модулятора должна быть хорошо экрани-
рована. Для предотвращения ВЧ наводок сетки ламп 6Ж8
и 6Н7 (левый триод) следует подключать через развязы-
вающее сопротивление 200 ом, щунтированное на землю кон-
денсатором 200—300 пф. При желании в модуляторе можно
применить лампы пальчиковой серии — 6П14П, 6НЗП,
6ЖЗП.
Одна из схем модуляции управляемой несущей (CLC)
показана на рис. 4-18. Эта схема требует, чтобы выходной
каскад (модулируемый) работал на пентоде или тетроде, что
выполнимо вплоть до 430Мгц (например, на лампе ГУ-327-
Экранное напряжение Ес2 каскада снимается с катодного
повторителя (лампа Л3) и может меняться за счет моду-
лирующего напряжения в широких пределах. При этом анод-
ный ток лампы меняется от значения тока молчания, равного
l/s тока оконечной лампы в телеграфном режиме, до пол-
ного его значения. Рабочая точка на модуляционной харак-
теристике (зависимость 1а от Ес2) лампы устанавливается
так: после настройки передатчика на наибольшую отдачу в
.антенну (вернее, РИМ) в телеграфном режиме экранная
«ветка подключается переключателем Пг к катоду модулирую-
щей лампы. Изменением значения Ri7 (или изменением ве-
личины запирающего напряжения от 100 до 150 в) устанав-
ливается уровень несущей в паузах, т. е. анодный ток /а
-оконечного каскада доводится до значения (0,1—0,25) /а макс.
Степень ослабления несущей в паузах зависит также от
отношения напряжений анодного £а и экранного Есз око-
нечного каскада. Глубина модуляции при CLC практически
100% на всех уровнях, что особо ценно для УКВ связи?
Нужно следить, чтобы при больших уровнях НЧ напряже-
ния не происходило перемодуляции. Сопротивлением R4 ре-
гулируется мощность излучения при разговоре перед микро-
фоном.
В микрофонном усилителе (лампы 6Н9С и ’/2 6Н8С)
полоса частот усиления ограничена до 300—3 500 гц за счет
малых значений емкостей С2, С4, С8; /?с цепочки CiR2., C$Re,
-CioRiz введены для устранения воздействия высокочастот-
ных колебаний передатчика на НЧ тракт._Схема модулятора,
приведенная на рис. 4-^достаточна для промодулирования
CLC с током экранной сетки /с2 = 30н-35 ма, т. е. лампы
ГУ-29. Лампы ГУ-50, ГУ-32 имеют /с2, равные 10 и 14 ма
соответственно (см. табл. 3-1), и лампа Л3 может быть менее
мощной. Возможен вариант на лампах 6Н2П, 6Н1П, 6Н6П,
106
в каждом случае внутреннее сопротивление последней лампы
модулятора Л3 должно быть малым. Метод CLC-модуляции
выгоден для портативной аппаратуры, так как в модуляторе
можно обойтись без трансформаторов, а потребляемая мощ-
ность его незначительна.
Использование стабильных УКВ передатчиков для работы
в телеграфном режиме увеличивает дальность связи за счет
возможности сужения полосы пропускания приемника (на-
пример, до 1000 гц), ограни- ,
чения шумов и тем самым по-
вышения реальной чувстви-
тельности приемника, а это да-
ет возможность вести дальние
связи при малых мощностях.
При работе телеграфом не-
обходимо исключить все виды
помех, свойственных прерыви-
стому роду работы передатчи-
ка. При неправильном способе
ключевания помехи в^ виде
щелчков, хлопков могут про-
слушиваться по всему диапа-
зону и на значительном рас-
стоянии от передатчика. На
УКВ наиболее подходящим
способом ключевания является
блокировка цепи первой сет-
ки (рис. 4-19). На сетку лам-
пы, кроме нормального рабо-
Рис. 4-19. Схема телеграфной
манипуляции
чего смещения, подается отри-
цательное блокирующее сме-
щение U превышающее в не-
сколько раз напряжение £св
для данной лампы и рабочего
напряжения. В среднем UB =40—60 в для ламп, -работающих- в
каскадах умножения частоты (см. табл. 3-1). При нажатии
ключа блокирующее напряжение замыкается через ограни-
чивающее сопротивление /?1 = 50—100 ком и лампа работает
в нормальном режиме с комбинированным смещением, опре-
деляемым Ес и добавочным смещением Е'с, получаемым за
счет протекания тока сетки /с через /?2. Цепочка R$Ct
сглаживает форму сигнала и уменьшает помехи. Значение
/?2=б—10 ком, емкость фильтра С1=0,Г—1,0 мкф. Напряже-
нияч£с и U в можно брать-и от одного источника смещения,
использовав омический делитель, как показано пунктиром
на рис. 4-19. Сопротивление R3=R\ и является ограничиваю-
щим, в три-четыре раза меньше, чем /?3.
При ключевании в одном из промежуточных каскадов не-
10Г
обходимо, чтобы смещение всех последующих каскадов было
комбинированным, .величина принудительного смещения бы-
ла бы не более, чем £св, т. е. лампа была бы слегка открыта.
Нормальный же режим обеспечивается за счет автоматиче-
ского смещения. Напряжение смещения можно брать от лю-
бых источников или выпрямителей с малым внутренним
сопротивлением. Ключевание цепи сетки оконечного каска-
да требует высоких значений блокирующего напряжения, по-
этому неэкономично и нежелательно.
ГЛАВА ПЯТАЯ ————
ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ УКВ ПЕРЕДАТЧИКОВ
V-1. Четырехкаскадный передатчик
для диапазона 144—146 Мгц
Четырехкаскадный передатчик с двухтактным выходом
на лампе ГУ-32 можно считать вариантом, который при ис-
пользовании кварцев даже на частоту 4,0 Мгц обеспечивает
нормальную работу всех каскадов.
На рис. 5-1 показан вариант схемы передатчика на паль-’
чиковых лампах. Кварцованный задающий генератор на лам-
пе 6Ж1П собран по схеме с емкостной связью. Анодная цепь
LiC6 настроена на частоту около 24 Мгц, т. е. лампа рабо-
тает на третьей или четвертой гармонике в зависимости от
частоты кварца (8 или 6 Мгц). Второй каскад на лампе
6Ж5П работает утроителем, анодный контур L2Ci2 последо-
вательный. Третий каскад работает в режцме удвоения, его
анодная цепь L3CIS симметрирована и является возбудителем
для лампы ГУ-32,
В выходном каркаде как сеточная, так и анодная цепи
сделаны из отрезков линий. Линия в цепи сетки не является
необходимостью, но в данном случае позволяет переместить
лампу ГУ-32 в левую сторону шасси (рис. 5-2) и сделать вы-
вод антенной связи справа. Связь между L3 и L5 сделана
индуктивной при помощи отдельной линии связи.
Особенности конструкции. Общий вид конструкции пока-
зан на рис. 5-2, а монтажная схема — на рис. 5-3. Лампы
возбудителя Л\, Л2, Л3 расположены узкой линейкой
(рис. 5-3) и экранированы снизу от выходного каскада, рас-
положенного параллельно линейке возбудителя. Линия анода
заключена в экран в виде П-желоба. Точки заземления в
схеме разделяются на три ви4а? высокочастотные по вход-
ным и выходным цепям — 1, 3, 6; точки заземления 5 и 8
последовательных kohtvdob и и тпаки чячамлания
109
Рис. 5-1. Принципиальная схема чегырехкаскадного передатчика на диапазон 144—146 Мгц. Емкость конден-
саторрв С^, С9, Сц, Cis по 1 000 пф
вспомогательных цепей — 2, 4, 7. Практика показывает, что-
для удобного монтажа расстояние между панельками ламп-
пальчиковой серии должно быть 62—65 мм, октальной —•
65—70 мм. В пространстве между ними расположены анод-
Рис. 5-2. Конструктивное оформление четырехкаскадного передатчика
ные контуры умножителей. Катушка контура ЦС6, настроен-
ного на 24 Мгц, намотана на каркасе, остальные бескар-
касные. Данные катушек и дросселей приведены в табл. 5-1.
Таблица 5-1
Катушки Число витков Диаметр каркаса (намотки), мм Длина иамотки, мм Провод Примечание
£1 13 16 17 0,35 Каркас, провод ПЭЛ
Li 8 16 18 1,5 Без каркаса
L3 ' 5,5 16 18 1,5 » »’
L3 2 16 — 1,2
ДРг 200 6 2x3 0,1 «Универсалы», две секции
ДРз — 4 16 0,1 Сплошная, провод ПЭЛ
ДРз —— 3 12 0,1 То же
ДР4 -— 4 16 0,15
Резонансные контуры LiCe, L2C12, LsCi6 монтируются на-
колвдках Кь К.2, Кз размером 40x26x3 мм из оргстекла
и отдельным блоком при помощи алюминиевого угольника
прикреплены к шасси. В этой конструкции использовались
цилиндрические воздушные подстроечные конденсаторы Се,
С]2, С16 емкостью 5—30 пф, но вместо них на колодках
Къ К2, Кз, с обратной стороны катушек, можно закрепить
обычные воздушные или керамические подстроечные конден-
саторы (последние хуже и по качеству и для настройки).
Ш
Рис. 5-3. Схема расположения основных узлов и монтажа четырехкаскад кого передатчика. Цифры внутри лам-
повых панелек — выводы от электродов лампы
Ручки конденсаторов Се, С\2, Cie обычно не выводят на
переднюю панель, а делают с удлинительной осью под
«шлиц». На колодке катушки L3, удлиненной на 15 мм, кре-
пятся катушка связи £4 и двухпроводная линия, идущая к
сеточному контуру ГУ-32. Связь с этим контуром осуществ-
ляется короткой петлей L5 с подбором расстояния при на-
стройке.
Линия в цепи сетки L3: длина 195 мм, провод d=4 мм,
расстояние между проводами D=25 мм.
Линия анода Г6: /=250 мм, провод d—4 мм, расстояние
Д=22 мм.
Линия связи £7: /=90 мм, провод d=l,8 мм, расстояние
Д=22 мм.
Провод катушек L2, L3 и линий £5, £е, £7 желательно по-
серебрить или покрыть лаком.
Лампа ГУ-32 и линия L3 расположены на расстоянии
90 мм от ряда ламп Ль Л2, Л3.
Линия Л5 укреплена под шасси.
Особенности настройки. Схема вбзбудителя с емкостным
делителем наиболее универсальна при смене кварцев раз-
ных частот. При первоначальной настройке снимается на-
пряжение с выходного каскада. В наличии колебаний кварца
легко убедиться по настройке анодного контура L\C3 на
частоту 24 Мгц по яркому свечению неоновой лампочки.
Точную настройку контуров и степень возбуждения устанав-
ливают по измерению токов в цепях сеток Л2, Л3, Л^; они
должны быть соответственно 1,0; 0,8; 2,? ма. Линия может
потребовать - дополнительной подстройки конденсатором
емкостью 3—5 пф. Анодные контуры возбудителя можно на-
страивать изменением индуктивности катушек L2, L3. В этом
случае конденсаторы С\2, С13 заменяются постоянными кера-
мическими конденсаторами, желательно типа КДК 2—5 пф.
Лампы Ль Л2 "можно заменить лампой 9П9, а Л3 — 6Ж1П
в форсированном режиме или 6П1П.
V-2. Трехкаскадный передатчик
для диапазона 144—146^Игг$
В задающем генераторе (рис. 5-4)’ применена индуктив-
ная связь с цепью кварца, частота которого не должна быть
ниже 8 Мгц. Контур £]С] настроен иа третью гармонику
и второй триод 6НЗП работает в режиме утроения. В этом
каскаде желательна лампа с еще большей крутизной —
(6Н23П или 6ФШ). Вторая лампа работает удвоителем
с 72 на 144 Мгц и является возбудителем для оконечного
каскада. Для 'наилучшего согласования выходной цепи лам-
пы 6П14П со входом 6П21С применен сложный контур
L3C3, дополненный выходной емкостью лампы 6П14П и
113
Рис, 5-4. Принципиальная схема трехкаскадного передатчика с несимметричным выходом для диапазона 144—146 Мгц
входной емкостью лампы 6П21С. В выходном ‘однотактном
каскаде использован малогабаритный УКВ лучевой .тетрод
6П21С. Максимальная его высота 90 мм, диаметр 37 мм,
цоколевка октальная, нить прямого накала и при напряже-
нии 6,3 в, ток накала 0,75 а, время разогрева 5 сек., пре-
дельная рабочая частота 160—180 Мгц при выходной мощ-
ности 25—28 вт. Все эти данные говорят о пригодности
лампы 6П21С для полевой! аппаратуры.
В анодной цепи лампы Л3 применен контур L5C4 с после-
довательным включением конденсатора подстройки С4. Так
как настройка схемы может оказаться кропотливой, то пре-
дусмотрено включение отдельных каскадов разрывом экра-
нирующих сеток лампы (выключатели ГЦ и 77г)-
Монтаж. Передатчик собран на шасси размером 260X
X 100x60 мм. Лампы размещены по центру (рис. 5-5). рас-
стояние между ними по 55 мм. Детали выходной цепи L5C4,
Рис. 5-5. Конструктивное
оформление - передатчика для диапазона
144—146 Мгц
L6C5 размещены над шасси и экранированы, перегородкой
от соседней лампы. Остальные ВЧ детали (L2C2, L3C3) уста-
новлены между ламповыми панельками ГЦ, Л 2. Контур LiCi
расположен между стенкой шасси и лампой Ль Точки зазем-
ления располагаются примерно так же, как на монтажной
схеме рис. 5-3. Развязывающие конденсаторы Ст, С14 крат-
чайшим путем должны замыкаться на шасси.
Катушка L\ намотана на каркасе, остальные бескаркас-
ные. Дроссель Др^ состоит из двух секций, размещенных на
каркасе, намотка проводом ПЭЛ виток к витку, Др3 бес-
каркасный. Дроссели Др\, Др2, Др3 и катушки L2, Ь4 жела-
тельно укрепить «холодным концом» в узловой точке схемы
If5r
на изолирующей стойке для придания большей жесткости
монтажу. Данные катушек и дросселей приведены в табл. 5-2,
Таблица 5-2
Катушки ^исло витков Диаметр, мм Длина, мм Провод ПЭЛ, голый, ПШО
м 12 16 0,8
L't 5 16 25 0,8
Lt 5 12 25 2,0
2+2 10 12 1,6
19 5 12 0,6
l5 2+2 12 28 2,5
La 3 12 6 2,0
ДРх 200 12x6 2x3 0,1
ДРг — 4 16 0,1
ДРз — 3 12 0,1
ДР4, ДРъ — 4 16 0,15
Др» по 29 6,0 18,0 0,63
Настройка схемы. Все ВЧ контуры предварительно на*
страиваются по ГИРу. Для контроля настройки задающего
генератора в цепи анода в точку <С, а затем D включают
миллиамперметр. Питание ламп Л2, Лз выключают и по спаду
тока при вращении конденсатора С] устанавливают резонанс
на частоте 24 Мгц. Затем к катушке подносят пробный
виток с лампочкой на напряжение 2,5 в, чтобы убедиться,
что свечение ее получается только в узком диапазоне на-
стройки, управляемым кварцем.
Свечение по всей шкале С] является признаком собствен-
ных ВЧ колебаний, не управляемых кварцем. В этом случае
необходимо уменьшить число витков L' до такого числа, при
котором возбуждение контура L]C] будет в узком диапазоне
частот и устойчиво. При хороших кварцах катушка// может
быть доведена др двух витков, при плохих — до восьми. Же-
лательно предварительно убедиться в активности каждого
кварца.
Контур L2C2 настраивают на 72 Мгц по приборам в точ-
ках D и А, контролируя частоты гармоники по волномеру.
Настройку контура L3C3 на 144 Мгц после включения пита-
ния от 77] лучше контролировать по прибору в точке В
(ориентировочно по свечению неоновой лампы). Ток сетки
7с3 должен быть порядка 2,5—3,0 ма. Только после этих
операций подается напряжение на Л3 через П2 и любым
индикатором определяется настройка контуров L5C4, L3C3.
При этом показания прибора в точке В не должны возра-
стать,
116
Для проверки отсутствия самовозбуждения выключате-
ли /7], П2 размыкают, лампу JIi вынимают, к точке В или
Е подключают приборы и на 2—3 сек. замыкают выклю-
чатель П2. Ток сетки.в точке В должен отсутствовать, а ток
/аз в точке Е должен быть больше 120 ма и не менять своего
значения при быстрой перестройке С4. Если малейшие изме-
нения I с3, I а3 заметны, .необходимо изменить число витков
нейтрализующей катушки £4, повторяя каждый раз кратко-
v временные пробы работы каскада. Склонность к самовозбуж-
дению однотактных каскадов значительно зависит от мон-
тажа. Выводы лампы Л3 1, 4, 6 (середина нити и внутренний
экран лампы) следует заземлить каждый в отдельности на
шасси; конденсатор С17 кратчайшим путем смонтировать
между выводами 7 и 2; конденсатор С14 заземлить у точки
заземления вывода 1. Для Сц, Ci7 лучше взять по два кон-
денсатора КДК 360 пф или КСО, но не большего размера,
чем КСО-2 (18,8X11 мм).
После проведения нейтрализации необходимо снова под-
строить контур L3C3. Ток сетки должен быть порядка 2 ма~
V-3. Двухкаскадный передатчик
для диапазона 144—146 Мгц
Передатчик, схема которого изображена на рис. 5-6, со-
стоит из задающего генератора й двух умножителей на
лампах JIj (правый триод) и Л2, которые работают утроите-
лями. Схема каскадов полностью^ повторяет возбудитель,
изображенный на рис. 5-4, с той Лишь разницей, что на-
грузка выходного контура низкоомная и мощность зависит
от качества нагрузочного контура L4C3 и параметров выход-
ной лампы.
Лампа Л] может быть любой — 6НЗП, 6Н15, 6Ф1П. В ка-
честве удвоителя на лампе Л2 следует применить любую лам-
пу с большей крутизной, лучше 6Ж5П, 6Ж9П, 6П14П или
6П1П. Подстройкой связи с кварцем необходимо добиться
максимального возбуждения для лампы Л2 при устойчивой
работе задающего генератора. Ток сетки I с2 должен быть
около 1 ма. В схеме задающего генератора можно испытать
и вариант с емкостным делителем по схеме, приведенной на
рис. 5-1, используя для этого, например, пентодную часть
лампы 6ФДП. Для полевых условий в качестве Л2 и Л4
удобно использовать лампу с прямым накалом, например
4П1Л. Рекомендации по настройке передатчика приведены
в главе IV «Умножители частоты на УКВ». Детали и монтаж
можйо расположить по рис. 5-2. При подборе оптимального
режима выходная мощность может достичь 2—2,5 вт. Дета-
ли размещаются на шасси размером 150X150X50 мм.
117
Рис 5 6 Принципиальная схема двухкаскадного передатчика для
диапазона 144—146 Мгц
V-4. Портативный кварцевый передатчик
для диапазона 144—146 Мгц
На рис. 5-7 приводится схема портативного передатчика.
Задающий генератор, работающий от кварца с f=14 Мгц на
триоде с крутизной 5 = 6 ма, в-анодном контуре выделяет
пятую гармонику, т. е. f=72 Мгц. Второй каскад на лампе
с крутизной около 7,0 ма (6Ж1П) работает удвоителем,
обеспечивая раскачку двухтактному усилителю на лампе ти-
па 6Н15П. Принципиально новых особенностей в схеме нет,
только подстройка обратной связи в цепи кварца ведется
переменным конденсатором С5. Катушка Li диаметром 12 мм
имеет 6 витков, длина намотки 12 мм, провод 1,0 мм; ка-
тушка L2 диаметром 12 мм имеет 4 витка, длина намотки
провода 16 мм, провод 1,5 мм; катушка Ls сделана в виде
линии длиной 120 мм из двухмиллиметрового провода, рас-
стояние между проводами около 12 мм.
Схема выполнена на закрытом шасси, причем контур
L3C3 выходного каскада Л3 полностью экранирован от се-
1.18
точного. В этом каекаде необходимо нейтрализовать влияние
проходной емкости. Достигается это двумя конденсаторами
Ся, выполненными из двух скрученных проводов длиной
30—35 мм, диаметром 0,6—0,8 мм, с угонкой изоляцией из
пластмассы. Емкость Сн изменяют путем постепенного среза-
ния проводов до получения нужных рабочих условий.
Рис. 5-7. Схема портативного кварцованного передатчика для диапазона
144—146 Мгц
В схеме, приведенной на рис^5-7, целесообразнее исполь-
зовать на выходе передатчика двойной триод, соединив его
электроды параллельно (крутизна возрастет вдвое), или при-
менить лампу 6ЖШ, включенную триодом, чтб понизит
ток накалахпочти на 300 ма. Кроме того, так как чаще всего
приходится применять кварцы на частоту f=8 Мгц, то в
этом случае для цепей задающего генератора и умножителей
Лучше применить схему, изображенную на рис. 5-8, с добав-
лением усилителя на лампах 6Н15 и 6НЗП.
На рис. 5-8 показан еще один вариант использования
портативных передатчиков с выходным двухтактным каска-
дом. В анодной цепи лампы JIi, работающей на кварце
f=8,0 Мгц, выделяется третья гармоника в контуре LiCt,
второй триод лампы 6Н15П работает удвоителем на
24,48 Мгц. На контуре L2C2 получается более высокое ВЧ
напряжение, чем у однотипного каскада, в котором второй
триод работает утроителем. Это позволяет последующий кас-
кад, также на лампе 6Н15П, поставить в режим двухтактного
утроителя. Логическим продолжением схемы может быть
119
добавление усилительного двухтактного каскада на лампе
6Н15П. Для этого можно полностью заимствовать выходной
каскад схемы по ри& 5-7, начиная с конденсаторов С10, Сц
(показано пунктиром на схеме рис. 5-8). Это дает возмож-
ность получить на выходе 2,5—3 вт ВЧ.
Рис 5-8. Схема двухлампового портативного передатчика для
диапазона 144—146 Мгц
Настройка схемы сходна с ранее описанными (см,
рис. 5-7). Поименение двухтактных узлов требует строгой
механической симметричности схемы: конденсаторы С2, С3
желательно с разделенным статором емкостью 2X8 пф или
малогабаритные, полуперемениые емкостью до 10 пф, с по-
следующей настройкой неметаллической осью или отверткой.
Симметрирующий конденсатор С6 может быть постоянным и
лишь в случае неполадок (после проверки степени возбуж-
дения лампы Л2 по току сеток) заменен полупеременным.
Данные катушек £ь L'i, L3 можно взять из табл. 5-2.
Катушка контура L2C2, настроенного на 48 Мгц, имеет 7
витков, диаметр катушки 16 мм, длина 18—20 мм, провод
диаметром 2 мм.
Расположение деталей, точки заземления, монтаж можно
делать по эскизу, приведенному на рис. 5-3, на узком шасси
размером 150X80X40 мм из белой жести толщиной
0,35—0,5 мм. Необходимо предусмотреть дао и экранирую-
щую перегородку между каскадами в случае удлинения схе-
мы еще на один каскад, собранный на лампе 6Н15П.
V-5. Полевая аппаратура для диапазона
144—146 Мгц '
УКВ блок в основном разработан дяя маломощных при-
емо-передающих или трансиверных схем в диапазоне 144 May.
Одна из действующих схем приведена на рис. 5-9. УКВ
120
блок с анодной цепью крепится на горизонтальном Г- и П-
образном шасси. Его размеры подбираются индивидуально
в зависимости от деталей модулятора или выполнения НЧ
усилителя (трансформаторы, переключатели, типы ламп
Рис. 5-9, Схема трансивера для диапазона 144—146 Мгц
и т. д.). Детали усилителя НЧ удобно располагать с нижней
стороны шасси. Для диапазона 144 Мгц максимальные раз*
меры шасси не превышают 80X250X40 мм.
В трансиверных схемах аппаратуры переход с приема
на передачу осуществляется комбинированным переключа-
телем, содержащим П\, П2, П3, [Ц. Настраивать трансивер-
надо на наибольшую чувствительность приемника, заведомо
примеряясь с понижением мощности в режиме передачи.
Делается это подбором связи с антенной и подбором опре-
деленной величины обратной связи и анодного напряжения.
Связь с антенной осуществляется петлей связи £4, сим-
метрично расположенной относительно анодной линии. Дли-
на петли и степень связи зависит от свойств применяемой
антенны. Для диапазона 144 Мгц ее длина равна 60—80 мм
при применении пятиэлементных согласованных антенн.
Модуляторы или усилители НЧ могут быть любыми. Для
полевых условий-в модуляторе использовалась лампа 6Ж5П;
для модуляционного дросселя и микрофонного трансформа-
тора Tpi применяются индукционные катушки телефонного
типа, имеющие по 7 000 витков. Для микрофона на одну из
катушек доматывалось 300—400 витков провода ПЭ 0,2—0,25
1(обмотка /). Оформление модулятора может быть любое, но
при условии, что оно не будет нарушать симметрию анодного
контура. Это условие проще всего выполняется при распо-
ложении НЧ деталей и лампы под шасси. Данные детали
121
схемы приведены в табл. 5-3. Звено R7C7 и ключ К вводят
обратную связь в НЧ усилитель и позволяют получить то-
нальную модуляцию при работе ключом.
Таблица 5-3
Деталь Диапазон 144 Мгц
Дроссель накала (Дрх, Др^) Каркас 3 мм, диаметр провода ПЭ 0,2, число витков 24
Дроссель анода (Др3) Каркас 3 мм, провод ПЭ 0,1—0,12, длина намотки 9 мм
Индуктивность в катоде (Llt L3) Каркас 5 мм, провод ПЭ 0,35, число витков 24
Сопротивление утечки при приеме (7?i, А>2 при передаче) Конденсатор развязки (Clt 750 кем, 0,25 вт 150—200 пф
V-6. Двухкаскадный передатчик* на лампе ГУ-32
с параметрической стабилизацией
Схема, показанная на рис. 5-10, построена на основе
указаний, изложенных в разделе V-5, и на базе генератора
на лампе 6НЗП, описанного там же.
Большая мощность задающего генератора, собранного
на лампе 6НЗП, позволила обойтись без настройки сеточного
контура ГУ-32 и этим повысить стабильность его частоты и
уменьшить склонность выходного каскада к самовозбужде-
нию. Для устранения несимметричности и возможности воз-
Рис. 5-10. Схема йередатчика с параметрической стабилизацией для
диапазона 144—146 Мгц
122
никновения паразитных контуров и связей конструкция пе-
редатчика оформлена в виде линейки. Задающий генератор
на лампе 6НЗП работает на фиксированной частоте в диа-
пазоне 144—146 Мгц. Во всем передатчике Настраивается
лишь один выходной контур в цепи анода лампы ГУ-32. Это
не только упрощает конструкцию, но и повышает стабиль-
ность частоты, так как исключен механический ненадежный
элемент настройки, на основной частоте.
Конструкция ВЧ блоков передатчика. На рис. 5-11 пока-
зан общий вид конструкции, а на рис. 5-12 видно общее
расположение всех деталей и узлов передатчика. Размеры
отдельных деталей передатчика показаны- на рис. 5-13. Ке-
рамическая панель лампы ГУ-32 крепится на четырех стой-
ках, которые можно сделать из люборе материала. При
питании накалаЧгг 6,3 в два крайних вывода нити соединяют
вместе и широкой медной полоской заземляют на шасси.
Такой же полоской с противоположной стороны заземляется
катод ГУ-32. Этот монтаж уменьшает индуктивность в цепи
катода и устраняет склонность каскада к самовозбуждению.
Петля связи 3 в цепи 'управляющих сеток лампы ГУ-32
(рис. 5-13) сделана из медной проволоки и припаивается не-
посредственно к лепесткам сеток на панельке лампы. Корот-
козамкнутый конец петли крепится на ячейке R3C4, с по-
Рис. 5-11. Расположение ВЧ узлов передатчика на шасси
123
мощью которой создается необходимое смещение для-лампы
ГУ-32. Достаточная связь с контуром L3C3 задающего гене-
ратора получается при расстоянии катушки от шасси по-
рядка 32 мм.
Рис. 5-12. Общий вид ВЧ блока передатчика
Над панелькой, около выводов второй сетки и отвода
накала лампы ГУ-32, расположены конденсаторы С?, С«
(КСО-2), которые заземляются на пластинку 2. Гасящее
сопротивление колеблется по величине от 5,1 до 30 ком
в зависимости от напряжения источника питания.
С обратной стороны шасси расположен анодный контур
лампы ГУ-32, который крепится непосредственно на жестких
выводах анодов лампы на планке из любого изолирующего
. материала: Анодная линия 4 сделана из медного Ь-мм прово-
да. Провода на открытом конце надрезают лобзиком и в
прорези впаивают пружинящую контактную пластинку —-
зажим 5.. На расстоянии 65 мм от конца линии к ней
припаивают две гайки 6 с резьбой М4, в которой крепят пе-
редвижные статорные пластины 7 конденсатора Сд. Круглые
статорные пластины (медь, латунь) имеют в центре резьбу
М3 для проходного винта 8. Пластина ротора 9 сделана
из полоски меди толщиной 0,5 мм и крепится на пластине
.10 из органического стекла или другого изолятора. Пласти-
на 10 присоединяется двумя гайками к оси 11, вращаю-
щейся в стойке 12, которая крепится к основанию шасси
под линией. Короткозамкнутый конец линии привинчивают
винтом М2 к пластине 13. Эта пластина сделана из изо-
лирующего материала и к шасси крепится угольником 14.
На этой же пластине крепятся петля связи с антенной и
анодный дроссель Др4. Размеры петли связи подбирают в
19Л
e#c<t
Рис. 5-13. Детали и узлы передатчика
зависимости от качества и свЪйств применяемой антённы,
ориентировочно ее длина равна 100—120 мм.
Настройка и контроль работы. В процессе настройки
подбирают фиксированную рабочую частоту путем изменения
емкости конденсатора С3 (рис. 5-1В) в задающем генераторе.
Расстояние между пластинами Сг около 1,2—1,1 мм, и их
незначительное изменение позволяет подобрать, любую часто-
ту в диапазоне 144—146 Мгц. Настройку ведут по градуиро-
ванному приемнику или волномеру при включенном накале
лампы ГУ-32. Для контроля за величиной возбуждения * в
цепь смещения сетки лампы включают миллиамперметр
на 0—10 ма и связь петли Л4 подбирают такой, чтобы сеточ-^
ный ток был порядка 3—4 ма. После этого при включенных
анодном и экранном напряжениях на лампу ГУ-32 опреде-
ляется резонанс анодного контура по спаду анодного тока
или свечению неонового индикатора при изменении емкости
конденсатора Сд.
Склонность к самовозбуждению на рабочей частоте мож-
но обнаружить по таким признакам:' максимальная отдача
в нагрузку не соответствует положению наименьшего тока
в анодной цепи; в приемнике появляются две настройки,
близкие по частоте,' одна из которых соответствует настройке
задающего, вторая выходного генератора. Склонность к са-
мовозбуждению за__счет связи через проходную емкость
обычно удается устранить нейтрализацией выходного кас-
када.
Склонность к самовозбуждению "и возникновению пара-
зитных колебаний появляется и в тех случаях, когда нару-
шается симметричность двухтактных схем. Это необходимо
учитывать при включении в схему модулятора или отдельных
его узлов, а также внесении антенного переключателя,
измерительных приборов, стенок ящика и т. д. Расстояния,
на которых следует располагать названные детали, должны
в два-три раза превышать расстояния между проводами ВЧ
линии (для ГУ-32 — 50—75 мм).
Задающий генератор питается от стабилизированного
источника напряжением 150 в. Его анодный ток лежит в пре-
делах 12—15,5 ма для следующего режима выходного кас-
33
када: анодный ток Iа = — ма, ток экранирующей сетки
*" 85
/с2 =-у ма, ток первой сетки 1 а =2 ма. Числа, стоящие в
числителе, соответствуют значению токов /а, I с2, Jc} без на-
грузки, числа в знаменателе — при нагрузке антенной. Наи-
более-благоприятный режим при работе телефоном полу-
чается при Еа = 320—350 в, Ес2 =160—170 в.
Модуляция в передатчике применяется анодно-экранная,
от модулятора с двумя лампами 6П14П в выходном каскаде.
126
Рис. 5-14. Конструкция ламповой панели для лампы ГУ-32
V-7. Ламповая панель для лампы ГУ-32
В диапазоне 430 Мгц необходимо, чтобы конструкция
ламповой панели по возможности добавляла лишь незначи-
тельные емкости и индуктивности в цепи самой лампы и
позволяла кратчайшим путем развязывать эти цепи на шасси.
Панель цельнометаллическая (рис. 5-14,а, б), состоит из
основания /, монтажной рамки 2, на которой укреплены
пружинящие зажимы 3 и пластины разделительных конден-
саторов 4, а также мелких монтажных элементов винтов,
изолирующих прокладки втулок. Монтажная рамка 2
(рис. 5-14,в) имеет форму трапеции и изготавливается из
37-миллиметровой полоски твердого алюминия или латуни
толщиной 1—1,2 мм. Боковые стороны отклонены от осно-
вания на 51°, на каждой из сторон сделан загиб шириной
7 мм, при помощи которого рамка 2 крепится, шестью вин-
тами М2 к основанию 1. На боковых плоскостях рамки
крепятся через слюду пластины конденсаторов, блокирующих
выводы накала и экранирующей сетки Сг. К пластинам 4
припаивают пружинящие зажимы 3, сделаннь^ из фосфори-
стой бронзы. Крепление пластины показано на рис. 5-14,в, г.
Полоску бронзы шириной 11 мм (высота выводов электро-
дов лампы ГУ-32) надрезают лобзико^ с одной стороны на
узкие полоски. Полоску зажимают в тисках и по линии изги-
ба лепестки отгибают последовательно в разные стороны.
В образовавшийся желобок вкладывают сверло 1,4—1,5 мм
(стальной провод) и вокруг него лепестки изгибают в тру-
бочку. На втором конце полоски изгибают под прямым
углом и после примерки припаивают к пластинам 4
(рис. 5-14,в).
Выводы накала лампы ГУ-32 при питании напряжением
6,3 в соединяют вместе пружинящим двусторонним зажи-
мом 5, который крепится к основанию 1 латунной стойки 6,
Общий вывод накала крепят разными способами, в зави-
симости от; того, в каком положении будет работать лампа.
На рис. 5-14,а, б показано крепление вывода накала для го-
ризонтального рабочего положения ГУ-32. Пружинящий за-
жим 5 крепят к стойке 6 винтом М2 (М3), а стойку — к
основанию 1 панели. Стойка 6 сделана - из полоски латуни
толщиной 1—1,2 мм и шириной 1—7 мм по чертежу дета-
ли 6. Критическим размером является высота стойки — после
изготовления полоски ее высоту надо примерить по лампе.
При вертикальном положении ГУ-32 в качестве основания
панели 1 используется поверхность самого шасси. Рамка 2
крепится прежним способом, а общий вывод накала крепится
при помощи изогнутой полоски, как показано пунктиром на
рис. 5-14. После полной сборки панели лампа должна дер-
жаться в ней легко и упруго, т. е. при скручивании баллона
128
ГУ-32 пружинящие зажимы должны несколько изгибаться i
затем принимать первоначальное положение.
Пружинящие зажимы, изготовленные по рис. 5-14, де
таль 3, можно применять для конструкции и .других спе-
циальных держателей ламп в соединении с ВЧ контурами
V-8. Умножитель частоты для диапазона
432 Мгц
Обычно в любительских условиях
временно только на одном рабочем
перекрестная — дуплексная связь с
другой,'например 28—144, 144—430 Мгц ит. д. В таких ус-
ловиях экономично и целесообразно использовать всю
аппаратуру более низкого диапазона в качестве возбудителя
для аппаратуры более высокого диапазона. Так, например,
можно использовать передатчик с частотой 28,2—29,2 Мгц
в качестве возбудителя
и выделить в последую-
щем каскаде умножите-
ля пятую гармонику на
диапазоне 144—146 Мгц
или, использовав передат-
чик на диапазоне 144 Мгц,
выделить третью гармо-
нику и получить частоту
432 Мгц. В обоих случа-
ях это будут нечетные
гармоники и для получе-
ния их удобно использо-
вать двухтактные схемы-
ГУ-32, ГУ-29 и др.
100
R,^u O-ta
‘о
Рис. 5-15. Схема утроителя частоты
диапазона 430—436 Мгц
Иг Сз
Г&Тй»
*300 *300
_____________Ч_______Экран
\Л,ГЭ-32 7 z
(И00
ДЛЯ
связь ведется одно-
диапазоне и реже —
одного диапазона на
умножителей и лампы типа 6НЗП, г и
На рис. 5-15 и 5-16 приведены схема и конструкция тако-
го утроителя на частоты 144/432 Мгц. Через входной контур,
в цепь сетки подводит-
ся мощность около 3—5 вт
от передатчика, рассчитан-
ного на работу в диапазоне
144 Мгц. В анодной цепи
лампы ГУ-32 включена чет-
вертьволновая линия £з, на-
груженная емкостью лампы.
Связь с антенной осущест-
вляется черев петлю связи,
Основой конструкции
(рис. 5-16) является лампо-
вая панель под ГУ-32, еде- Рис 5_к коиструкцйи
ланная по рис. 5-14 и за- „ утроителя
129
крепленная на горизонтальном шасси. Катушка Lt
крепится непосредственно к статорным пластинам конден-
сатора Ci, а средняя точка ее — к изолированной стойке на
шасси к управляющим сеткам лампы ГУ-32. Контур LiG
подключается при помощи гнезд от лампы ГУ-50. Анодный
контур сделан в виде широкой скобы из двухмиллиметро-
вой медной полоски длиной 68 Лим, шириной 25 мм и при-
креплен к шасси на коротком и замкнутом конце при помо-
щи угольника. Настраивают выходной контур изменением
индуктивности и при помощи перемещающегося Диска под
линией у короткозамкнутого конца. В рабочей схеме анод-
ная линия для ограничения потерь на излучение закрыта
прямоугольным экраном размером 80X72X160 мм (на рис.
5-16 не показано).
Настройка и связь входной цепи L1C1L2 ведется по мак-
симальномухзначению тока сетки /С1 =3—4 ма, настройка
выходного каскада — по спаду анодного тока.
Связь с антенной осуществляется симметричным кабе-
лем, укрепленным к гнездам А, или применением «U-колена»
при питании коаксиальным кабелем. Степень связи критична
для получения наибольшей мощности на 432 Мгц. В режиме
умножения на ГУ-32 мощность получается порядка 2,5—
3 вт, к. п. д. низкий — около 20%.
V-9. Выходной ВЧ блок для диапазона
432 Мгц
Развитием схемы на рис. 5-15 является добавление ВЧ
усилиТеля мощности на 432 Мгц. В этом случае повышаются
выходная мощность и к. п. д., но конструкция значительно
усложняется за счет сеточной цепи выходного каскада.
Рис. 5-17. Схема ВЧ блока выходйого каскада передатчика для
диапазона 430—436 Мгц
130
- На рис. 5-17 приведена схема такого блока с использо-
ванием ламп ГУ-32. Схема интересна не только решением
промежуточного контура 432 Мгц между Л\ и Л2, но и вспо-
могательными цепями — блокирующей лампой смещения Лз,
контрольно-измерительными цепями, манипуляционным пере-
ключателем, применение которых делает работу блока на-
дежной в разных режимах.
Сеточная связь утроителя на лампе Л} выполнена в виде
катушки L2, резонирующей с входной емкостью Л\ на
f— 145 Мгц. Промежу-
точный ВЧ контур по-
строен на индуктивно-
сти L3 и внутрилампо-
вых емкостях Ль Л2, а
также емкости С4. Ин-
дуктивность L3 пред-
ставляет соединение
двух полуволновых от-
резков ВЧ линий (они
очень неоднородны по
своему выполнению),
разделенных между
собой конденсаторами
С5 и С6.
Более наглядно та-
кая система связанных
контуров показана в
варианте схемы на
рис. 5-18,а. Для диапа-
зона 432 Мгц в вари-
анте схемы на этом
рисунке линия L3 име-
ет длину 93 мм, диа-
метр проводов 5 мм,
расстояние между их
центрами 12 мм, дроссель Др3, разделенный на две полови-
ны, подключен на расстоянии 35 мм от баллона лампы.
Индуктивность L4 — отрезок открытой линии длиной 115 мм,
диаметр проводов 2—2,5 мм, расположенных на расстоя-
нии 24 мм друг от друга. Концы дросселя Др4 подключаются
непосредственно к выводам сеток на панельке лампы. Связь
между L3 и L4 емкостная и подбирается по наименьшему
значению тока сетки лампы Л2 при одновременной подстрой-
ке конденсатора С4.
В схеме на рис. 5-17 линия L3 выполнена из латунных
полосок длиной 70 мм, шириной 14 мм, жестко закрепленных
между конденсатором С4 и выводами анодов лампы Л\
(рис. 5-18,6). Линия L4 состоит из индуктивности, керами-
б
Рис. 5-18. а — вариант междукаскадной
связи для сх^мы рис.-5-17; б — эскиз кон-
струкции блока
131
ческих разделительных конденсаторов С$, С6 (испытываются
под напряжением 1,5—2,0 fee) и индуктивностей выводов
сеток на панели и в самой лампе ГУ-32. Связь между £3 и
Li очень сильная, ток сетки /с2 =4,0 ма. Линии £3, L* на-
страиваются одновременно общей емкостью С4. Выходной
контур L5 выполнен в виде четвертьволновой линии длиной
60 мм из трубок диаметром 6 мм. Настройка осуществляется
емкостью С2, выполненной в виде диска диаметром 25 мм.
Линия связи L6 выполнена из медной проволоки диаметром
1,5 мм, длина петли 50 мм, расстояние между проводами
14 мм.
Остальные индуктивности в схеме имеют: L\ — 2 витка,
диаметр 10 мм, провод 1,0 мм, L2— 4 витка, диаметр 12 мм,
провод 1,5 мм; дроссели Др\, Др2— провод ПЭЛ 0,3, длина
50 см, намотка на каркасе диаметром 5 мм; Др3, Др±, Др3,
Дре — провод ПЭЛ 0,3, длина намотки 17 см, на каркасе
диаметром 3 нм У дросселей Др3 и Др± делается вывод от
середины обмотки
Так как выходной блок питается от постороннего не-
большого (15 вт подводимой мощности) возбудителя на
частоту 144 Мгц. то приняты специальные меры на случай
срыва напряжения возбуждения для лампы Л{. Для этого в
цепях сеток Л\, Л2 включены диоды (лампа Л3 типа 6Ц4П),
с которых снимается постоянное смещение на сетки ламп
Л\, Л2. Величину смещения подбирают потенциометром /?ю
такой, чтобы без возбуждения лампы Л\ и Л2 были заперты.
Это позволяет «ключевать» возбудитель на частоте 145 Мгц.
Для контроля режима работы в схему внесен ряд сопро-
тивлений /?и, служащих шунтами стрелочного прибора с
основным диапазоном — 0,20—1,0 ма Сопротивления следует
подбирать по имеющемуся прибору. Контроль особо необхо-
дим при форсированном режиме работы каскада из-за опас-
ности перегрева лампы и т. д.
Выключатель в положении 2 закорачивает сопротив-
ление /?7 и повышает мощность каскада. Переключатель
П2 в положении 1 переключает схему для анодно-экранной
модуляции, в положении 2 — для работы ключом.
На рис. 5-18,6 показан эскиз конструкции и монтажа
блока. Выходная лампа Л2 расположена горизонтально, се-
точная и анодная цепи Л2 тщательно экранированы, кроме
того, экранирован весь блок. Особое внимание следует обра-
тить на блокировку накала и заземление катода.
Настройка отдельных звеньев блока делается прежде
всего по токам сеток Л{, Л2 (точки измерения 1 и 2 на А?и):
для Л1 /с1=2 ма, для Л2—\ ма. Подстройка выходного кон-
тура Л2 осуществляется передвижением мостика М и под-
стройкой конденсатором С7.
132
Эта схема является наиболее полной для отдельного ВЧ
блока на 432 Мгц и может быть использована для экспери-
ментов на любых лампах, в частности на триодах типа сим-
метричных 6НЗП или двух включенных параллельно
6Н15П и т. д.
V-10. Генератор для диапазона 430 Мгц
с коаксиальным контуром
Рис. 5-19. Схема генератора диапазона 430Afaq
с коаксиальным контуром
коаксиального контура с волновым
Повышению устойчивости частоты, как известно, способ-
ствует применение контуров с большой добротностью или
слабой связью лампы с контуром. В диапазоне 430 Мгц и
выше это ведет к применению коаксиальных или полых ре-
зонаторов и подключению лампы к части контура. На
рис. 5-19 и 5-20 показан пример такого генератора для часто-
ты 430 Мгц. Его мож-
но использовать как
для конструкции пере-
датчиков с большим
к. п. д., так и для рабо-
ты в качестве гетеро
дина приемника.
В генер.аторе на
месте лампы Лх мож-
но использовать лю-
бые триоды пальчико-
вой серии — 6С1П,
6С2П, 6Н15, включен-
ные в параллель. Для
гетеродинов особо
удобна лампа 6С1Ж,
для передатчиков —
12СЗС. Генератор соб-
ран по схеме с зазем-
ленной сеткой (рис. 5-
19). Анод лампы под-
ключается к середине
сопротивлением р=80 ом. Сетка по высокой частоте зазем-
лена через разделительный конденсатор Ci на корпус (т. е.
на поверхность трубки /) и имеет автоматическое смещение
через /?1=2—5 ком. Цепь обратной связи в катоде Лг имеет
или явно выраженный контур LjCz, или состоит из индуктив-
ности Lt, монтажных емкостей и Сск.
Рабочая частота определяется длиной внутреннего про-
водника контура 2 и грубо подстраивается в диапазон удли-
нительным вкладышем 3, а плавно — конденсатором Са, кон-
струкция которого ясна из рис. 5-20. Связь с антенной или
133
Нагрузкой переменная, через петлю L3. Она подключена к
разъему 4 и держателю с зажимом 5.
Накал лампы Л\ подается через дроссель Дрг и зашунти-
рован конденсатором С3. Анодное питание к Л\ подается
Рис 5-20 Конструкция генератора
Перез внутренний проводник 2 контура и впаянный вывод 7.
По высокой частоте проводник 2 заземлен на конце через
разделительный конденсатор С3, образованный диском 6 и
дном внешнего цилиндра контура 1.
Конструкция может быть выполнена из латунных или
медных трубок разных диаметров. Желательно, чтобы труб-
ка 1 была тонкостенной, так как это дает более уверенный
спай дна 8 с трубкой 1. К трубке 1 на двух стоечках крепит-
ся овальная ламповая керамическая панелька 9. Лепестки
выводов припаиваются непосредственно к обкладке разде-
лительного конденсатора С3 Конденсаторы Сь С3 выполнены
в виде конструктивных емкостей, рассмотренных ранее. Разме-
ры пластин Сь С3 20X25 мм, ёмкость порядка 100—150 пф.
Индуктивность сделана из куска медного проводй диамет-
ром 1,5 мм и длиной 35—40 мм; длина подбирается опытным
путем по наибольшему значению тока сетки, проходящего
через сопротивление /?). Конструкции элемента связи L3,
разъема 4 и подстроечного конденсатора С4 могут быть
любыми.
Качество конденсаторов Сь С3,,С5 проверяется под на-
пряжением 300—400 в.
Настройка сводится к подгонке частоты при помощи вкла-
дыша 3, проверки перекрытия диапазона конденсатором С4 и
подбора длины проводника Li. Делается это при помощи
согнутой пружинящей полоски 10 (рис. 5-20), вставленной
между проводом Ц и поверхностью трубки 1. Перемещение
полоски 10 к катоду уменьшает индуктивность Ц. В зави-
симости от типа лампы может оказаться необходимым
применение и конденсатора С2 для настройки цепи катода
или выполнение Ц в виде трех-четырех витков голой про-
волоки диаметром 0,8—1,0 мм.
Цепь катода настраивается так, чтобы значение тока
сетки /с составляло 15—20% от значения тока анода Л\ —
больше для получения значительной мощности, меньше для
применения конструкции в схемах гетеродинов приемников
на 430 Мгц.
Несмотря на некоторую механическую сложность конст-
рукции, генератор устойчиво генерирует и начинает рабо-
тать при напряжении на аноде порядка 7—10 в.
V-11. Генератор с объемным контуром
на лампе 6С5Д
При переходе от пальчиковых ламп к маячковым конст-
рукция генераторов усложняется, особенно если необходимо
перекрыть широкий диапазон. На рис. 5-21,а схематически
показана совокупность всех элементов такого генератора,
включенного по схеме с общей сеткой. Из трубок 1, 2, 3 сде-
ланы два резонансных контура — катод—сетка и сетка—
анод, соединенных с лампой через пружинящие переходы
на концах трубок. Частота генерации определяется положе-
нием поршня 5, максимальная мощность колебания полу-
чается при подстройке фазы обратной связи поршнем 4.
Контуры настраиваются поршнями 4 и 5 при помощи двух
тяг 6.
Катод К лампы 6С5Д соединен с контуром через разде-
лительную емкость, вмонтированную в самой лампе. Анод-
ная цепь по постоянному току разделена конденсаторами
С2 и Сз. Размеры трубок практически могут быть любые, но
больше диаметра дисковых выводов анода А, сетки С и ка-
тода К.
Для частоты 435 Мгц при нагрузочной емкости 2 пф и
р=70 ом длина линии контура сетка—анод будет порядка
130 мм между поршнем С2 и анодом. Монтажная длина
должна быть больше на 20—25 мм.
На рис. 5-21,6 показана другая конструкция дециметро-
вого генератора, в которой применен только один резонанс-
ный объемный контур. Интересно решена цепь обратной
связи, а значительный диаметр цилиндра контура делает
схему более простой и доступной и облегчает ее монтаж.
В конструкции применена схема генератора с общим ка-
135
•f35
Рис. 5-21 a — децимет-
ровый генератор с пло-
ской линией на лампе
6С5Д (общий вид); б —
принципиальная схема
дециметрового генерато-
ра; в — конструкция
дециметрового генера-
тора
тодом на маячковой лампе типа 6С5Д. Анодный контур со-
стоит из внешнего цилиндра 1 и трубки 2, подсоединенной
посредством втулки 3 и переходного конденсатора к аноду
лампы 6С5Д. Для грубой настройки частоты трубка 2 и
дно цилиндра 4 могут перемещаться вдоль оси цилиндра I
и фиксироваться в определенном положении. Плавная под-
стройка частоты в диапазоне достигается конденсатором С2.
Цепь обратной связи в схеме образуют две плоские петли 5,
подсоединенные при помощи зажима 6 к выводу сетки
лампы и катоду через разделительный конденсатор Сз, об-
разованный диском 7 и дном 4.
Катод лампы по высокой частоте вводится в схему через-
пружинящий переход 8 и вмонтированную переходную ем-
кость Ск. Катод по постоянному току в схеме выведен на
штырьке 3 и 5 в цоколе лампы.
Анодное питание подается в схему по втулке 3 через;
винт 12, а в цепь сетки — через винт 11 и сопротивление утеч-
ки R— 1—5 ком, подключаемое к корпусу 1 прямо или через-
миллиамперметр в период настройки. Связь с нагрузкой
(антенной) делается через петлю связи 9 и разъем 10.
Настройка в подобных схемах сводится к подбору такой
обратной связи, при которой в выходной цепи, нагруженной
на лампочку, получается наибольшая мощность. Уменьшать
степень связи можно изгибом петли связи 5 в горизонталь-
ное положение, увеличивать только увеличением периметра
петли 5.
Размеры, показанные на рис. 5-21,6, подобраны для рабо-
чей частоты 700 Мгц. Если длину I увеличить до 130—135 мм,
то генератор можно будет подстроить на частоту 430—►
440 Мгц.
На рис. 5-21,в показан эскиз- упрощенной конструкции
генератора. Однотипные детали на рис. 5-21,6 и в обозначе-
ны одинаковыми цифрами. Для внешних цилиндров 1 удоб-
но использовать алюминиевые трубки диаметром от 70 до-
92 мм. Одна из них полностью используется по высоте, а
вторая, -являющаяся дном, срезается до 35 мм и к ней па
ободу заклепками крепится кольцо 17 для соединения с ци-
линдром 1. Центральная трубка 2 контура делается из гиль-
зы № 32. С закрытого конца к ней припаивается фланец 18,
служащий разделительным конденсатором, к открытому
концу гильзы подпаивается дополнительный кусок 3 гильзы,
на конце которого делаются прорези, и затем из изогнутых
лепестков изготовляется пружинящий зажим для вывода
анода 6С5Д.
Конденсатор подстройки С2 делается из нескольких от-
резков латунных гильз № 20 и 24. Конденсатор состоит из-
ножки 13, статора 14 и роторов 15 и 16. В ножке делается
отверстие диаметром 13,4 мм и она может перемещаться вдоль
137
трубки 2 и фиксироваться в процессе настройки в любом
-положении винтом М3. Ротор Сг состоит из двух частей:
из подшипника 15; сделанного из гильзы № 20 и прикреплен-
ного при помощи фланца 19 к цилиндру 1, и подвижной
части 16, сделанной из гильзы № 24.
Для устранения люфта между трубками 15 и 16 труб-
ку 15 необходимо слегка нагартовать на концах или в части,
входящей внутрь цилиндра 1, сделать прорези. Продольное
перемещение проще всего сделать, при помощи винтообраз-
ной бороздки и 2-мм штифта, ввинчивающегося в трубку 16
(на рисунке показано пунктиром). Цепь обратной связи та-
кая же, как и на рис. 5-21,6, а пружинящий проход 8, дер-
жащий лампу 6С5Д в рабочем положении, можно сделать
по типу зажима сетки 6 и на трех ножках (полосках
Зх8х0,5 мм, отогнутых в сторону от кольца зажима),
затем укрепить винтами М8(М2) ко дну 4. При настройке
-определяется сначала основная рабочая частота системы без
смонтированного ротора.
Ножйа 13 конденсатора перемещается последовательно
вдоль трубки 2. Невпаянная пластина 14 статора закреп-
ляется в ножке 13 так, чтобы расстояние между пласти-
кой 14 и стенкой цилиндра 1 составляло 2,5—3 мм. Только
после подбора положения статора, дающего нужный диапа-
зон частоты, в центре цилиндра 1 делается отверстие, где кре-
пится система ротора (трубки 15, 16), а также впаивается
в среднем положении статор 14 в. ножку 13. Только после
этой операции подбирается величина обратной связи опи-
•санным выше способом.
V-12. Генератор с плоской линией
на лампе 6С11Д
На рис. 5-22 показана интересная конструкция гене-
ратора на лампе 6С11Д, предназначенная-в основном для
-работы на коаксиальных контурах в диапазоне 1200—
1500 Мгц.
Генератор построен по схеме с общей сеткой. Разнесенные
контуры' сделаны в цепи сетка—анод в виде полуволновой
открытой линии, а со стороны сетка—катод — в виде чет-
вертьволновой короткозамкнутой линии. Сехка лампы соеди-
нена с корпусом через разделительный плоский конденсатор
Ci и сопротивление утечки Ri — 2 ком. Анодное питание под-
водится через коаксиальный четвертьволновой дроссель Др\
к анодной линии в точке наименьшего ВЧ потенциала. Пи-
тание накала — через дроссель Др£ намотанный на каркас
диаметром 3 мм проводом ПЭЛ 0,15—0,20 с длиной намотки
10—12 мм. Грубая настройка в диапазоне осуществляется
438
Рис. 5 22. Схема генератора с объемным контуром на лампе
6СЦЦ и обший вид генератора
удлинением анодной линии при помощи вкладыша, а плав-
ная — добавочной емкостью.
Связь с антенной — через коаксиальный разъем и конден-
сатор С2.
Конструкция. Основой конструкции являются две дюрале-
вые пластины 1 размером 150X80X2 мм, соединенные меж-
ду собой П-образной стойкой 2 (швеллер 25X15X1,5 мм).
Стойка 2 не только- делит конструкцию на две неравные
части, но и является основанием, в центре которого крепится
зажим 3, несущий лампу 4 — 6С11Д. На анодный цилиндри-
ческий вывод лампы 6С11Д надета трубка 5, создающая вме-
сте с пластинами 1 колебательный контур в виде плоской
линии с волновым сопротивлением р = 80 ма.
Трубка 5 центрируется пластиной 6 (полистироль, орг-
стекло), а также поддерживается выводом центрального
проводника 7 ВЧ дросселя Дрь Оба конца трубки пружи-
нящие, один из них плотно обхватывает вывод анода
6С11Д, во втором скользит вкладыш 8, позволяющий грубо
настраивать диапазон генератора. У конца трубки 5 распо-
ложен также элемент связи с антенной 9, который можно
перемещать во втулке 10, подбирая нужную степень связи
с генератором.
В пространстве катод—сетка цепь обратной связи обра-
зована выводом катода К, отрезком трубки 11 с пружиня-
щим концом на катоде н гофрированной медной полоски 12.
Полоска 12 размером 40x20X0,2 мм, заменяющая цепь,
впаивается па центру на трубку 11 и своими свободными
концами при помощи прижимных полосок -из латуни 20Х
Х5Х1.5 мм привинчивается к основным пластина,м 1 на
расстоянии 20 мм от переднего края П-образной стойки.
Такая конструкция позволяет измерять длину контура в
цепи катод—сетка и находить оптимальные условия работы
генератора в диапазоне 1 200—1 300. Мгц.
Единственной сложной деталью конструкции является за-
жим 3 лампы 6С11Д, который одновременно является раз-
делительным конденсатором Ct схемы. Латунные пластины
13 и 14 соединяются между собой по углам четырьмя винта-
ми М2 и между ними зажимается дисковый вывод сетки
лампы 6С11Д. В основную пластину 13 зажима, в отверстия
по углам, вставлены изолирующие втулки 15, через которые
весь зажим крепится в центре П-образной стойки контура,
между плоскостями стойки 24 пластины 13 прокладывают-
ся пластины слюды 0,08—0,1 мм.
К пластине 14 припаян с верхнего края кусок медного
провода диаметром 1 мм, служащий выводом сетки и точ-
кой крепления сопротивления Ri в цепи сетки. Если есть
возможность, то в пластине 14 делается углубление в 0,3 мм
диаметром 20,7 мм для лучшей центровки в зажиме 3 выво-
140
да сетки лампы 6С11Д. Необходимо, чтобы все плоскости
П-обра^ной стойки 3 и внутренние поверхности пластины 1
были равными и гладко отшлифованными для уменьшения
ВЧ потерь в контурах.
Настройка схемы сводится к установлению по волномеру
рабочей частоты при нагрузке генератора со стороны антен-
ны и подбору оптимальных условий обратной связи (дета-
ли 11, 1) в катоде лампы (по наибольшему значению тока
сетки).
Устойчивые колебания в генераторе на частоте 1 225 Мгц
возникают при анодном напряжении в 24 в. При этом ток
анода /а =4 ма, ток сетки /с1=0,1 ма.
При рабочем напряжении на t7a = 120 в токи /а =
= 11—12 ма, /С1 =4,0 ма, на частоте 1225 Мгц и /а = 12 ма,
/С1 =3,1 ма при частоте 1 350 Мгц. В первом случае общая
Длина анодной линии 5 (т. е. от плоскости сетки) была
87 мм, во втором — 81 мм, при длине линии в 73 мм рабо-
чая частота была 1 430 Мгц без оптимальной подстройки
цепи катода.
ГЛАВА ШЕСТАЯ - ==—-—=
РАДИОПРИЕМНИКИ УКВ
В диапазоне УКВ применяются приемники прямого уси-
ления и супергетеродины. Первые строятся исключительно
для работы на УКВ в полевых условиях, вторые совершенно
необходимы для ведения дальней связи на УКВ и чаще всего
строятся в виде супергетеродинных приемников с двойным
преобразованием.
VI-1. Конвертор высокой чувствительности
для диапазона 144—146 Мгц
На современных триодах с большей крутизной можно
построить приемник для диапазона 144 Мгц с высокой чув-
ствительностью. Таким, например, можно считать конвертор,
показанный на рис. 6-1. Схема является наиболее полной по
числу промежуточных звеньев и деталей и по ней удобно
объяснить их назначение, чтобы в последующих более про-
стых схемах раздела не останавливаться на отдельных де-
талях. *
Конвертор состоит из каскодного ВЧ усилителя на
лампе типа 6Н23П (6Н14П), смесителя на лампе типа 6Ж9П
(6СЗП), включенной триодом при крутизне 18,5 маце, и ге-
теродина на одной лампе типа 6Н23П (6Н15П) с исполь-
зованием колебаний на механических гармониках кварца.
В таких схемах можно возбудить кварц на нечетных гармо-
никах механических колебаний. Практически удается исполь-
зовать до пятнадцати гармоник. Во всей схеме гетеродин
является наименее критичным звеном.
В усилителе высокой частоты емкостная связь антенны
на контур LjC2 позволяет ограничить перегрузку (перекре-
стную модуляцию) каскада от местных станций, скомпенси-
ровать реактивную составляющую входного сопротивления
антенны (при неудачном согласовании в диапазоне частот).
142
Pgp. б-}. Схема конвертора для диапазона 144—146 ЛШ
Во входном контуре удобно оставить малую пере-
менную емкость С2, так как она позволяет более легко найти
наилучшую настройку цепи сетки при подборе нейтрализа-
ции каскада. Подстройка контура Ь\С9 путем сжатия и ра-
стяжки витков катушки Lx вполне возможна, но обычно не
доводится до конца. Желательно ручку С2 вывести «под
шлиц» на переднюю панель для подстройки в сложных усло-
виях приема.
Цепь катода RiC3 существенна, у ламп с большой крутиз-
ной. Емкость С3 должна быть столь малой, чтобы ограничи-
валась возможность самовозбуждения первого триода Ль
Точный подбор нужной емкости конденсатора С3 повышает
также чувствительность, потому что конденсатор С3 может
скомпенсировать влияние индуктивности £к ввода катода
лампы и тем самым повысить ее входное сопротивление.
Сопротивление Ri = 100 ом и дает при Ца = 220 в наибольшее
смещение’на сетке лампы (минус 1,3 в), что несколько
завышает величину анодного тока первой лампы, но приво-
дит к повышению крутизны и, следовательно, к уменьшению
Д<кв шума. Катушка £2 вместе с емкостью анод—сетка Сас
настраивается на середину диапазона, т. е. на 145 Мгц, и
обеспечивает нейтрализацию первого каскада. При тща-
тельной и продуманной экранировке отдельных цепей уси-
лителя нет прямой опасности в возникновении ВЧ колеба-
ний в схеме. Однако введение цепи нейтрализации уменьшает
шум каскада. Конденсатор С4 является лишь разделитель-
ным в цепи питания.
Связь между триоДами Л1 наиболее целесообразно де-
лать в виде П-контура, используя для этого индуктивности
вводов, катушку £3, емкости самих триодов Сак, Сдк, а так-
же емкость монтажа. П-контур повышает усиление схемы и
улучшает фактор шума F. Цепь заземленной сетки получает
•смещение с делителя /?2, Rs, а по'высокой частоте заземлена
через два отдельных конденсатора С3, Се в разных точках
шасси, что уменьшает индуктивность выводов и опасность
возникновения самовозбуждения каскада. Необходимо в ка-
честве и Св применять конденсаторы с минимальной
индуктивностью.
Цепь катода триода с заземленной сеткой изолирована
ют земли сдвоенной индуктивностью £i4£i5, подстраиваемой
в резонанс на середину диапазона (145 Мгц) путем изме-
нения числа витков при постоянных емкостях: Ск — катод—
«акал и емкости монтажа этой цепи. Признаком настройки
этой цепи можно считать резкое пропадание принимаемого
сигнала при ее закорачивании.
Анодная цепь второго триода Л\ нагружена на полосовой
•фильтр Ь^Ст, L5C9, который позволяет получить более широ-
кую полосу пропускания Af=2 Мгц при достаточно крутых
144
скатах кривим рсвинанса, что помогает подавлять перекрест-
ную модуляцию.
Смеситель на лампе типа 6Ж9П, включенной триодом,
имеет крутизну порядка 18,5 ма/в, сопротивление- шума
£?экв=1 ком и обеспечивает значительное усиление по про-
межуточной частоте. Прямой необходимости в столь мощ-
ной лампе нет, и можно с успехом применить лампы 6С2П
или 6Ж1П в триодном включении.
Напряжение от гетеродина подается в цепь катода сме-
сителя.
Гетеродин конвертора содержит лишь два каскада в пер-
вом триоде 6Н23П (6Н14П). Выделяется механическая гар,
моника кварца с частотой 45 Мгц. Во втором триоде — тре-
тья гармоника /2=135 Мгц. Включение кварца в цепь сетки
с обычной индуктивной связью на контур £9Си ставит кварц
в более легкий режим и позволяет подбирать связь (число
витков) для менее активных кварцев.
В аноде второго каскада £цСп выделяется третья гар-
моника, но через емкость Сас триода в контуры попадает
и основная частота 45 Мгц. Чтобы преградить дальнейшее
проникание частоты 45 Мгц в смеситель, анодный контур
£цС17 слабо связывается с контуром L12C20, а частота
135 Мгц снимается через катушку £J3 и подается по коакси-
альному кабелю (малая индуктивность) в цепь катода лам-
пы Л2. Смещение этой цепи получается за счет падения
напряжения на RvCis-
Задающий генератор с использованием механических
гармоник кварца’ необходимо питать от стабилизированного
источника анодного напряжения, так как его изменение
влияет на рабочую частоту кварца. Выходной контур смеси-
теля нагружен также на полосовой фильтр, имеющий широ-
кую полосу пропускания. Контур £вСю настроен на частоту
10,5 Мгц, контур L7C12 — на 9,5 Мгц. Кроме того, контуры
шунтированы сопротивлениями R$ и Ri по 20 ком, поэтому
усиление получается равномерным в полосе 9—11 Мгц.
В этих пределах и ведется настройка на коротковолновом
диапазоне связного приемника, связь с которым осуществ-
лена через катушку £3 и коаксиальный кабель.
Данные катушек приведены в табл. 6-1.
Конструкция конвертора в двух вариантах показана на
рис. 6-2,а, б, в.
В первом варианте 'усилитель ВЧ и гетеродин собраны
в виде отдельных блоков I и II (рис. 6-2,а) и закреплены
на общем шасси с отдельно собранным на нем смесителем.
Блоки сделаны из листовой меди (латуни) толщиной
0,8—1,0 лги, высота их 75 мм. В каждом блоке сделаны
экранирующие перегородки, разделяющие отдельные цепи
ВЧ усилителя и гетеродина. Перегородки пересекают плос*
145
Таблица 6-1
Катуш- ка Число витков Внут- ренний диа- метр, МЛ! Дна- метр прово- xjia, мм Длина намот- ки, мм Тип каркаса Примечание
£•1 3V4 10 1,5 11 Бескаркасная Длина кондов 10— 20 мм, включе- но на 1,5 витка
£•2 12 8 1,0 19 Цилиндрическая резьба М7, длина 30 мм Длина концов - 35 мм со стороны анода
£•3 9 8 1,0 13 Цилиндрическая резьба М7, длина 25 мм Длина концов 20 мм
3 10 1,0 12 Бескаркасная Длина концов 10—25 мм
4 10 1,0 11 Бескаркасная Длина концов 10—20 мм
Lt 6 — 10x0,07 — На холодном конце L- расстояние около 2 мм
£-9 J 9 8 1,0 14 Цилиндрическая резьба М7, длина 25 мм 7
£•10 IV2 8 0,5 — На холодном кон- це L9 расстояние около 2 мм
Ln 53/4 8 1,0 10 Цилиндрическая резьба М7, длина 25 мм —
£•12 8 8 1,0 13 Цилиндрическая резьба М7, длина 25 мм —
£•13 ls/4 8 1,0 — — конце, отступя 2 мм
146
Продолжение
кость ламповых керамических панелек и должны точна
обхватывать панельки с боков (по краям окружности) и
прижимать их сверху к основанию блока. Точность посадки
перегородки в блоке УКВ необходима потому, что после
пайки перегородки к стенкам блока и сжатия керамики
панельки в последней высверливается центральная латунная
заклепка, соединяющая обе половины керамической панель-
ки. Перегородку удобнее делать из более тонкого медного
материала (0,4—0,6 мм) с узким загибом на тех краях, ко-
торые припаиваются к стенкам. Предварительно в стенках
герегородки делают отверстия для конденсатора С4 (между
отсеком I и II), провода катушки L3, идущего на катод
второго триода (перегородка между отсеками II и III), и
отверстие для экранированного кабеля питания накала JTt
(перегородка отсеков II и IV).
В блоке гетеродина перегородка сжимает керамическую
панельку и припаивается к стенкам блока. Все лепестки
выводов (6Н23П) по схеме заземляются и припаиваются не-
посредственно к перегородке. В каждом гетеродине,- рабо-
тающем на гармониках кварца, важно, чтобы сама пластин-
ка кварца была ориентирована узкой стороной по отношению
к лампе. Рабочая частота гармонических кварцев сильно
зависит от рабочей температуры.
Смеситель со своими звеньями и деталями располагают
в центре основного шасси 3, сделанного ио твердого алюми-
нид толщиной 1,0—1,25 мм по размерам, указанным на
рие. 6-2,а. Боковые стороны, показанные на рисунке пункти-
ром, отгибают вверх, образуя П-образное шасси с высотой
боковых щек 75 мм. Блоки I и II крепят по углам шасси 3
и всю систему закрывают затем П-обрдзным дном 4 (на
рис. не показано), у которого продольные стороны имеют
14Z
a
Рис. 6-2. Возможные варианты размещения
деталей
длину 175 мм и высоту 75 мм, а короткие — 10 мм. Основ-
ное шасси 3 и откидное дно 4 соединяют вместе болтами
М2 или М3, для чего вдоль 10-мм кромки шасси 3 делают
отверстия с резьбой. В шасси 3 делают отверстия для про-
хода ламп Л3, Лi и несколько мелких отверстий для кре-
пежных ,болтов от блоков 1 и 2.
Шасси у конвертора на 144 Мгц по рис. 6-2,а изготовить
сложно, но оно интересно для аппаратуры на современных
лампах с большой крутизной и поэтому является’ основой
многих последующих разработок. На рис. 6-2,6 показан при-
мер такой удачной упрощенной конструкции конвертора,
собранного по схеме рис. 6-1. Одинарное шасси, сделанное
из 1-мм латуни, имеет длину 235 мм и ширину 100 мм с ле-
вого и 75 мм с правого края. По краям загнута вверх кром-
ка высотой 10 мм. Шасси имеет также семь отсеков, но их
расстояние, размеры и конструкция другие (рис. 6-2,в).
Отсеки не имеют наружных стенок и создаются за счет внут-
ренних, межзвеньевых перегородок, припаянных к основа-
нию, и наружного кожуха высотой 45 мм (показан на
рис. 6-2,в возле шасси), надеваемого поверх шасси. Такие
постоянно не замкнутые отсеки не дают на УКВ полной экра-
нировки, но при точной подгонке размеров основного шасси
и кожуха экранировка может быть вполне достаточной, а
монтаж деталей и первоначальная настройка значительно
упрощаются.
Расположение главных деталей такое же, как на
рис. 6-2,а. Конструкция более удобна и тем, что позволяет
вынести вспомогательные цепи, цепи развязок, например
RtC& Т?8С12, на наружную сторону основного шасси, т. е.
туд^, где расположены лампы. Такой, монтаж является осо-
бенностью УКВ приборов: он позволяет выносить вспомога-
тельные детали из ВЧ поля основных узлов, ограничивает
возможности связей и, кроме того, уплотняет монтаж прибо-
ров, используя пустую сторону шасси. Монтаж всех цепей в
конверторе делают экранированным проводом, прижатым
к шасси для ограничения излучения и связей. Эти меры
особо важны при использовании ламп с крутизной S=
= 15 20 ма!в и выше.
VI-2. Конвертор на лампах с большой крутизной
Конвертор, схема которого приведена на рис. 6-3, состоит
из усилителя высокой частоты, собранного на лампах Л\, Лг
и Лз, смесителя, собранного на левом (по схеме) триоде
лампы Л4, гетеродина с умножителем частоты (лампы Лв,
Лз и правый по схеме триод лампы Л4).
Усилитель ВЧ содержит четыре каскада, включенных по
двум каскодным схемам. В схеме заземленный катод — за-
14?
о
Рис. 6-3. Схема конвертора на лампах с большой крутизной
земленная сетка использованы триоды е большой крутизной
Л\ (6СЗП) и Л2 (6С4П). Вторая каскодная схема собрана
на двойном триоде Л3 (6Н14П), левый (по схеме) триод
работает по схеме заземленного^ катода, а правый—зазем-
ленной сетки.
Контур на входе конвертора настраивается на частоту
145 Мгц, на эту же частоту настраивается контур в анодной
цепи лампы Л\. При помощи катушки L3 устраняется само-
возбуждение первого каскада.
Сигнал, приложенный к сетке — катод лампы Лз, вы-
деляется в ее анодном контуре его емкостью является
выходная емкость Л3 и входная емкость Л3. Этот контур
обладает острой кривой резонанса. С помощью латунного
сердечника осуществляется перестройка контура L4 в преде-
лах 144—146 Мгц. С контура L4 усиленный сигнал подается
на сетку Л3 (6Н14П). Принимаемый сигнал выделяется на
контуре L3 и подается на сетку смесителя. Добротность
контура L3 весьма велика, настройка его критична, поэтому
в конверторе предусмотрена настройка его латунным сер-
дечником в пределах 144—146 Мгц.
Гетеродин. Для качественной работы конвертора в целом
требуется высокостабильный гетеродин, который можно осу-
ществить на кварцах. В данной конструкции применен квар-
цованный гетеродин на частоте 114,3 Мгцикварц — 6,35 Мгц
с последующим умножением в 18 раз. Применение такой
частоты гетеродина обусловливает переменную промежуточ-
ную частоту от 29,7 до 31,7 Мгц. Схема задающего генера-
тора позволяет включить кварц и контур. Задающий гене-
ратор гетеродина собран на лампе Л6 (6ЖЗП). В анодную
цепь этой лампы включен контур йцС2з, настроенный на тре-
тью гармонику электрических колебаний кварца (19,05 Мгц).
Далее напряжение высокой частоты подается на управляю-
щую сетку лампы Л5 (6ЖЗП), включенной триодом, где так-
же осуществляется умножение частоты в три раза. В ее
анодной цепи выделяется шестая гармоника кварца
(38,1 Мгц). Эта частота подается на сетку утроителя часто-
ты правого (по схеме) триода Л4 (6Н15П) и в ее анодной
цепи выделяется 18-я гармоника кварца, равная 114,3 Мгц,
которая и является частотой гетеродина. __
Питание экранирующей сетки лампы Лв стабилизирован-
ным напряжением необходимо при использовании вместо
кварца контура. Следует отметить, что выбор промежуточной
частоты не обязателен по описанию. Он может диктоваться
следующими соображениями: во-первых, наличием того или
другого кварца и, во-вторых, наличием тех или других
частот в применяемом приемнике.
Смеситель. В качестве смесителя используется левый (по
схеме) триод лампы Л4 (6Н15П). К сетке лампы Л4 подво-
151
152
&
Рис. 6-.4. <? — расположение деталей конвертера (вид снизу); б —разметка щасси
& '255
Sud сверху (на шасси)
дятся напряжения двух частот: напряжение принимаемого
сигнала и гетеродина (через междуэлектродную емкость
лампы Л4). В результате в анодной цепи триода выделится
разностная частота, которая с помощью ВЧ трансформатора
L7LS по коаксиальному кабелю подается на вход приемника.
Нужно отметить, что при проведении дальних связей, при
приеме слабых сигналов, возникает необходимость измене-
ния напряжения гетеродина, подаваемого на смеситель. Для
этого нужно в предварительных каскадах предусмотреть
возможность регулировать напряжение ВЧ. Наличие в схеме
кварцевого калибратора не обязательно. Можно его выпол-
нить отдельно, с применением различных кварцев, что даст
возможность проверять и настраивать приемники различных
частот.
Расположение деталей, монтаж и разметка шасси пока-
заны на рис. 6-4. Шасси может быть изготовлено из дюралю-
миния (лучше из листовой меди 1,0 мм). На рисунке при-
веден монтаж приемника, выпрямитель которого собран
на диодах.
В качестве дросселей Др7, Др8 используются катушки
длинноволнового диапазона любого радиовещательного при-
емника. Блокировочные конденсаторы типа КСО, конденса-
торы С5, С7, Сд проходные, керамические 100—200 пф, их
можно заменить обычными конденсаторами КСО 500—
1 000 пф (с короткими выводами). Конденсатор С2в с воз-
душным диэлектриком на фарфоровом основании имеет
одну подвижную и две неподвижные пластинки. Его емкость
от 2 до 8 пф. Конденсаторы в цепи гетеродина типа КТК:
С2в — голубой, С27 ‘— красный. Все сопротивления типа
МЛТ. Ламповые панельки керамические.
Данные всех катушек приведены в табл. 6-2
Длина концов катушек должна быть 10—20 мм, провод,
за исключением указанного, медный, голый, посеребренный.
Дроссели (Др1, Др2) наматываются на сопротивления ТО
или на каркасах диаметром 5 мм тремя секциями «внавал»,
провод ПЭШО 0,3, длина намотки 65 мм.
При отсутствии ламп, приведенных в схеме, возможна
замена с худшими результатами работы конвертора. Лампы
6СЗП и 6С4П можно заменить одной 6Н14П или лампу
6СЗП можно заменить лампой 6Ж1П в триодном включении.
Замены для лампы 6С4П нет. Лампу 6Н14П можно заме-
нить лампой 6НЗП. При замене ламп изменяются данные
катушек L\, L2, L3, L4, L6.
Принципы настройки-' подобного конвертора подробно
описаны ранее.
154
Таблица 6-2
Катуш ка Число витков Наруж- ный диа- метр, ми Диаметр провода, мм Длина на чет- ки, мм Тип каркаса Примечания
L1 3 15 1,0—1,5 . 12 Бескаркасная Отвод от 1-го или 1,5 го витка
1-2 3 15 1,0—1,5 И То же
L3 9 11 0,7 16 » >
L. 3 13 1,0—1,5 10 » »
Li 12 6 0,7 9 » »
L6 з 13 1,0-1,5 20 » »
Li 20 7,5 ПЭШО 0,3 Цилиндрическая, длина 35 мн Сердечник от транс- форматора ПЧ
L3 6 7,5 ПЭШО 0,3 То же От телевизора «Ру- бин», намотка виток к витку
l9 8 14 1,0—1,5 19 Бескаркасная
^10 8 14 1,0—1,5 21 То же
Ln 8 14 1,0—1,5 23 » »
Ln 40 16 ПЭО 0,7 32 Цилиндрическая, длина 40 мм
VI-3. Конвертор с коаксиальными контурами
на диапазон 430—440 Мгц
На рис. 6-5 показана схема конвертора, обладающего
большой чувствительностью и малым уровнем собственных
шумов. Входом конвертора является смеситель с коаксиаль-
155
щым контуром, выполненный на кристаллическом диоде типа
ДК-И или ДК-С. Внешний сигнал подведен к коаксиальному
контуру Vi при помощи антенной петли Lj, сюда же подво-
дится сигнал от гетеродина. Сигнал промежуточной частоты
(10 Мгц), выделенный диодом К, усиливается дальше одним
каскадом усиления ПЧ, выполненным на лампе Jh (6ЖЗП,1
П, X
Рис. 6-5. Схема конвертора с коаксиальными контурами для диапазона
430—435 Мгц
6Ж1П или 6Ж5П). Гетеродин конвертора двухкаскадный,
с задающим генератором, работающим в диапазоне частот
140,3—143 Мец и выполненным на лампе 6С1П (Лг). Второй
каскад работает как утуюитель частоты и выполнен также
на лампе Л3 6С1П (6С1М). Возможно выполнение обоих
каскадов на одной лампе 6НГ5П. Анодной нагрузкой утрои-
теля является коаксиальный контур.
156
Коаксиальные контуры смесителя и гетеродина выполнены
одинаково и их конструкция показана на рис. 6-6. Коаксиаль-
ный контур сделан из медных посеребренных трубок Т\, Т2,
концы которых с одной стороны плотно прикрепляют к дну
О, а с другой стороны закрыты подвижными крышками Дь
Д2. Изменением положения крышек Дь Д2 по отношению к
дискам М, прикрепленным к внутренней трубке Т2, произво-
дится подстройка частоты утроителя'Кз и входного контура
Vi. Крышки Д1 и Д2 должны без большого зазора переме-
щаться по трубке Ti и стопориться винтами, сделанными в
боковых сторонах крышек, после окончания настройки,
Рис. 6-6. Конструкция коаксиального
контура
Диод К одним концом входит в трубку Т2, другой конец
его необходимо закрепить, как показано на рис. 6-6. К вин-
там N (М3) подводится напряжение от утроителя гетероди-
на. К контуру V\ подходит петля £ь перемещением ее мож-
но изменить величину антенной связи.
У коаксиального контура V2 вместо диода крепится винт S
^показан на рис. 6-6 пунктиром), к которому присоединен
анод лампы. Питание анода осуществляется через отверстие
внутри трубки Т2. Контуры Vi и V2 прикреплены на карка-
се близко один к. другому так, что поверхность винта S ка-
сается каркаса, где находится лампа Л2 утроителя. Ширина
полосы коаксиального контура V2 большая, так что настрой-
ка- производится только задающим генератором гетеродина.
Петля £1 имеет длину 65 мм с расстоянием между про-
водами 6 мм, провод посеребренный, диаметром 1 мм. Пег-
ля £i крепится в отверстии дна коаксиального контура с
помощью полистироловой пробки. Катушка L2 намотана на
каркас £3 и имеет семь витков лицендрата 10X0,07. Катуш-
ки £3, £4 имеют по 28 витков и намотаны также лицендра-
157
том 10X0,07 мм на каркасах диаметром 10—12 мм с фер-
ритовым сердечником.
Намотка лицендратом не обязательна и здесь могут по-
дойти любые катушки с резонансной частотой порядка
10 Мгц. Катушка £5 имеет 4 витка провода ПЭ 0,5 мм и
намотана поверх катушки £4. Петля задающего генератора
гетеродина L6 выполнена из проволоки диаметром 3 мм,
имеет длину 40 мм и расстояние между проводами 30 мм.
Дроссель Др1 намотан из проволоки ПЭ диаметром 0,5 мм,
четырьмя секциями на сопротивлении ВС 2 вт так, чтобы
длина намотки была приблизительно 50 мм. 4
При выполнении конвертора необходима тщательность
монтажа, особенно задающего генератора гетеродина. Ме-
тодика настройки несложна. Контуры усилителя промежу-
точной частоты настраиваются обычным методом на макси-
мум сигнала, проверяется перекрытие диапазона задающе-
го генератора гетеродина. Перемещением крышки Д2 на-
страивается в резонанс коаксиальный контур утроителя. Ем-
кость конденсатора связи гетеродина со смесителем С7 под-
бирается так, чтобы ток диода был 0,4—0,5 ма. Входной
коаксиальный контур перемещением крыйши Д\ настраивает-
ся по внешнему сигналу на максимальное усиление. Далее,
изменяя связь контура Vt с петлей связи при слабых сигна-
лах, добиваются лучшего соотношения сигнал/шум. Фактор
шума F всего приемника около 10. В режиме передачи во
избежание порчи диода он должен быть отключен. Примене-
ние промежуточной частоты Ю Мгц не обязательно, может
быть применена любая частота до 30—40 Мгц.
Конвертор по своей конструкции очень прост. Единствен-
ной трудностью является изготовление коаксиальных конту-
ров, требующих тщательности и точности изготовления.
V1-4. Полевая аппаратура диапазона 430—440 Мгц
На рис. 6-7 показана разработанная автором схема тран-
сивера для диапазона 430—440 Мгц на лампе 6Н15П и тран-
зисторах для работы в полевых условиях. Конструкция об-
ладает жесткостью и компактностью. Единственная в кон-
струкции лампа используется в режиме передачи в качестве
двухтактного генератора, а в режиме приема — в качестве
двухтактного сверхгенератора. Колебательный контур вы-
полнен в виде плоской линии.^ Перестройка контура осуще-
ствляется перемещением на холодном конце линии коротко-
замыкающей перемычки.
Переход с приема на передачу осуществляется путем за-
корачивания переключателем П2 сопротивления R2. Для при-
менения меньшего количества деталей и компактности самой
конструкции в схеме использовано самогашение частоты. Ам-
158
плитудная модуляция осуществляется следующим образом:
от угольного микрофона напряжением НЧ через микрофон-
ный трансформатор Тр% н конденсатор С4 поступает на базу
транзистора типа 7\ П210 или П202, в цепь коллектора ко-
торого включен модуляционный трансформатор Tpi.
Рис. 6-7. Схема трансивера для диапазона 430—440 Мгц
В режиме приема ПЧ колебания, выделяемые на сопро-
тивлении /?з, через конденсаторы С5 поступают на базу тран-
зистора Та П16, в цепь которого включен телефон. Переход
с приема на передачу (/71) в данной схеме осуществлен с
помощью электромагнитного реле на три группы контактов,
управляемого тангентой микротелефонной трубки, или мо-
жет быть, осуществлен с помощью любого низкочастотного^
переключателя.
Питание цепей накала и транзисторов осуществляется от
шестивольтового аккумулятора через Г-образный фильтр
низкой частоты ДргСз- Анодные цепи лампы питаются через
преобразователь постоянного тока на транзисторах Т3 и
Конструкция и монтаж. Радиостанция смонтирована на
П-образном коробчатом шасси размером 105X200X45 мм,
изготовленном из 1,5-миллиметрового дюраля. Расположение
деталей показано на рис. 6-8.
159
Плоская линия ВЧ контура выполнена из листовой посе-
ребренной меди длиной 80 мм, шириной 12 мм и толщиной
21 мм, расстояние между линиями 11 мм. На холодном кон-
це линия имеет уголок, при помощи которого она крепится
Рис 6-8. Расположение деталей
к любому изоляционному материалу. Короткозамыкающая
перемычка выполнена из гартованной латуни иа оправке из
органического стекла и перемещается внутри линии с по-
мощью двухзаходного винта, расположенного рядом с лини-
ей. При выполнении конструкции изменение частоты контура
может осуществляться и с помощью флажка, описанного ра-
нее. Виток связи расположен рядом с линией. Одним своим
концом он припаян к антенному разъему, а вторым — непо-
средственно на корпус антенного разъема. Длина петли свя-
зи 65 мм, выполнена из медного посеребренного провода ди-
аметром 1,2—1,8 мм. С другой стороны от перегородки рас-
положены модулятор и все детали, относящиеся к нему. За
модулятором и ВЧ каскадом, с задней стороны, расположен
-блок питания.
Детали. Данные всех деталей указаны на схеме, монтаж-
ные данные приведены в табл. 6-3.
Конденсатор С4 — типа ЭМ, С7 — типа КТК, остальные
конденсаторы некритичны и могут быть любого типа, важно
только, чтобы они были малогабаритными. Трансформаторы
могут быть применены любого типа, близкие по своим дан-
ным к описанным.
160
Т аблица 6 3
Трансфор- маторы и дроссели Сечение, CMZ I II III
витков диаметр, мм витков диаметр, мм витков диаметр, мм
тР1 1 200 (150/180) 0,35 1 000 0,15 — —
TPi 2,0 180 0,25—0,2 5 000 0,95-0,08
ТРз 1,0—1,5 120—150 0,2-0,25 — — — —
ДР1 ДР4 Все одинаковые, диаметром 5 мм, шесть витков посеребренного провода, наибольшая длина 15 мм
Дрз |
Налаживание. Прежде чем приступить к налаживанию,
необходимо тщательно проверить весь монтаж. Ошибка в
монтаже транзисторов или неправильная полярность вклю-
чения питания могут вывести их из строя.
Налаживание начинается с блока питания. Характерным
признаком работы преобразования является возникновение
колебаний звуковой частоты. Если колебания не возникают,
необходимо поменять местами концы обмоток / или III.
В дальнейшем налаживание сводится к подбору величины
сопротивления Rs, которое может изменяться от 50 до
200 ом От величины этого сопротивления зависит устойчи-
вость работы преобразователя и даваемое им высокое на-
пряжение, которое должно быть в пределах 160—200 в. Ге-
нератор высокой частоты, как правило, начинает работать
сразу и налаживание его заключается в установке требуе-
мой частоты (430—440 Мгц). При выполнении линии по за-
данным размерам путем перемещения короткозамыкаЮщей
перемычки попасть в необходимый участок диапазона не
представляет трудности.
В режиме передачи налаживание сводится к подбору ве-
личины сопротивления Rit индуктивности дросселя Дрц, ем-
кости С7 и связи с антенной для получения наибольшей от-
дачи, о которой судят по накалу лампочки (6,3 в, 0,28 а),
включенной на выход трансивера. В процессе эксперимен-
тальной работы с радиостанцией выяснилось, что катушка
связи должна иметь дополнительную точку заземления, ко-
торая подбирается опытным путем; она лежит примерно в
середине петли связи. Дополнительная точка заземления по-
вышает отдаваемую мощность и увеличивает чувствитель-
ность приемника.
Налаживание приемника заключается в подборе величи-
ны сопротивлений R2 и /?3 на максимальную чувствитель-
ность и устойчивость сверхрегенерации при данной связи с
антенной.
Щ
Правильно собранные модулятор и усилитель низкой ча
стоты никаких регулировок в процессе налаживания не тре
буют. Необходимо только оговорить, что при длительной ра
боте на передачу порядка 30—60 мин. следует применять I
модуляторе транзистор типа П210. При нормальном соотно
шении времени приема и передачи следует применять тран
зистор типа П202.
В качестве источника питания может быть применен лю
бой аккумулятор с напряжением 6 в, при этом в режим!
приема радиостанция потребляет 0,9 а, а в режиме переда
чи 1,5 а. Радиостанция сохраняет работоспособность прг
падении напряжения источника питания до 4 в.
VI-5. Настройка УКВ конверторов
Настройку конверторов любой системы рекомендуете?
производить в определенной последовательности. После про
верки монтажа и цепей питания необходимо предварительнс
настроить все контуры по ГИРу или придерживаться дан-
ных витков, приведенных в описании. Второй способ дае1
достаточную точность, если монтаж не слишком скученный
Далее проверяют работу гетеродина или настройку кварце-
вого гетеродина и всех умножителей. Может оказаться, чтс
некоторые кварцы требуют дополнительной обратной связи
(1—2 витка), сильная связь, наоборот, проявляется расплыв-
чатым сигналом гармоник при прослушивании на каком-ли-
бо связном приемнике. Контролировать всю работу гетероди-
на и его каскадов удобнее всего по волномеру.
Следующим этапом является подбор связей между раз-
ными каскадами и цепями для получения наилучшего соот-
ношения сигнал/шум. Для этого подбирают связь с антен-
ной— чаще изменением числа витков, а при двухпроводной
линии питания — изменением расстояния между катушками,
подбирают наилучшую связь между усилителем ВЧ и после-
дующими каскадами Слишком сильная связь может вы-
звать самовозбуждение, слабая — потерю чувствительности.
В некоторых схемах для подбора связи перемещают пере-
ходную емкость вдоль контура анодной цепи.
При применении каскодной схемы ее нейтрализацию де-
лают путем изменения индуктивности L„ в цепи анод — сет-
ка Для этого при снятом накале с первой лампы на вход
подается сигнал от ГСС или принимается слабый местный
сигнал и его громкость сводится до минимума настройкой
индуктивности L н.
Последним этапом является подбор величины напряже-
ния гетеродина для наилучшей работы смесителя. Чаще все-
го связь бывает емкостная, реже индуктивная, худшим и не-
желательным видом связи является связь рассеянным полем
162
катушек или неконтролируемые емкостные связи между це-
пью смесителя и гетеродина. Наибольшая чувствительность
приемника получается при совершенно определенной связи
гетеродина, причем степень ее зависит от мощности прини-
маемого сигнала. В некоторых случаях желательно иметь
управляемую связь и во время работы подбирать ее в за-
висимости от условий приема.
Настройка каскодных схем. Лучшие результаты на диа-
пазоне 28—200 Мгц могут дать конверторы, собранные по
каскодным схемам, но они более сложны и имеют особен-
ности, которые необходимо учитывать при настройке. В даль-
нейшем подробно изложены приемы настройки конвертора
для диапазона 144 Мгц (рис. 6-1).
Настройку любых ВЧ каскадов необходимо начинать с
проверки настройки всех цепей при помощи ГИРа и опреде-
ления диапазона перестройки контуров. Для облегчения пер-
воначальной настройки индуктивность катушки входного
контура сжатием или растягиванием витков подбирают так,
чтобы резонанс входной цепи получался в среднем положе-
нии конденсатора настройки для /=145 Мгц. Входной кон-
тур отпаивают от сетки и в резонанс на 145 Мгц настраива-
ют цепь L2C.ir через С4. Катушку L2 отпаивают от анода и
настраивают П-контур СжЬ9Сск. Последним подстраивают
контур фильтра L4C7 в выходной цепи лампы Л2.
После этой операции все катушки осторожно впаивают на
прежнее место и снова проверяют настройку уже связанных
контуров. Их взаимное влияние неизбежно, поэтому надо
внимательно проследить, в какую сторону произошла рас-
стройка,— это важно для последующей точной подстройки
входа. Проверкой необходимо убедиться в отсутствии само-
возбуждения входной цепи. На лампу подается накал и в
разрыв анодной цепи (Т?4) включается прибор со шкалой
0—50 ма. Ток анода часто бывает завышенным, порядка
25—30 ма, но величина его падает до 15—16 ма, если, на-
пример, закорачивается первая сетка лампы на шасси ит. д.
При подстройке катушки L2 за счет нейтрализации ток спа-
дает до нормального значения 15—16 ма. Необходимо убе-
диться затем, что и подстройка конденсатором С2 не меня-
ет значения тока анода.
При настройке гетеродина предварительно настраивают
все контуры по ГИРу, в данном случае Ь9СЫ, LnCi7, Li2C^.
У гармонических кварцев обычно первый триод работает
на основной, т. е. гармонической, частоте, но это не значит,
что он не способен давать более высокие и низкие частоты.
Подстройка первого контура L9Cl4 у гармонических кварцев
обычно сдвигает незначительно частоту самой гармоники.
С этим явлением приходится считаться и контур после ка-
либровки частоты уже не перестраивать. Применение поло-
103
сового фильтра на выходе утроителя (Ln, L12) несколько ус-
ложняет их подстройку, поскольку связь между ними крити-
ческая и взаимная расстройка заметна.
Для настройки смесителя Л3 его непосредственно соеди-
няют коаксиальным кабелем с блоком промежуточной часто-
ты, т. е. с КВ приемником или КВ диапазоном какого-либо
приемника. Работа УКВ приемника в целом во многом за-
висит от того, насколько хорошо экранированы конвертор
и цепи связи его с приемником и насколько последний экра-
нирован от воздействия всех других сигналов, кроме сигна-
ла, поступающего из конвертора. Выполнение этого условия
требует коаксиального подключения конвертора, надежного
соединения обоих шасси и развязывающих ВЧ фильтров в
подводке сети.
При настройке смесителя и L7 настраивают соответст-
венно на 10,5 и 9,5 Мгц по максимуму шума в приемнике на
этих частотах. Выходные контуры гетеродина £ц, Ь12 и ка-
тушку связи L13 также подстраивают на максимум шума.
Последним с помощью конденсатора С9 настраивают контур
смесителя, правда, кривая его резонанса может быть очень
плоской за счет низкого входного сопротивления лампы
6Ж9П.
После всех этих операций можно снова вернуться к вход-
ной цепи и лампе 6Н14П. Коаксиальный разъем замыкают
на 60—70-омный эквивалент антенны, т. е. безындукционное
сопротивление, конденсатор Q полностью выводят и подклю-
чают к Li на половину витка. При вращении сердечника L2
по свистам в громкоговорителе приемника можно заметить,
что только в каком-то одном положении сердечника L2 кас-
кад не возбуждается. Это положение сердечника или на-
стройка Ь2 и соответствует нейтрализации каскада.
После настройки нейтрализации сперва на максимум шу-
ма приемника настраивают контур а затем LrC2 вход-
ного контура до того, как подстройка конденсатором С2 при
минимальной емкости С2 не даст резкого увеличения шума.
На данной стадии настройки шумы должны заметно спа-
дать при изменении емкости конденсатора С\ и сопротивле-
нии входа конвертора 60—75 ом. Общий шум должен резко
понижаться, если сетку первой лампы закорачивать непо-
средственно на землю. При расстройке катушек L2, L3 рукой
может появляться самовозбуждение, так как условия ней-
трализации нарушаются. Следует помнить, что у ламп Л\ и
Л2 обычно бывает большая крутизна и склонность к само-
возбуждению.
Окончательную оценку шумовых свойств приемника
можно сделать только по генератору шума. Для этого гене-
ратор нагружается сопротивлением /?а = р = 60—70 ом при
согласованной антенне и в нем компенсируется емкостная
164
нагрузка, вносимая измерительным диодом. АРУ в усилите-
ле промежуточной частоты выключают, но включают второй
гетеродин, предназначенный для приема телеграфа. Посте-
пенной, осторожной подстройкой С2, Li и L3, а также под-
бором С] и связи на Li можно добиться предельного значе-
ния фактора шума F=l,8. Оказывается, что значительное
влияние на F имеет настройка Lit а также кропотливая под-
стройка С2. Может оказаться, что с отключением сбалансиро-
ванного шумового генератора и подключением антенны снова
появится склонность к самовозбуждению за счет внесения
реактивной составляющей, — ее обычно легко скомпенсиро-
вать подстройкой.
ГЛАВА С F И h М А Я
УКВ АНТЕННЫ
VI1-1. Направленные свойства полуволнового вибратора
Основным элементом почти всех антенных устройств яв
ляется полуволновой вибратор, представляющий собой ме
таллический стержень длиной, близкой к половине длины ра
Рис. 7-1. а — пространственная характеристика излучения полу-
волнового диполя; б — характеристика получения диполя в го-
ризонтальной плоскости
бочей волны. Вокруг такого проводника на значительное,
расстоянии (не менее 10—15Х) можно обнаружить и изме
рить ВЧ поле, которое заполняет объем, ограниченный тор
роидальной поверхностью (рис. 7-1,а). Если через антенне
или ось торроида провести плоскость, параллельную земле
то сечение торроида представится в виде кривой, напомина
ющей цифру 8, которая показывает, как распределена мощ
ность излучения в горизонтальной плоскости. Это так назы
166
ваемая диаграмма направленности в горизонтальной плоско-
сти. Из нее видно, что вдоль оси самой антенны излучения
нет, а в направлении вдоль линии АВ, перпендикулярной к
/а , оно будет наибольшим. Если антенну повернуть в сторону
от АВ на такой угол, при котором мощность в удаленной
точке упадет наполовину, то удвоенное значение этого угла,
равное фн, определит ширину диаграммы излучения. Для
полуволнового вибратора она очень широка и равна <рн=£ 78°.
В табл. 7-1 приведены относительные значения напряжен-
ности Е или мощности Р поля по разным направлениям
(угол 0), отсчитываемым от направления, перпендикулярно-
го к антенне.
Таблица 7-1
Угол 9 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Е, в/м Р, вт 0 0 0,141 0,019 0,275 0,080 0,418 0,186 0,557 0,310 0,696 0,485 0,817 0,665 0,914 0,832 0,978 0,956 1,0 1,0
Данные таблицы интересны
для сравнения с более остры-
ми характеристиками и позволяют судить о том, как должна
измениться громкость сигнала при по-
вороте полуволновой антенны.
Для того чтобы громкость сигнала
в месте приема изменилась на одно S
девятибалльной шкалы, необходимо,
чтобы напряженность поля и напря-
жение на входе приемника изменились
в два раза или излученная мощность
в четыре раза. В обоих случаях это
соответствует уменьшению или увели-
чению силы ..сигнала на 6 дб. Оказы-
вается, что только при повороте ан-
тенны примерно на 55° мощность в
направлении на корреспондента упа-
дет до значения 0,25 от максимума,
т. е. уменьшится в четыре раза, и
громкость снизится на 1 S по сравне-
нию с первоначальным значением. При
повороте на 70° соотношение мощно-
стей будет 12,5 раза и по рис.
7-1,6 это соответствует изменению на
11 дб, или почти на 3 S. Такую про-
Рис. 7-2. Разновидности
полуволновых деталей и
способов их возбуждения
верку направленных свойств антенны нельзя, конечно, делать
внутри города, так как напряженность поля у корреспонден-
167
та может быть обусловлена отражениями от разных местных
предметов и т. д.
Увеличение мощности сигнала в месте приема гораздо
экономнее можно получить за счет направленных свойств ан-
тенны, чем от увеличения мощности самого передатчика.
Трехэлементная антенна, дающая усиление 6—7 дб, равно-
ценна по своему значению пятикратному увеличению мощ-
ности самого передатчика. Положение это некритично при
переходе с мощности 1 вт к 5 вт. Если уверенную связь не
обеспечивает даже 40-ваттный передатчик второй категории,
то увеличение его мощности до 200 вт требует коренной пе-
рестройки всех узлов. Трехэлементная антенна проще, де-
шевле и лучше повышает устойчивость'связи.
VII-2. Влияние размеров полуволнового вибратора
Полуволновой вибратор по своим свойствам является от-
крытым колебательным контуром и поэтому имеет свою ре-
зонансную частоту fa, добротность Q,, а также входное соп-
ротивление Za и сопротивление излучения Ra. Все упомяну-
тые величины определяются размерами и конструкцией виб-
раторов. На рис. 7-2,а, б, показаны наиболее часто встреча-
ющиеся конструкции вибраторов и способы их питания.
Длина вибратора la всегда короче полуволны, т. е. /а<0,5л.
Степень укорочения V зависит от соотношения между дли-
168
ной волны А и диаметром вибратора а и определяется по
графику на рис. 7-3.
В табл. 7-2 приведены длины полуволновых УКВ вибра-
торов, изготовленных из трубок разных диаметров для сере-
дины диапазонов 28,5; 145 и 432 Мгц.
Выбор диаметра d зависит от назначения и местных ус-
ловий работы: для портативных антенн для диапазона 144—
432 Мгц достаточно 3—4 мм, для стационарных — в зависи-
мости от климатических условий—4—12 мм. В качестве ма-
териала лучше всего применять дюралюминий, не следует
применять латунь, так как она трескается на морозе, а медь
слишком тяжела. Действующая длина вибратора зависит
также от способа их крепления: внесение слишком больших
масс материала, изоляции и т. п. в поле вибратора (особен-
но у его концов) понижает резонансную частоту.
Под длиной /а полуволнового вибратора надо понимать
общую длину без учета зазора между точками А и В (рис.
7-2, а) или до середины колена у петлевого вибратора
(рис. 7-2,6). Расстояние. АВ в точках питания вибраторов
может быть любым при условии, что оно меньше длины вол-
ны, например ЛВ = '/юоА. Практически расстояние должно
быть удобным для надежного крепления линии питания.
VI1-3. Входное сопротивление вибраторов
По отношению к передатчику и линии питания вибратор
является нагрузкой, имеющей какое-то входное сопротивле-
ние:
za = #а + М>
где Z а—полное входное сопротивление, ом;
— активная составляющая, ом;
jx— реактивная составляющая.
Составляющая Ra не зависит от частоты и потребляет
подводимую мощность, которую затем открытый контур
(антенна) излучает. Реактивная составляющая х зависит от
частоты и может иметь как емкостный jxc, так и индуктив-
ный jxl характер.
169>
У тонкого удаленного от земли вибратора длиной точно
•4 =Х/2 входное сопротивление Za имеет величину Za =
= 73,2+/42 ом. Составляющая р+ = 42 ом имеет индуктив-
ный характер, потому что для резонансной частоты вибра-
тор с /а=А,/2 слишком длинный. Укоротив его согласно
рис. 7-3, с учетом реальных размеров, избавляются от реак-
тивной составляющей и, следовательно, получают Za = /?а =
= 54-:-61 ом для УКВ вибраторов, у которых X/d лежит в
пределах 50—1000 (рис. 7-3, кривая 2). Это заниженное зна-
чение /?а по сравнению с теоретическим 73,2 ом необходимо
учитывать при согласовании питания некоторых антенн.
В настоящее время широко используется в конструкции
направленных антенн так называемый петлевой вибратор
(рис. 7-2,6), состоящий из двух Х/2 вибраторов, располо-
женных на незначительном расстоянии Д = '/бД. Взаимное
влияние вибраторов приводит к повышению входного сопро-
тивления в точках АВ в четыре раза по сравнению с /?а про-
стого вибратора, т. е.
^ап ~ ^ап ~ ^^а
Рис. 7-4. Номограмма для расчета входных сопротивлений сложных
петлевых вибраторов
для случая, когда оба вибратора имеют одинаковые диамет-
ры: di=d2=d. Меняя диаметры вибраторов Д и tZ2, а также
расстояние Д между ними, можно получить коэффициент
трансформации S выше или ниже 4 — обычно в пределах от
1,5 до 8,0. На рис. 7-4 в упрощенной фирме представлена
диаграмма для расчета /?ап. Точка О на линии АА соответ-
ствует — =1 и 5=4, т. е. условиям простого петлевого
вибратора независимо от расстояния Д. Если вибратор dit к
170
которому подводится питание, сделать с большим диамет-
ром, т. е. или будет меньше единицы на горизон-
Ф
тальной шкале, то входное сопротивление и коэффициент
трансформации будет меньше S = 4. Например, антенна для
диапазона 144 Мгц имеет tZi = 20 мм, d2=\\ мм, Д = 24 мм и,
d3 П
следовательно,-у-
учесть Kfd= 207/2 = 103, то
рис. 7-3 входное сопротивление будет /?а
том трансформации
/?ап = /?а = 56-5-2,3 = 130
= 0,55 и по графику S = 2,3, если
для питаемого вибратора по
= 56,5 ом, а с уче-
ом.
За счет влияния пассивных элементов (рефлектора и ди-
ректоров) это сопротивление понижается до величины 70—
75 ом, подходящей для питающего кабеля. На практике же-
лательно все же не применять подобного рода трансформа-
торы, так как трудно осуществим хороший контакт в местах
соединения трубок из алюминиевых сплавов.
На рис. 7-1,в и г приведены еще два способа изменения
сопротивления антенны в точке питания. Способ, показан-
ный на рис. 7-1,в, называемый шунтовым питанием, очень
удобен для подбора в действующей уже антенной системе
при замене кабеля, невозможности точного повторения ка-
кой-либо испытанной конструкции и т. д. Точки подсоедине-
ния шунтовой линии подбираются опытным путем. Если они
отодвинуты к концам вибратора, то получается простой пет-
левой вибратор с Zan=240—270 ом, сближение точек дает
более низкие величины Zan в точках А и В. Обычно Д =
= 1/ю(А—'/гооА и расстояние между концами шунта лежит в
пределах ‘/зА, для линии с р = 240 ом.
Согласование входного сопротивления Za (рис. 7-2,г),
называемое «Гамма», предназначено специально для пита-
ния коаксиальным кабелем, гак как не требует специаль-
ной симметризации кабеля. Трансформация достигается пу-
тем изменения длины 1С шлейфа, емкостью С компенсирует-
ся расстройка, вносимая включением кабеля. Величина ем-
кости подбирается из расчета 7 пф на 1 м рабочей волны,
т.е. С = 2X7 пф для диапазона 144 Мгц.
Особенностью петлевого вибратора и его вариантов (рис.
7-2, а, б) является возможность заземлить их в точке сим-
метрии О, что облегчает механическое крепление на мачте
как в одиночном выполнении, так и в направленных антен-
нах.
У полуволнового одиночного вибратора диапазон рабо-
чих частот зависит от диаметра d трубки, соотношения 'kid
и допустимого рассогласования входного сопротивления Za
и р кабеля. При коэффициенте стоячей волны (КСВ) К— 1,4
171
ширина рабочей полосы А/ примерно равна 3% рабочей ча-
стоты при A,/d=lOO; 2,5% — при k/d=500 и 2% — при Ш =
= 1000. В диапазоне 144 Мгц при d=20 мм, X/d=200 это
дает Д/=6 Мгц.
У петлевых вибраторов независимо от диаметров трубок
широкодиапазонность больше, чем у одиночных, из-за ком-
пенсационного взаимного влияния вибратора. У направлен-
ных антенн с пассивными элементами диапазон резко пада-
ет за счет расстройки, вносимой в цепь активного вибрато-
ра соседними элементами. Уменьшение полосы А/ зависит
от расстояния до пассивных элементов и их числа. Увеличе-
ние диаметра активного вибратора в этих условиях не имеет
смысла.
VII-4. Способы питания вибраторов
Высокочастотную энергию необходимо подводить к виб-
ратору так, чтобы она полностью поглощалась вибратором,
а питающая ВЧ линия не должна вносить какой-либо рас-
стройки в работу вибраторов.
Первое условие выполнимо путем согласования входного
сопротивления вибратора Za и выходного сопротивления пи-
тающей линии Zl. Оба эти сопротивления можно менять и
подбирать за счет изменения сопротивления Za или Zl. Оче-
Рцс. 7-5. Способы согласования сопротивлений антенн и линий
питания
видно, следует применять наиболее простое решение, исходя
из данных условий (кабель, трубки и т.д.). Способы измене-
ния Za были рассмотрены на рис. 7-1,а, б. Для получения
нужных значений выходных сопротивлений линий Zl приме-
няются трансформаторы сопротивлений. Обычно их делают
из отрезков ВЧ линий с разными волновыми сопротивлени-
ями ZT. Принцип их работы поясняет рис. 7-5,а.
172
Пусть входное сопротивление вибратора Za=75 ом, а
волновое сопротивление линии питанйя р = 300. Согласую-
щий трансформатор должен иметь сопротивление:
/ = ]/"Z^p (ом)
и для нашего случая
ZT = /75-300 = 150 ом.
Такой расчет действителен только в том случае, если дли-
на трансформирующего участка 1Т равна четверти длины
волны, т, ег
1Т = /4/ (см),
где VK—множитель, зависящий от диэлектрических свойств
среды, заполняющей трансформатор; для воздуха /=0,95,
для полистирола /=0,66.
Расчетные значения ZT трансформаторов осуществляются
по-разному. Например, ZT = 150 ом можно получить, сложив
в параллель два отрезка коаксиального кабеля с р = 75 ом,
длиной (т = Х/4 • 0,66. Для /=145 Мгц, /т = -20^— • 0,66 = 34
(рис. 7-5,б).
Описанный пример относится к двухпроводной ВЧ линий
питания и полуволновому симметричному вибратору. Неко-
торые особенности имеет применение коаксиальных линий
передачи. Можно показать, что полуволновой отрезок кабе-
ля 1ц (рис. 7-5, в) с волновым сопротивлением р, подключен-
ный к концу линии передачи с таким же сопротивлением р,
имеет между точками А'В' выходное сопротивление Zt = 4p.
При использовании кабеля РК-1 или РК-3 с р = 75 ом полу-
чают на выходе {7-трансформатора Zl=4-75 = 300 ом. Та-
кое сопротивление оказывается очень близким по величине
для питания, например, одиночного петлевого вибратора с
входным сопротивлением в точках АВ в пределах Za=240—
—260 ом.
Так как (7-трансформатор всегда повышает р только в
четыре раза, то более низкое значение Z/.<4p можно полу-
чить, включив последовательно с {7-трансформатором в точ-
ках А'В' еще один четвертьволновой трансформатор с соп-
ротивлением ZT (рис. 7-5,г). Выходное сопротивление ZL
на выходе системы в точках А"В" будет:
Z2
Za = у- (ом).
Если, например, р = 75 ом, то в точках А'В' ZL = 4-lb =
= 300 ом, если также ZT =150 ом (два отрезка кабеля Zo =
= 75 ом длиной /т=А./4/), то подстановкой
„ 1503 22 500 „с
Za = -тхх- = = 75 ом.
а 300 300
173
Следовательно, таким комбинированным трансформато-
ром выгодно питать полуволновой разрезной вибратор и
другие системы с низким входным сопротивлением, напри-
мер многоэлементные антенны и т. д. В конструктивном от-
ношении как (7-трансформатор, так и его комбинированный
вариант очень просты, так как выполняются из того же ка-
беля, которым питается вся антенна. Они также являются
наиболее надежными трансформаторами сопротивлений в
любительских условиях.
В табл. 7-3 указаны действующие длины кабеля РК-1
или РК-3 для изготовления (7-трансформатора и комбини-
рованного для разных диапазонов.
Таблица 7-3
Тип трансформатора Частоты 28,5 в Мгц 145 432
Полуволновой {/-трансформатор, ZT = =300 ом, длина петли в см .... Комбинированный {/-трансформатор, ZT— =75 ом 336 66 22
672 132 44
Точка В' подключения питающего ка- беля 168 33 11
В указанные длины не входят отрезки внутреннего про-
вода кабеля, необходимые для сборки, включения и т. д.
Их длина должна быть кратчайшей. В комбинированном
варианте четвертьволновой трансформатор может быть из-
готовлен в виде двухпроводной линии длиной /г = Х/4>0,95
с любым волновым сопротивлением p = ZT и выше, пример-
но 120 ом. Тем самым и выходное сопротивление трансфор-
матора может изменяться в широких пределах.
VII-5. Симметрирование коаксиальных линий питания
Описанные трансформаторы (рис. 7-5, в, г) имеют еще
одно важное свойство. Несмотря на то что питающий коак-
сиальный кабель передатчика является несимметричным по
отношению к земле, выходное напряжение в точках А'В' или
В'А' является симметричным относительно земли и, следо-
вательно, к ним можно подключать любую нагрузку, напри-
мер антенны и т. д., которые в силу своей конструкции и
расположения являются симметричными. (7-трансформатор
и его варианты являются одновременно и трансформирую-
щим и симметрирующим устройством, что обеспечило им
широкое применение на практике.
174
Роль симметризации удобнее пояснить по рис. 7-6, а. По-
луволновой вибратор с Za=70 ом в точках АВ питается ко-
аксиальным кабелем РК-1 с р = 75 ом. Получаются условия
полного согласования, но левая половина вибратора 1 под-
ключена к внутреннему проводнику (жиле) кабеля, а пра-
вая — к наружному. К половине 2 вибратора как бы подве-
Рис. 7-6, Способы симметрирования при питании антенн коаксиаль-
ными кабелями
шена «масса» кабеля, и емкость ее Са2 по отношению к
земле гораздо больше, чем у левой Са1. В результате воз-
никшей несимметричности будут неравными и ВЧ токи в по-
ловинах вибратора, а следовательно, и диаграмма излуче-
ния будет отклонена на угол а в сторону от оси вибратора.
Кроме того, по наружной поверхности оболочки кабеля бу-
дут идти ВЧ токи, что внесет искажения в диаграмму изме-
рения диполя. Восстановить симметричность вибратора
можно добавочной экранировкой участка кабеля при помо-
щи цилиндра S с длиной /<г = Л,/4, закороченного на одном
конце на наружную оплетку кабеля.
Диаметр цилиндра Д должен быть в три-четыре раза
больше диаметра d оболочки кабеля. Малый размер Д зна-
чительно уменьшает ширину рабочей полосы вибратора. Та-
к*й способ удобно применять лишь на диапазоне 432 Мгц
и выше, особенно в параболических антеннах, где питание
к вибратору обычно подается по жесткому коаксиальному
кабелю, сделанному из трубок. Симметрирующий цилиндр S
в этом случае делают передвижным и подбором его поло-
175
жения относительно плеч вибратора 1 точно устанавливают
симметрию диаграммы.
На рис. 7-6,6 показан еще один распространенный тип
симметрирующего устройства. Состоит он из отрезка двух-
проводной линии длиной /^=Х/4, закороченной на нижнем
конце. Через трубку d2 пропускают кабель, с которого пред-
варительно снимают хлорвиниловую изоляцию. На конце А
оплетку кабеля припаивают к трубке d2, а внутренний про-
вод— к противоположной трубке dp, к концам трубок кре-
пятся половины вибратора. Расстояние Д некритично, обыч-
но оно равно 30—40 мм. Мостик М иногда делают перед-
вижным, но прямой необходимости в этом нет.
Есть целый ряд других симметрирующих устройств, на-
стройка которых менее определенна, и в любительской прак-
тике они встречаются редко.
VI1-6. Высокочастотные линии передачи
/ Некоторые свойства ВЧ линий уже рассматривались. Ча-
ще всего ВЧ линии используются для передачи энергии к
антенне или обратно Для этой цели на УКВ применяются
лишь два типа линий’ коаксиальные и симметричные Про-
мышленные образцы линий
Диаметр Внешнего\ проВода Дмм
-2,50
имеют между проводом
твердый диэлектрик из по-
лиэтилена с диэлектриче-
ской постоянной е = 2,3—2,4,
коэффициентом укорочения
V = —
* к' _ Г'
= 0,66 и незначи-
ВЧ потерями.
характеризуются
сопротивлением р,
размерами
тельными
Линии
волновым
определяемым
проводников линии <ДД и
диэлектрической постоян-
ной е материала. Так как
часто попадаются ВЧ кабе-
ли неизвестных марок, то
их волновое сопротивление
р проще всего определять
по номограмме, приведен-
ной на рис. 7-7, действи-
тельной для е = 2,3. Для
расчета необходимо только
Рис 7-7 Номограмма для расчета
волновых сопротивлений — коакси
альных кабелей
измерить диаметр внутрен-
ней жилы d и внутренний
диаметр Д наружной обо-
J76
Заказ 221
Тип кабеля Волновое сопро- тивление, ом Внутренний провод, мм Диаметр изоляции, мм
РК-1 77 1X0,68 4,6
РК-3 75 1X1,37 9,0
РК-19 52 1x0,68 2,4
РК-20 75 7x0,37 7,2
РК-47 52 7x0,71 7,3
РК-49 72 7x0,26 4,2
КАТВ плоский 300 —
Таблица 7-4
Затухание в неп.!м для f Мгц
38—40 145 432
0,0076 0,016 0,030
0,0045 0,010 0,018
0,0130 0,026 0,046
0,0056 0,013 0,023
0,0056 0,013 0,023
0,0084 0,018 0,034
0,0018 0,0034 0,006
лочки (проще измерить диаметр слоя изоляции, равной так-
же Д) и полученные величины нанести на крайние шкалы.
Соединив эти точки прямой, получают на средней шкале ве-
личину неизвестного р.
Вторым показателем ВЧ линии является величина по-
терь энергии или коэффициент затухания, вносимый линией
на разных частотах. Затухание принято выражать в неперах
на километр (неп/км) или децибеллах на единицу длины —
метр, километр (1 непер равняется 8,7 дб).
Основные параметры наиболее ходовых линий приведены
в табл. 7-4.
Из табл. 7-4 можно сделать следующие выводы: чем
больше диаметр оплетки кабеля, тем меньше его потери;
потери растут с частотой — при утроении частоты потери
примерно удваиваются; исключительно малые потери имеют
0р& стекло
в У трапсрорматар
меяеоу Zq и Zo
Рис. 7-8. Конструкция двухпроводной симметричной линии и способ
ее подключения к антенне
ленточные двухпроводные линии типа КАТВ, например даже
на частоте 432 Мгц потери в шесть раз меньше, чем в РК-1.
Плохим свойством КАТВ является непостоянство парамет-
ров при разных метеорологических условиях.
Иногда любители применяют самодельные двухпровод-
178
ные линии. Сделать однородную двухпроводную линию дли-
ной 15—20 м можно лишь из сравнительно тонких проводов
диаметром 1,5—2,0 мм, так как более толстые провода труд-
но натянуть так, чтобы они были строго параллельны. До-
биться электрической однородности при слишком близком
расстоянии проводов трудно.
Особенности конструкции такой линии показаны на
рис. 7-8. Расстояние между проводами поддерживается
планками (рис. 7-8,6), сделанными из тонкого изолирующе-
го материала с малым значением е. На рис. 7-8,в показана
применение такой линии для питания вращающейся антен-
ны.
VII-7. Оценка согласования и величины потерь
Рис. 7-9. Определение параметров
двухпроводной линии
Чем сложнее антенная система, тем вероятнее появление
рассогласования отдельных участков или главной линии и
потерь ВЧ энергии за счет рассогласования. Под термином
«рассогласование» следует
понимать несоответствие со-
противления нагрузки ZH,
Дав И Т. Д. ВОЛНОВОМУ СОПрО-
тивлению р питающей ли-
нии. При этих условиях
часть энергии не расходу-
ется в нагрузке, а отража-
ется обратно к передатчику
и циркулирует в линии.
Проследить степень рассб-
гласования можно по появ-
лению неоднородности то-
ков или напряжений вдоль
линии питания (рис. 7-9)’.
На открытых линиях это
можно обнаружить по свечению неоновой лампочки или по-
казаниям специальных измерительных приборов, например
рефлектометров или даже простых индикаторов, состоящих
из небольшой (15—20 см) петли I с подключенным к ней
детектором и прибором постоянного тока.
Индикатор перемещается вдоль линии на расстоянии d.
Если измерить наибольшее UMaKC и наименьшее £7МИН значе-
ние напряжений вдоль линии передачи, то их отношение
__ ^макс
^мин
называемое коэффициентом стоячей волны (КСВ), который
характеризует степень рассогласования и величину потерь
12*
179
за счет отражения. Можно показать, что при /(=1,3 потеря
энергии отражением на конце линии (у антенны или нагруз-
ки) составляет всего лишь один процент мощности. Когда
К=2, потери уже достигают 10%, при К=4 не используется
на излучение уже 36% мощности, отдаваемой передатчиком
в линию питания, и т. д. За счет появления больших напря-
жений Нмакс при рассогласовании значительно возрастают
и омические потери в диэлектрике самой линии, так как они
пропорциональны квадрату напряжения.
Эти потери возрастают с частотой и длиной линии и осо-
бо ощутимы у линий с плохим качеством изоляции, напри-
мер двухпроводные линии с изоляцией из хлорвинила, рези-
ны и т. д. Применение таких линий для диапазона 145 Мгц
может свести на нет качество любой направленной антен-
ны. У коаксиальных кабелей добавочные потери за счет вы-
Рис. 7-10. Потери в кабеле РК-3 в зависимости от его длины и частоты
сокого значения КСВ будут также пропорциональны их ос-
новным потерям, т. е. у РК-19 они будут примерно в три ра-
за больше, чем у РК-3, и т. д. На рис. 7-10 показано увели-
чение потерь в кабеле РК-3 в зависимости от длины для
частот 145 и 435 Мгц. Потери выражены как в децибеллах,
так и в процентах. Пунктирные линии показывают зависи-
мость потерь энергии на отражение (т. е. неиспользование
ее) для разных значений КСВ на линии передачи. Напри-
мер, допустим, что длина кабеля РК-3 равна 17,5 м и
КСВ = 3 при работе на 145 Мгц. Выходная мощность пере-
180
датчика равна 5 вт. Какую мощность излучает антенна? Из
графика на рис. 7-10 для /=17,5 м диэлектрические (собст-
венные) потери будут 1,5 дб (точка /) и, следовательно, по
кривой А до конца кабеля дойдет лишь 70% энергии, т. е.
3,5 вт мощности передатчика (точка 2 на А). При КСВ = 3
потери на отражение, получившиеся за счет рассогласова-
ния, составят дополнительно 1,25 дб — точка 3 на прямой
КСВ. Следовательно, из 3,5 вт, подведенных к концу кабеля,
в антенну поступит лишь 75%, т. е. 2,62 вт. Наконец, допол-
нительные потери в самом кабеле за счет повышенного нап-
ряжения /7макс, появившегося в результате отражения, до-
бавляют еще 2 дб, что по графику рис. 7-10 составляет 36%
потерь, и использовать можно только 64% мощности. По-
строение перевода децибелл в проценты используемой мощ-
ности показано на этом же рисунке: против отметки 2 дб
проведена прямая до пересечения с линией «потери на
КСВ» (точка 5) и от нее вверх — до пересечения пунктир-
ной линии С в точке 6.
Эти дополнительные потери примерно на 0,5—1 дб боль-
ше, чем собственные потери в кабеле данной длины, если
КСВ лежит в пределах от 3 до 5. Для их расчета существу-
ют специальные графики. Таким образом, из мощности, ос-
тавшейся ранее, т. е. 2,62 вт, используется в действительно-
сти только 64%, или 1,675 вт. Общий баланс малоутешите-
лен— из 5 вт в данных условиях можно использовать лишь
1,675 вт, или 33%. Основную долю этих потерь составляют
собственные потери ВЧ линий, и поэтому их длина, особен-
но на 432 и 1 250 Мгц, должна быть наименьшей. Во мно-
гих случаях желательно аппаратуру крепить непосредствен-
но у антенн, например параболических и уголковых отража-
телей на 420—1 250 Мгц.
VII-8. Направленные антенны
Направленное излучение можно получить разными спосо-
бами, но всегда это осуществляется за счет перераспределе-
ния данной мощности в пространстве, т. е. ограничения из-
лучения в одних направлениях и усиления за счет их мощ-
ности, излучения в желаемых направлениях. Такой эффект
можно получить, например, от одновременной (синфазной)
работы многих полуволновых вибраторов (рис. 7-11) или ис-
пользуя отражающие способности разных металлических по-
верхностей, например параболических, или, наконец, приме-
няя некоторые периодические структуры, например метал-
лические спирали и т. п.
Все направленные антенны характеризуются коэффици-
ентом направленного действия (к. н. д.), показывающим, во
181
сколько раз надо повысить мощность, подведенную к волно-
вому вибратору, чтобы получить от него такую же напря-
женность поля, как от направленной антенны. К-н. д.— ве-
личина относительная, обозначается буквой Д.
Коэффициент усиления антенны определяется направлен-
ностью Д с учетом к. п.д. антенны как излучателя, обозна-
чается буквой G, следовательно,
б=т)Д,
где т) бывает 0,6—0,8.
Рис. 7-11. Способы питания сложных антенн
VI1-9. Антенны «волновой канал»
В отличие от многоэтажных синфазных антенн (рис.
7-11) «волновой канал» является одноэтажной антенной
с одним активным вибратором, а остальные элементы не
182
имеют принудительного питания и возбуждаются высокоча-
стотными токами, создаваемым активным вибратором
(рис, 7-12). Так как эти пассивные элементы по своей на-
стройке близки к резонансу на рабочей частоте, то наведен-
ные в них токи создают значительные вторичные поля излу-
чения.
Фазу наведенных токов и вторичного излучения можно
изменять подбором расстояний от активного вибратора и
расстояний между самими пассивными элементами. Изме-
няя их настройку подбором длины, можно добиться того,
что вторичные поля излучения будут усиливать друг друга,
давая значительную концентрацию излучения в одном глав-
ном направлении.
Рис 7-12 Эскиз антенны «волновой канал» и основные обозначения
На рис. 7-12 показан эскиз антенны «волновой канал» и
приведены основные обозначения тех размеров, которые оп-
ределяют усиление и характеристику антенны.
Основной тип этой антенны состоит из трех элементов:
активного вибратора А, создающего первичное поле, реф-
лектора Р, создающего усилия однонаправленности излуче-
ния и усиления поля перед вибратором, директора Д, фор-
мирующего поле перед активным вибратором. Выполнение
элементами именно этих функций обусловлено их длиной
Lr и Z-i по сравнению с резонансной длиной La (электриче-
ской) активного вибратора. Рефлектор всегда настроен на
частоту более низкую, чем резонансная частота активного
вибратора, а директор — наоборот.
ИЛИ
^7 > ^g'
183
Основную роль в системе играют директоры. Величина
расхождения настроек, или длина директоров, зависит от об-
щей длины антенны £0, числа элементов У и расстояния
между ними, диаметра d элементов.
Усиление антенны G пропорционально ее общей длине и
в меньшей степени числу элементов N (директоров). Уве-
личение длины антенны Lo требует уменьшения длины ди-
ректоров, т. е. Lv Увеличение диаметра d элементов требу-
ет укорочения их длины и наоборот. Увеличение общей дли-
ны антенны L требует и увеличения расстояния между ди-
ректорами.
Существует, однако, ярко выраженный предел увеличе-
ния расстояния между директорами — не выше O,42t. Этот
предел можно использовать у длинных антенн, работающих
в узком диапазоне, но это связано с жесткими допусками
при их осуществлении.
При данной длине Lo максимальное усиление можно по-
лучить, используя равные расстояния и длины директоров.
Постепенное сокращение или увеличение расстояний между
директорами к концу антенны способствует подавлению бо-
ковых излучений.
Роль рефлектора не критична для общего усиления ан-
тенны, но, в основном, существенна при подавлении обрат-
ного излучения антенны до 20—25 дб.
У длинных антенн «волновой канал» £0>Х или элемен-
тов с большими расстояниями между ними падение входно-
го сопротивления не столь значительно и колеблется на
уровне ’/г—п/з первоначального сопротивления активного
вибратора, т. е. оно равно 140 ом для петлевого вибратора,
чаще всего применяемого в качестве активного вибратора.
Антенны с большим усилением становятся узкополосны-
ми, поэтому большое значение имеет жесткость механичес-
кой конструкции всей системы и отдельных звеньев антен-
ны, так как всякая механическая расстройка создает элект-
рическую расстройку антенны и ведет к понижению ее уси-
ления на основной рабочей частоте.
Значительное изменение диаметров элементов и несущей
рейки, их взаимное крепление, изменение числа элементов
и т. д. могут полностью расстроить хорошую систему антен-
ны и сделать ее не пригодной для работы в узком диапазо-
не, например 144—146 Мгц.
На диаграммах рис. 7-13 и 7-14 графически показаны ос-
новные зависимости. График на рис. 7-13 построен по мате-
риалам более ранней работы в области многоэлементных
антенн и дает зависимость основных величин: усиления G
(кривая А) и ширины диаграммы излучения срн (кривая В)
от большого числа директоров с расстоянием между ними
0,34. Например, антенна, состоящая из вибратора, рефлек-
184
тора и девяти директоров, имеет коэффициент усиления
G=13 дб, т. е. в 20 раз по сравнению с полуволновым, в
ширину диаграмм срн =37°.
Рас. 7-13. Характеристики антенн «волновой канал»
Общая длина такой антенны составляла £о=9хО,3 =
= О,О52с, т. е. равна 6 м для диапазона 144—146 Мгц. Из.
кривой В видно, что ширина диаграммы <рн очень медленно-
уменьшается: у антенны с четырьмя директорами она сос-
тавляет 46°, а чтобы ее сузить до 30°, необходимо иметь 15
директоров (шкала для <рн по вертикали справа). По шири-
не диаграммы можно судить о коэффициенте усиления. Так
как <рн можно измерить точнее, чем какой-либо другой па-
раметр антенны, то интересно установить зависимость G от
<рн специально для антенн «волновой канал». Кривая С на
рис. 7-13 показывает эту связь при <рн = 50° (шкала по гори-
зонтали рисунка), и можно ожидать усиление только по-
рядка G = 6 дб (на рис. вертикальная шкала' слева). Антен-
на, у которой <рн=35°, может иметь усиление порядка G =
= 14 дб и т. д.
185
На рис. 7-14
Lo/X определяет
Усиление ио мощности Sdti'относит
Рис. 7-14. Зависимость коэффициента уси-
ления антенны от ее длины в Л (кривые
1, 2, 3) и ширины полосы частот антенны
(кривая 4)
увеличение
антенны
повы-
показано, что относительная длина антенны
ее усиление, но сама величина усиления все
еще колеблется в ши-
роких пределах. Кри-
вая 2 на рис. 7-14 по-
строена в предположе-
нии, что
размеров
вдвое должно
сить G на 3 дб (т. е.
удвоить мощность по-
ля в точке приема). На
практике это не полу-
чается, и расхождения
особо сильны при длин-
ных антеннах. Кривая
1 является нижней раз-
умной границей коэф-
фициента усиления, ос-
нованной на современ-
ных взглядах о меха-
низме работы антенн
«волновой канал». Кри-
вая дает несколько за-
ниженные величины
для коротких (трех-че-
тырехэлементных) ан-
тенн. Кривая 3 отно-
сится к области иде-
альных антенн с сильно завышенными значениями усиле-
ния G.
На рис. 7-14 показана граница, к которой целесообразно
стремиться при конструировании узкополосных УКВ антенн.
У кривых 1, 2, 3, независимо от степени их ошибок, крутой
подъем усиления идет примерно до 2—2,5Д а ширина рабо-
чего диапазона А/ быстро сужается до 2—1,5% несущей ча-
стоты. Дальнейшее увеличение размеров требует больших
затрат и точности выполнения, чтобы не ослабить усиление
за счет расстройки слишком узкополосной системы.
Следовательно, разумным пределом можно считать сле-
дующие длины антенн: Ло=2,ОЛ.=4,О м и G=ll—12 дб для
диапазона 144—146 Мгц и L0 = 3,Oi=2,O м и G—13 дб для
диапазона 430—440 Мгц.
VI1-10. Элементы конструкции антенн «волновой канал»
Число элементов у современных антенн «волновой ка-
нал» в диапазоне частот 28—430 Мгц бывает от трех до
186
пятнадцати. При таком количестве элементов выбор их ма-
териала, способы их крепления, защита от разных атмос-
ферных влияний и т. д. являются весьма существенными и
непосредственно связанными с электрическими параметрами
антенны и их изменениями со временем.
На работу антенны «волновой канал» могут влиять сле-
дующие узлы (см. рис. 7-12,д):
— пассивные элементы — изменением длины Ц, 1Г и диа-
метров di...ax< а также качеством соединения с несущей рей-
кой;
— несущая рейка — при изменении ее диаметра <7Н . или
профиля;
— соединительные узлы G между элементами и несущей
рейкой;
— способ подключения линии питания.
Обычно все названные узлы делают из легких металлов,
и вся антенна представляет собой цельнометаллическую
конструкцию. Из металлов следует лишь исключить латунь
для стационарных, больших конструкций, так как она очень
быстро разрушается при низких температурах. В малых,
портативных антенных конструкциях латунь, наоборот,
удобна для пайки разных узлов.
Пассивные элементы. Их точная длина определяется
длиной антенны, числом элементов N и их диаметром
dx...dx. Весьма существенной является связь между длиной
(электрической) и диаметром элемента. О ней можно су-
дить по табл. 7-2, построенной на основании графика, по-
казанного на рис. 7-3, и помнить, что, заменяя указанный
диаметр более тонким, элемент надо удлинить. Степень это-
го удлинения составляет обычно 2—3 мм при замене близ-
ких диаметров, например 10 на 14 или 10 на 8 мм. Диаметр
пассивных элементов принято выбирать в пределах 0,005—
0.006Z, т. е. 10—12 мм для 144 Мгц и 3—5 мм для 432 Мгц.
На практике диаметры колеблются в пределах 4—15 мм
для 144 Мгц и 2—8 мм для 432 Мгц.
Для некоторых конструкций диапазона 432 Мгц удобно
использовать спицы диаметром 2—4 мм. Необходимо, чтобы
поверхность всех пассивных элементов была чистой, глад-
кой и защищенной от окисления, так как глубина проника-
ния ВЧ токов на этих частотах составляет лишь пять-шесть
тысячных миллиметра.
Несущая рейка при длине 4—4,5 м должна иметь диа-
метр 28—32 мм, при длине 2,0—2,5 м в диапазоне 432 Мгц
достаточно 12—16 мм. Диаметр также зависит от способа
крепления элементов. Желательно применять легкие сплавы,
но можно использовать и стальные трубки и угольники. Для
антенн длиной 2—3 м можно временно использовать и дере-
вянные рейки сечением 30X50 мм, защитив их от влаги
187
плотной краской. Элементы в этом случае необходимо кре-
пить на каких-либо изоляторах из оргстекла и т. п.
Диаметр металлической рейки имеет существенное значе-
ние в работе антенны, так как при металлическом креплении
элементов часть длины всех элементов оказывается как бы
укрытой в металле и не участвует в работе системы. Длину
элементов, следовательно, надо увеличить, чтобы их настрой-
ка осталась такой же, как и без влияния несущей рейки.
Учет этого влияния сложен, обычно считают, что длину эле-
мента необходимо увеличить на 2/3 диаметра трубки или не-
сколько больше в случае применения разных, некруглых
профилей (угольник, швеллер и т. д.)«
Таблица 7-5
Диаметр, мм 10 12 15 20 25 30 35
Удлинение, мм 6,6 8,0 10 13,3 16,7 20,0 26,5
В некоторых случаях эта поправка может быть значи-
тельна (табл. 7-5), и ее обязательно надо учитывать при по-
вторении какой-либо конструкции, когда диаметр или размер
рейки меняется. Например, при необходимости применить
трубку 25 мм вместо 35 мм длину элементов надо укоро-
тить на 10 мм. Если при этом меняется и диаметр элементов
в сторону уменьшения, то для сохранения его прежней на-
стройки новый элемент надо удлинить, скажем, на 2—3 мм,
следовательно, общее изменение будет: минус 10 мм и плюс
3 мм, т. е. надо срезать 7 мм.
Соединительные узлы между несущей рейкой и элемен-
тами являются наиболее трудоемкими. На рис. 7-15 показа-
ны некоторые конструкции соединительных узлов.
Крепление по рис. 7-15,а. В металлической болванке 1
круглого или прямоугольного сечения делают два взаимно
строго перпендикулярных отверстия диаметром d для креп-
ления элемента 2 и диаметром D для установки элементов
на несущей рейке. Положение элементов фиксируется вин-
тами М3 или М4. Необходимо выдерживать минимальное
расстояние между центрами отверстий. Желательно, чтобы
болванки были сделаны из такого же материала, что и эле-
менты, для предотвращения быстрой коррозии. Крепление
удобно для малых диаметров (18—22 мм) несущих реек и
часто применяется для опытной настройки антенн.
Крепление по рис. 7-15,6 применимо при сравнительно
малых (18—25 мм) диаметрах несущей рейки Л Около от-
верстия диаметром d делают вдоль образующей тонкий
шлиц 3 длиной 35—40 мм. Через отверстие, сделанное в
188
плоскости, перпендикулярной к плоскости шлицев 3, вставля-
ют болт 4, фиксирующий положение элемента 2. Шлицы
делают куском ножовки, приспособленной для этой цели в
виде клина. Предварительно с одного конца делают четыре-
пять отверстий диаметром 2 мм. Крепление удобно для раз-
борных конструкций, но снижает ее жесткость.
Рис. 7-15. Примеры способов крепления пассивных элементов
Крепление по рис. 7-15,& пригодно для любых диаметров.
В несущей рейке 1 делают отверстие диаметром d под пас-
сивный элемент 2. Из полоски железа толщиной 1,5—2 мм
и шириной, равной диаметру d+10 мм, изготовляют «стре-
мя» 3 с тремя отверстиями: два из них диаметром отвер-
стия d, третье на ободе диаметром 2,5 или 3,2 мм под винты
М3 и М4.
Крепление по рис. 7-15,а применимо для любого некруто-
го профиля несущей рейки. В несущей рейке 1 на нужных
расстояниях делают трехгранные пропилы шириной, равной
d + 2 мм, в которые затем вкладывают отдельные элементы 2
и закрепляют в таком положении при помощи скобы 4 с-
трех- или четырехмиллиметровой резьбой на концах. Креп-
ление очень просто в изготовлении, так как можно обойтись
без точного сверления отверстий, необходимого у других
видов крепления. Скобу 4 временно можно заменить двумя
витками провода, концы которого скручивают на нижней
грани несущей (не показано на рисунке).
Включение линии питания. Обычно в качестве активных
элементов УКВ антенн применяются простые или комбини-
189
рованные петлевые вибраторы. На рис. 7-16 показаны три
способа их крепления.
Крепление по рис. 7-16,а применимо для больших диамет-
ров несущей рейки 1 и вибраторов 2. Вибратор 2 проходит
по центру несущей рейки 1 и закрепляется в этом положе-
нии длинным винтом 3, который снаружи держит планку 4,
сделанную из изолирующего материала. К винтам 7 крепят-
ся концы нижней ветви 5 петлевого вибратора. С целью
Рис. 7-16. Примеры способов крепления активных вибраторов
повышения входного сопротивления до 240—300 ом ее дела-
ют из более тонкого провода, поэтому ее крепление как на
концах 6 (болты М3 или М4), так и в центре значительно
облегчается. К болтам 7 подключается линия питания —
двухпроводная или симметрирующая петля {7-трансформа-
тора.
Крепление по рис. 7-16,6 пригодно для малых диаметров
несущей рейки. Колодка 1 изготовляется из изолирующего
материала (текстолит, оргстекло ит. п.) толщиной 10—15мм.
Через отверстие 2 проходит несущая рейка и фиксируется
двумя винтами 5. На нижнем конце колодки 1 делают П-об-
разный вырез и в образовавшихся зубцах 6 просверливают
отверстия для крепления нижней ветви 3 петлевого вибрато-
ра. Верхняя втулка 7 проходит на расстоянии А от нижней.
Крепление удобно для малых (3—5 мм) диаметров петлевых
вибраторов, так как при сборке провод пропускают сначала
через отверстие 8 для верхней ветви вибратора, затем на
концах изгибают полукругом свободные концы нижней ветви
с резьбой и гайкой 4 просовывают их в отверстия зубцов 6
крепежной колодки. Концы закрепляют гайками вместе с
подключенным кабелем питания.
190
Крепление по рис. 7-16,б — вариант изолированного креп-
ления петлевого вибратора, полностью изготовленного из
толстых трубок. Изгиб колена у дюралевых трубок диамет-
ром 12—20 мм можно делать с подогревом материала на
газовой горелке. Изгиб надо вести вокруг деревянной бол-
ванки в несколько приемов, изгибая за один раз не более
чем на 30—45°. Цельный петлевой вибратор — лучшее реше-
ние активного элемента в «волновом канале».
Колодку 1- для крепления вибратора делают из 12—
15-миллиметрового плотного изолирующего материала. На
несущей рейке 5 колодку фиксируют винтом М4 или М5, а
если стенка трубки достаточно прочна, то крепление делает-
ся на резьбе. Концы трубок вибратора срезают под 60° и
через образовавшийся просвет их крепят винтами М3, М4 к
колодке. Там же зажаты и лепестки для пайки концов пита-
ющего кабеля. На рис. 7-16,в показано крепление Л./2 транс-
форматора, выполненного в виде «U-колена», и его включение
в систему вибратора. Верхняя ветвь вибратора крепится к
колодке двумя винтами М3, под которые можно вложить
широкую полоску металла для соединения с несущей рейкой
(не обязательно). Все соединительные узлы и места, скреп-
ленные между собой разными металлами (дюраль, железо,
медь и т. п.), необходимо защищать от коррозии каким-либо
устойчивым лаком или краской. Болты и гайки предвари-
тельно смазывают графитом. Место подсоединения линии
питания к вибратору необходимо защитить от попадания
осадков. Торцовую часть коаксиального кабеля от проника-
ния внутрь влаги можно покрыть слоем гудрона и т. п.
Линию питания, идущую вниз от вибратора, необходимо
неподалеку (20—30 см) прикрепить к мачте, чтобы предот-
вратить излом кабеля от вибрации на ветру. С той же целью
кабель закрепляют еще в нескольких местах вдоль мачты.
VII-11. Короткие антенны «волновой канал»
Расчетные графики антенн. Коэффициент усиления G,
входное сопротивление Za, а также длины отдельных элемен-
тов для получения максимального усиления можно опреде-
лить расчетным путем только для трех-четырехэлементной
антенны «волновой канал». Дальнейшие расчеты, основанные
на учете наведенных токов и влияния полей, не осуществимы
из-за трудности учета всех влияний. Расчетные данные для
коротких антенн, т. е. имеющих только три-четыре элемента
и расположенных на сравнительно малых расстояниях друг
от друга, хорошо согласуются с опытными данными. Графи-
ки, приведенные на рис. 7-17 — 7-22, позволяют рассчитать
размеры антенн и наглядно показывают соотношение на-
стройки отдельных элементов (т. е. их длины), и ожидаемого
191
усиления антенны согласно тем основным положениям, кото-
рые были изложены выше.
Графики с общим характером зависимостей не могут, ко-
нечно, учитывать ни диаметр несущей рейки, ни крепление
Расстояние до директора (дд)
Рис. 7-17. Усиление трехэлемент-
ной антенны в зависимости от
расстояния элементов от излу-
чателя
самих элементов, но диаметр
их учтен коэффициентом а =
= 0,005 Z. Дополнительные дан-
ные приходится вводить в рас-
чет исходя из конкретных ус-
ловий. График на рис. 7-17 яв-
ляется основным расчетным и
проектным и показывает за-
висимость коэффициента уси-
ления G антенны по сравне-
нию с полуволновым вибра-
тором от расстояний пассив-
ных элементов. Определенное
усиление антенны G можно
получить при разных значени-
ях расстояний ЪТ и Lo, но
область максимального усиле-
ния GMaKC сравнительно узка
и выполнение этих условий
сразу ставит вопрос о допусти-
мых размерах антенны на
данной частоте. Какую бы комбинацию ни выбирали, GMaKC
получается при L0=L0+L, =0,45Z.
С этого и начинается творческий подход к изготовлению
антенны на низких частотах. Для дальнейшего расчета не-
Рис. 7-18. Зависимость длины ре-
флектора трехэлементиой антенны
от расстояния до активного
вибратора
192
обходимо установить длину антенны. Из коротких наиболее
благоприятной является комбинация Lr = 0,15A., Lg. = 0,15A.
Если и это невозможно по габаритам и материалам, тогда
остается лишь Lr = 0,15X, £1=0,1Х и усиление G = 6,3 дб.
Рис. 7-19. Длина директора трех-
элементной антенны в зависимо-
сти от расстояния до активного
вибратора
Рис. 7-20 Длина активного виб-
ратора для максимального усиле-
ния антенны в зависимости о г
расстояний до рефлектора и ди-
ректора
Расстояние межо'у директорами (2)—
Рис. 7-22. Изменения активной
составляющей входного сопро-
тивления в зависимости от рас-
стояний до рефлектора и дирек-
тора
Рис 7-21 Длина второго дирек-
тора четырехэлементной антенны
в зависимости от расстояния до
предыдущего
13 Заказ 221
193
На рис. 7-18—7-21 даны размеры всех трех элементов в
зависимости от выбранного по рис. 7-17 расстояния от актив-
ного вибратора. Наивыгоднейшее значение длины умень-
шается при увеличении расстояний, т. е. взаимная расстрой-
ка как бы уменьшается. Это хорошо видно на рис. 7-20,
показывающем, как изменяется необходимая резонансная
длина активного вибратора для получения наибольшего уси-
ления в данных условиях от расстояний до пассивных эле-
ментов На рис. 7-21 показаны размеры дополнительного
директора Дч в зависимости от расстояния между директо-
рами Д\, Дъ его длина меньше, чем предыдущего. Наконец,
рис 7-22 позволяет оценить величину активной составляю-
щей /? авходного сопротивления всей трехэлементной си-
стемы
Перерасчет размеров антенны из долей длин волн в сан-
тиметры приведен на рис. 7-23.
Рис. 7-23 График для перерасчета размеров элементов из долей
длин волн в сантиметры для средних частот диапазонов
194
VII-12. Практические конструкции коротких антенн
«волновой канал»
Трехэлементная антенна в диапазоне 144—146 Мгц. Кон«
струкция антенны с усилением от 6 до 7 дб показана на
рис. 7-24. Диаметр всех трубок d=12 мм (или rf+1 мм\
d—2 мм), диаметр несущей 20 мм. Крепление элементов —
по рис. 7-15,6. Шунтовое пи-
тание подобрано под вход-
ное сопротивление Zs —
=240 ом при р = 75—70 ом
(кабели РК-1, РК-3). При
использовании медных тру-
бок шунтирующая цепь
впаивается в точках С в
трубку активного вибратора
(см. эскиз узла С). Крепле-
ние линии питания — по ти-
пу рис. 7-16,в.
Пятиэлементная антенна
на 144—146 Мгц. Конструк-
ция пятиэлементной антен-
ны на 144 Мгц показана на
Рис. 7-24. Эскиз трехэлементной ан-
тенны «вочновой канал» для диапа-
зона 144—146 Мгц
рис. 7-25. Активный вибра-
тор выполнен в виде неоднородного петлевого вибратора.
Питание подается через четвертьволновой симметрирующий
элемент, выполненный из медных трубок. Резонансная ча-
стота антенны 144,5 Мгц. Конструкция антенны цельнометал-
лическая, с расстояниями между элементами в 0,2 Х = 414 мм.
Элементы сделаны из дюралевых трубок диаметром 11 мм и
крепятся на несущей рейке диаметром 20 мм при помощи
металлических колодок К (рис. 7-25,6), сделанных по типу
крепления на рис. 7-15,а. Отклонение диаметров элементов
d±l мм несущественно, но в выполнении петлевого вибрато-
ра из других диаметров труб необходимо выдержать соотно-
шения диаметров =1,82, — =1,2, — =2,2, <рн=46°,
коэффициент усиления G = 8,0—8,5 дб. Антенна испытана в
разных условиях и разных конструктивных вариантах и ра-
ботает очень устойчиво.
Антенну можно использовать для двухэтажного варианта
с следующими изменениями: петлевой вибратор сделать про-
стым, из трубок диаметром 10—11 мм и расстоянием между
ними 35 мм, длина трубок 960 мм. Так как входное сопро-
тивление /?д=140—150 ом, то этажи включаются параллель-
но при помощи двух коаксиальных кабелей по 75 ом, даю-
щих общее £2=150 ом, и, следовательно, получается согла-
сованное включение этажей независимо от их расстояний.
13*
195
Наивыгоднейшее расстояние между этажами равно 2,0—
2,5 м, при этом взаимная расстройка минимальна.
Пятиэлементная антенна на 432—435 Мгц. Эскиз антенны
и основные узлы показаны на рис. 7-26. Антенна цельноме-
таллическая, разъемная, предназначена для работы в поле-
вых условиях. Все элементы изготовлены из медной прово-
локи диаметром 3,5 мм. Несущая рейка сделана из#8-лл
Рис. 7-25. Конструкция пятиэлементной антенны «волновой канал»
для диапазона 144—145 Мгц
196
онкостенной латунной трубки 1, в которую на расстоянии
45 мм, равном расстоянию между элементами, впаяны ла-
унные цилиндрические вкладыши 2 (рис. 7-26,6).
Для этого в заготовленных четырех вкладышах делают
езьбу винтом М3, а в рейке в нужных местах — отверстия
.иаметром 3 мм и в перпендикулярной плоскости — отвер-
тия диаметром 4 мм для пропускания элементов. Затем
жладыши 2 вводят внутрь трубки, устанавливают в местах
Рис. 7-26. Конструкция пятиэпементной
для диапазона 435
антенны «волновой кайал»
Мгц
отверстий и фиксируют в этом положении коротким винтом
М3. После этого через отверстия для элементов впаивают
вкладыши внутри трубки /ив них делают отверстие диа-
метром 3,6—3,7 мм. В эксплуатации элементы фиксируют в
отверстиях вкладышей при помощи стопорных винтов М3 с
впаянным в шлиц лепестком.
Петлевой вибратор 3 (рис. 7-26,в) сделан из 3,5-лъч про-
волоки и крепится на планке 4 из изоляционного материала
(текстолит, оргстекло) в четырех местах; нижняя ветвь в
точках АВ при помощи винтов М3, верхняя — в точках СД
197
скобок из одномиллиметровой проволоки, пропущенных через
тонкие отверстия в планке. Концы проволок скручивают с
противоположной стороны и пропаивают. С лицевой стороны
проволочные скобы подпаивают к верхней ветке вибратора.
В центре планки 4 делают отверстие диаметром 8 мм для
несущей рейки, которая фиксируется в нужном положении
винтами 513. Через отверстие Е диаметром 3,2 мм к планке
крепят симметрирующий элемент (рис. 7-26,г). Для этой
цели служат резьба винтом М3 в точке Е' и отверстия А'В'
в верхней части Nt элемента, которые совмещаются с АВ на
планке 4. Отверстия А'В' сделаны в ушках, вырезанных из
материала медной трубки 7 в месте косого среза трубок
(показано наверху в разрезе). Трубки соединены между со-
бой двумя полосками 8, первая на расстоянии 16,5 см от
открытого конца симметрирующего элемента. Через правую
трубку пропускают кабель РК-1 и его внутреннюю жилу
подпаивают к левой трубке 7. Через отверстия FF' вся си-
стема крепится к какой-либо мачте. Для сборки антенны
закрепляют директоры Дь Д2, Дз, рейку 1 пропускают чере?
отверстие диаметром 8 мм в планке 4 и фиксируют на рас-
стоянии 145 мм винтом М3. Затем закрепляют рефлектор Р.
Вся антенна крепится через отверстия FF' к рабочей мачте
высотой 3—4 м для полевых условий работы.
Коэффициент усиления порядка 8—8,5 дб. Ширина диа-
граммы <рн=45—47°.
VII-13. Длинные антенны «волновой канал»
Длинные антенны получили свое название от большого
(более 0,3 А) расстояния между директорами, что с увеличе-
нием числа элементов вызвало и общее удлинение системы,
Однако характерным для длинных антенн «волновой канал»
являются не только расстояния, но и комбинация вибратор—
рефлектор, которая является как бы возбудителем волн в
однородной периодической системе директоров, формирую-
щих поле. Часто роль возбудителей системы выполняют так-
же ближайшие к активному вибратору директоры. Внешним
признаком такой функции директоров являются прогрессивно
увеличивающиеся расстояния между начальными директора-
ми. Например, в одной из систем длинных антенн, приме-
нявшихся при сверхдальней связи (4 067 км) на 144 Мгц,
расстояния между директорами были следующие (обозначе-
ние по рис. 7-12,а):
^28 hi
0,08 0,09 0,09 0,20 0,39 0,39
198
Таким образом, до пятого директора расстояние увеличи-
вается с 0,08 до 0,39 Л длины волны, а дальше для всех ди-
ректоров остается одинаковым.
В настоящее время есть и некоторые другие варианты
расстояний между директорами в длинных антеннах «волно-
вой канал». Увеличение числа директоров требует укороче-
ния их длинь! с учетом влияния директора, т. е. соотноше-
ния — Эта зависимость для антенн с расстояниями между
директорами в 0,39 Л показана на рис. 7-27 для разного диа-
—Число а и ректоров
Рис. 7-27. График для расчета длины
директоров в зависимости от диаметра
элементов и их числа при изолирован-
ном креплении
метра d и числа N директоров. Так, например, для N=1I
и d = 0,0005 в диапазоне 145 Мгц, где Л=207 см и, следова-
тельно, d=0,005 • 207= 1,0 см, а длина каждого директора
будет /=0,428 = 88,3 см.
Длины директоров даны для изолированного монтажа на
несущей рейке. Следовательно, для цельнометаллической
конструкции их длину надо увеличить примерно на 2/3 диа-
метра несущей рейки.
В некоторых конструкциях длинных антенн применяют
директоры с линейно укорачивающейся длиной, например
срезают длину элементов под углом 0,5—5—1° в направлении
на последний директор. Делается это для расширения рабо-
чего диапазона длинных антенн. При этом коэффициент уси-
ления падает в зависимости от крутизны среза элементов,
уменьшается и боковое излучение. Характерной особенно-
199
стью является возможность добавлять или уменьшать число
таких укорачивающихся элементов без перестройки всей си-
стемы антенны и изменения длины оставшихся элементов.
Расчет длины сначала ведут по рис. 7-27. Определяют общую
длину по таблице расстояний и для данного расстояния опре-
деляют линию среза под наклоном 0,5—1° и более (линия
О А). Практически разница в длине соседних директоров со-
ставляет от 3 до 6 мм.
Ширина рабочего диапазона А/ длинных антенн очень
мала — она ограничивается допустимой расстройкой, увели-
чением КСВ в линии питания и, главное, сильным искаже-
нием диаграммы излучения. Например, 13-элементная антен-
на «волновой канал», построенная для /о=145 Мгц, оказа-
Рис. 7-28 Примеры конструкции сложных рефлекторов
лась практически не направленной из-зг сильного бокового
излучения на 146 Мгц, но еще применимой на частоте
144 Мгц. Иначе говоря, каждая расстройка, вносимая неточ-
ной длиной и неточностью монтажа, может легко вывести из
диапазона длинную антенну. Это единственный их недоста-
ток.
В многоэлеменгных конструкциях длинных антенн «вол-
новой канал» лучше применять двойной рефлектор
(рис. 7-28,а), не только лучше концентрирующий энергию в
направлении директоров, но и ограничивающий излучение в
обратном направлении.
VII-14. Сложные направленные системы
Сложные системы получаются при одновременной работе
нескольких направленных антенн, например «волновой ка-
нал» или других типов. Добавление однотипной антенны
должно по идее удвоить мощность в данной точке. В действи-
тельности получается меньшая мощность от взаимной рас-
стройки антенн, в особенности антенн типа «волновой ка-
200
нал», и неэкономного использования мощности перекрываю-
щихся лучей. Оба эти влияния связаны с величиной
расстояния между отдельными этажами антенн. На рис. 7-2&
кривые Ан и Л показывают изменение входного сопротив-
ления Za активного вибратора четырехэлементной антенны/
длиной 1о=1>5 7 в зависимости ог присутствия на расстоя-
нии d второй незадействованной антенны //.
При расстояниях порядка 7/2 это взаимное влияние очень
велико, особенно у антенн Лн, лежащих в одной плоскости
в ряд. У антенн Av, расположенных этажами, влияние выра-
антенн 6 м для ГЦ ~Ь32мгц
Рис. 7-29. Номограмма для расчета расстояния между этажами
сложных ангенн
жено менее резко и действует в обратном направлении, т. е.
повышается. Следует заметить, что Za относится к простому
петлевому вибратору в антенне с расстоянием между дирек-
торами d = 0,34Z и </« = 0,177 и равно примерно 130 ом при
вертикальных этажах. При расстояниях больше одной волны
взаимное влияние незначительно.
Кривые А и В на рис: 7-29 дают наивыгоднейшее рас-
стояние между антеннами УКВ в зависимости от их общей
длины Lq. Например, две длинные антенны «волновой ка-
201
нал» на 432 Мгц с Lo = 2,O м следует располагать на рас-
стоянии d= 1,5 м, а 9-элементные антенны с тройным рефлек-
тором с Lo = 3,2 м — на расстоянии d = 2,l м.
Питать сложные антенны следует таким же способом, как
это было показано на рис. 7-11, а, б.
VI1-15. Антенна «уголковый отражатель»
«Уголковый отражатель» (рис. 7-30) можно рекомендо-
вать для работы на 432 Мгц и выше ввиду простоты его
конструкции. Отражающие поверхности 1, 2 могут быть вы-
Рис. 7-30. Конструкция уголкового отражателя и кривых для расчета его
параметров
полнены из металлической сетки или сделаны из металличе-
ских прутьев, укрепленных на двух плоскостях или планках
параллельно вибратору (на рис. не показано). Обычно они
образуют угол а 90—60°, по центру которого расположен на
расстоянии S полуволновой облучатель А. Размеры плоско-
стей а и в, угол раствора а = 60° и расстояние S вибратора
202
определяют величину усиления антенны согласно рис. 7-30,6.
Обычно выгодно брать угол а = 60° и расстояние вибратора S
от вершины плоскостей таким, чтобы 5/Л=0,3-т-0,4. В этих
условиях по графику рис. 7-30,6 усиление G=12 дб при раз-
мерах отражающих поверхностей: а = 3-н4 5, e = K/2 + S, с =
— а для а = 60°. Все размеры для диапазонов 145, 432,
1.300 Мгц приведены в табл. 7-6.
Таблица 7 6
f, Мгц X, см а, см в, см с, см S, см а° *вх ™
145 207,0 250 186 250 83,0 60 20
432 69,6 85 63 85 28,0 60 20
1 296 23,2 28 22 28 9,3 60 20
Размеры отражателя для 145 Мгц велики и применение
таких антенн здесь нецелесообразно, но на 432 Мгц эти ан-
тенны удобны главным образом из-за широкодиапазонности
и простоты изменения входного со-
противления изменением угла а
или расстояния S по графику
рис. 7-30,в. Значение Л?вх быстро
падает при уменьшении угла а0 и
возрастает от S. При малых углах
удобно в качестве вибраторов ис-
пользовать петлевые вибраторы.
VII-16. Параболические антенны
Параболические антенны явля-
ются наиболее удобными для ча-
стот выше 430 Мгц. Антенна состоит
из жесткой металлической парабо-
лической поверхности 1, в фокусе
которой расположен полуволновой
вибратор с рефлектором 2, создаю-
щий систему облучателя антенны
(рис. 7-31). Облучатель обычно пи-
тается жестким коаксиальным ка-
Рис 7-31 Эскиз конструк-
ций параболической ангеи-
ны
белем 3 с симметрирующим Х/4
«стаканом». Вся эта жесткая система обычно перемещается
вдоль оси параболы около точки ее фокуса F до получения
наибольшего усиления в главном направлении. Усиление ан-
тенны определяется:
4rcS 1 д-
X2 ' 1,64 А’
203
где G — коэффициент усиления по сравнению с полуволно-
вым вибратором;
S — площадь разрыва антенны в мм, т. е. площадь, оп-
ределяемая диаметром;
% — длина рабочей волны, м;
1,64 — коэффициент усиления полуволнового вибратора
по сравнению с ненаправленным излучателем;
/(=0,6-з-0,8— коэффициент использования площади раз-
рыва.
Для частоты /=1296 Мгц усиление антенны G = 20,7 дб
по сравнению с Л/2 вибратором. Для диапазона 432 Мгц
(Л=69,6 см) усиление G = 13 дб.
Пример показывает, что на диапазоне 432 Мгц параболи-
ческая антенна малоэффективна и для такого усиления слож-
на. В более высокочастотных диапазонах она наиболее про-
сто решает задачу усиления и согласования.
Л
Рис. 7-32. Конструкция основных узлов параболического рефлектора
На рис. 7-32 показаны некоторые практические приемы,
значительно облегчающие конструкцию. Поверхность 1 па-
раболы (рис. 7-32,а) делается из металлической сетки, натя-
нутой на металлический каркас (рис. 7-32,в), сделанный из
трубок 3, стальных радиальных прутьев 2 и стальных ко-
лец 4. Центральная часть каркаса параболы наиболее слож-
на и ее удобно крепить так, как показано на рис. 7-32,а.
В куске толстостенной трубы 1 диаметром 50-3-60 мм
и длиной 65—70 м, отступя 15 мм от края, делают шесть
радиальных отверстий диаметром 3,2 или 4,0 мм и в них
нарезают резьбу под винт М4 или М5. В этих отверстиях
204
крепится один конец радиальных прутьев (рис. 7-32,в), пред-
варительно изогнутых по параболической кривой. Для изгиба
прутьев и контроля поверхности будущей параболы необхо-
димо на куске фанеры вычертить и вырезать шаблон пара-
болической кривой в пределах АВС по рис. 7-31, ограничен-
ной диаметром Д будущей параболы.
Для параболических антенн фокусное расстояние берут в
пределах F= (0,3—0,35)Д и кривую вычерчивают простым
способом. Прутья изгибают по шаблону и в крайних точ-
ках А, В изгибают так, как показано точками Л и В на
рис. 7-32,6. На отогнутой части делают резьбу винтом М4
или М5 для того, чтобы при сборке каркаса можно было
прутья закрепить гайками на ободе обруча 3 (рис. 7-32,б,в)
шаблона и на прутьях риской отмечают размер EF = dn+
+ 10 мм. Затем из центральной части параболы симметрично
относительно вершины В вырезают кусок на 2—3 мм меньше
диаметра dt крепежной трубы 1.
На образовавшиеся концы резьбы надевают контргайку,
прутья ввинчивают в радиальные отверстия трубки 1 и фик-
сируют в этом положении контргайками. На противополож-
ных концах прутьев крепится обруч 3, например гимнасти-
ческий дюралевый круг диаметром 100 см (рис. 7-32,6).
Радиальные прутья каркаса скрепляют еще тремя кольцами 4
(рис. 7-32,в) с диаметром di = EF+8 мм, d2 — x/zd и d^ =
— 2lid. Кольца крепятся к прутьям несколькими витками
тонкой стальной проволоки. На каркас с внутренней сторо-
ны накладывают какую-либо тонкую металлическую сетку с
размером отверстий 5—10 мм и прикрепляют ее к каркасу
тонкой (0,4—0,6 мм) медной проволокой (вдоль прутьев 1,
колец 4 и обруча 3).
Жесткий коаксиальный кабель вместе с облучателем цен-
трируется на оси параболы при помощи деревянной или
алюминиевой болванки 4 (см. рис. 7-31) диаметром di —
= 30 мм и длиной 80—90 мм. Болванка фиксируется в труб-
ке 1 (рис. 7-32,а) стопорным винтом 5 после того, как будет
подобрано по наибольшему усилию фокусное расстояние.
К трубке 1 с нижней стороны привинчивается какое-либо
основание для крепления параболы на штатив или мачту.
VII-17. Настройка УКВ антенн
Настройка антенн должна обеспечить наиболее эффек-
тивное излучение ВЧ энергии в пространство на данной
рабочей частоте.
В процессе настройки необходимо: установить диапазон
рабочих частот Af; оценить величину входных сопротивлений
излучающей системы Za; определить степень симметричности
205
антенны; измерить диаграмму направленности и т. д. Для
решения этих задач следует определить коэффициент уко-
рочения ВЧ линии или кабеля и градуировку детекторов в
некоторых индикаторах и т. д.
Очень сложная задача настройки антенны облегчается
тем, что для многих величин достаточно знать лишь их отно-
сительное значение. Очень ценным является и то, что боль-
шинство ВЧ цепей является резонансными или их можно
сделать таковыми.
Для настройки антенн необходим ряд простых измери-
тельных приборов и устройств: ГИР, мощный экранирован-
ный генератор на рабочей частоте, индикаторы поля и т. д.
Кроме того, настройку необходимо вести в свободном про-
странстве для исключения влияния посторонних предметов
на диаграмму направленности антенны.
Все вопросы настройки рассматриваются применительно
к диапазону 144 Мгц.
Резонансную частоту полуволновых вибраторов можно
определить по ГИРу. Для этого точки А и В (см. рис. 7-24)
замыкают накоротко толстым проводником и к этому месту
подносят ГИР. Индуктивно связывать ГИР и антенну надо
именно здесь, так как в точках Л и В у вибратора Х/2 воз-
никает пучность тока и связь получается более сильная. На
резонансной частоте антенны показания ГИРа резко умень-
шаются. Иногда мощность ГИРа может оказаться недоста-
точной и точность измерения получится приближенной, так
как при таком измерении антенна по необходимости бывает
близко расположена и к окружающим предметам, и к само-
му оператору.
НАСТРОЙКА МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ АНТЕНН «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»
Использование узкополосных антенн типа «волновой ка-
нал» требует или полного и точного их повторения, или до-
полнительной проверки и подгонки согласования и усиления.
Есть несколько признаков правильной работы направленной
антенны:
— диаграмма направленности симметрична относитель-
но механической оси и имеет слабо выраженные боковые
лепестки (—10—20 дб) и незначительное обратное излуче-
ние (—Ю—20 дб);
— КСВ в линии питания меньше 2;
— коэффициент усиления обеспечивается работой всех
пассивных элементов.
Основательную проверку параметров новой антенны сле-
дует делать на открытом пространстве, так как измерения
могут исказить отражения от разных объектов.
206
Антенну лучше испытывать в качестве приемной, устано-
вив ее на расстоянии 10—I5X от отдельной передающей
антенны (рис. 7-33,а). Высота обеих антенн должна быть не
менее 2 м на диапазоне 432 Мгц и 3 м на 144 Мгц. Мощ-
ность передатчика должна быть не менее 3—5 вт, так как
Рис. 7-33. Снятие характеристики направленности антенны в гори-
зонтальной плоскости
начальное испытание антенн при малом количестве элемен-
тов становится затруднительным.
В качестве индикатора в приемной антенне можно при-
менять кристаллический диод типа Д-2, ДК-И1 или типа
ДГ-С2 с микроамперметром до 100—200 мка Включение
измерительной цепи показано на рис. 7-34,а. Она не должна
вносить расстройку в систему самого вибратора. Диод кре-
пится кратчайшим путем, дроссели Др\, Др2 имеют диаметр
3 мм, длина намотки 12 мм проводом ПЭШО 0,1.
При измерении следует помнить, что характеристика дио-
да нелинейна: малые значения показаний прибора, например
207
от 0 до 40 делений стоградусной шкалы, оказываются зани-
женными.
Обычно детекторы перед измерением градуируют. Пример-
ная характеристика для кремниевого диода типа ДК пока-
зана на рис. 7-34,а. Лучшим решением является включение
в вибратор чувствительной термопары и применение повы-
шенной мощности передатчика, тогда показания будут да-
вать прямой отсчет принятой мощности.
ПРОВЕРКА НАСТРОЙКИ КОРОТКИХ АНТЕНН «ВОЛНОВОЙ КАНАЛ»
Генератор устанавливают на рабочую частоту, на рейке ан-
тенны устанавливают только один петлевой вибратор А с
измерительной цепью.
Рис, 7-34. Характеристика индикатора поля
Для проверки всей измерительной цепи передающую
антенну подносят на такое расстояние, чтобы показания при-
бора равнялись 30—40 делениям. Частоту генератора /о
изменяют на ±Д/ до краев рабочего диапазона и на не-
скольких частотах записывают показания прибора а.
Определяют частоту /макс» на которой показания а ока-
зываются наибольшими; она не должна быть выше 0,5—•
0,6 Мгц от значения /о. Проверяют влияние рефлектора Р,
установленного на расчетном расстоянии, а также ближе и
дальше него. Показание прибора должно увеличиться на
50—70%. В каждом положении Р снова проверяют частоту
/макс» дающую наибольшие отклонения стрелки прибора.
208
Влияние рефлектора критично лишь в том случае, если он
слишком короткий для частоты fQ.
Активный вибратор и рефлектор устанавливают на таком
расстоянии, чтобы а было наибольшим при f0. Обычно это
равно 0,15 Л и выше и в процессе дальнейшей настройки
не меняется.
Передающую антенну относят на такое расстояние, чтобы
стрелка упала до а=10—16 делений, и снимают (или повора-
чивают на 90°) рефлектор. Показания прибора а должны
составлять несколько делений, удобных для отсчета, а рас-
стояние Д до вибратора А должно быть не менее Д — 7—1ОАо,
где Ао —общая длина будущей антенны. Если Д<7Ео, то
надо повысить или чувствительность индикатора, или мощ-
ность передатчика.
После такой предварительной подготовки можно прове-
рить работу всей системы антенны путем последовательного
добавления пассивных элементов. Для этого записывают по-
казания прибора а на частоте fo от одного вибратора А,
устанавливают рефлектор и записывают аг. Далее устанав-
ливают на свои места (по описанию антенны) последова-
тельно директоры Д1, Д2, Дз и записывают аз, а4, as. Все
эти показания прибора должны быть возрастающими, т. е.
a2>a1, аз>«2 и т. д. Допустим, aj = 5°, «2=10°, a3=18°,
«4 = 27°, a5 = 36°. Отсчитывают для ai—as действительные
значения pi—Ps тока через индикатор. Так как они приведе-
ны к одному масштабу, то по ним можно правильно судить
об усилении, даваемом каждым элементом. Для нашего при-
мера ai—as соответствующие значения р из графика рис. 7-34
будут: Pi = 27, 02 = 40, р3 = 53, р4 = 63, Ps = 71.
На рис. 7-34,6 эти значения показаны графически в виде
кривой В. Точка / соответствует току в одном только вибра-
торе А, точки 2, 3 и т. д. показывают приращение тока в
вибраторе от действия рефлектора, а затем и директоров
Д1, Д2 и т. д.
Из кривой В видно, что влияние первых близких элемен-
тов больше, чем удаленных. Кривая А на рис. 7-35,6, на кото-
рой отложены значения показаний прибора а без пересчета
по кривой рис. 7-35,а, дает заниженные значения для влияния
первых элементов, например разница 1'—2' и 4'—5' значи-
тельна.
При неправильно подобранных длинах элементов и рас-
стояний между ними у коротких антенн зависимость усиле-
ние от числа элементов (кривая В на рис. 7-32,6) идет не
плавно, а с изломом или даже провалом — точки 3, 4 и 5, 4"
пли 3, 4'" и т. д. Добавление элемента не дает усиления.
Явление встречается чаще при установке второго или треть-
его директора и ликвидируется изменением расстояния или
длины ближайшего директора или обоих вместе. Иногда по-
14 Заказ 221
209
добное явление может появиться и за счет наложения пря-
мой и отраженной волны от антенны передатчика в месте
приема. Распознать эти явления можно незначительным
приближением или удалением одной из антенн на Л/2—3/Д.
Для измерения диаграммы направленности антенну вра-
щают плавно по азимуту и через каждые 5—10% делают
отсчет а прибора. Значение а пересчитывают по кривой
рис. 7-32,6 на действительные значения р и по ним уже строят
диаграмму. Она получается шире, чем была бы при нанесе-
нии диаграммы по значениям а.
Узкие диаграммы направленности удобнее строить в пря-
моугольных координатах (рис. 7-32,6). По горизонтальной
оси откладывают градусы вправо и влево от главного на-
правления — 0°. По вертикали откладывают значения пока-
заний прибора приемного вибратора. Вместо диаграммы в
полярных координатах (показанных в правом углу рисунка)
со сжатыми углами у центра мы получаем растянутую по
углам (по горизонтали) кривую с отчетливо видными дета-
лями, например боковыми излучениями или углами нулевого
Рис. 7-35. Изменение горизонтальной характеристики направ-
ленности длинных антенн «волновой канал» в зависимости
от длины директоров
излучения между I и II и т. д. Если у главного лепестка
провести прямую ВС на высоте 0,707 от наибольшей высоты
диаграммы, то значение В'С' по шкале углов даст ширину
главного лепестка антенны /н в градусах.
Настройка длинных антенн «волновой канал». Настройка
этих антенн сложнее не только из-за большего числа эле-
ментов, но и из-за необходимости испытывать их или в рабо-
чем положении, или в большом свободном от препятствий
пространстве. Для повторения какой-либо антенны «волно-
210
вой канал» необходимо выдержать не механическую, а элек-
трическую длину или настройку директоров. Всякие измене-
ния, вносимые по необходимости в повторяемую конструк-
цию антенны, могут изменить настройку директоров и резко
ухудшить ее свойства.
Надежным способом проверки длинных антенн является
снятие полной диаграммы ее направленности и оценка по
величине бокового излучения свойств антенны.
Если настройка директоров не изменилась в повторной
конструкции, то число боковых лепестков будет не более
двух-трех, а их величина в диаграмме не больше чем на
10—12 дб под уровнем главного лепестка диаграммы. Такая
диаграмма показана на рис. 7-35,а.
Случайные удлинения директоров за счет уменьшения
диаметров, изменения крепления и т. д. вызывают понижение
усиления в главном лепестке и увеличение его в боковых
направлениях (рис. 7-35,6). Значительная расстройка эле-
ментов или их удлинение полностью нарушает диаграмму
(рис. 7-35,в).
Диаграммы на рис. 7-35 показывают простой и надежный
способ проверки длинных антенн. Частоту колебаний, подво-
димых к антенне, постепенно повышают и в пределах пово-
рота от 0 до 180° всякий раз отмечают значения и характер
максимумов боковых лепестков (сравните рис. 7-35, бив).
Та частота f т, при которой впервые резко повышается ам-
плитуда какого-либо бокового лепестка по сравнению с глав-
ным лепестком, ограничивает верхний рабочий предел частот
антенны. Наивыгоднейшая рабочая частота /о антенны будет
несколько ниже fт.
Если частота f0 лежит в невыгодном участке или на краю
диапазонов 144—146 или 430—435 Мгц, то всю систему ди-
ректоров длинной антенны надо укоротить, если или
удлинить, если fm<fo- О том, насколько надо изменить длину
элементов, можно судить по рис. 7-36, а, б, в.
Практически увеличение длины директора в длинном
«волновом канале» на один процент, т. е. на 1 см для
145 Мгц и 0,35 см для 435 Мгц, имеет существенное значе-
ние для работы антенны на УКВ.
Можно сказать, что снятие частотной характеристики и
одновременно диаграммы направленности является самым
показательным и наиболее доступным испытанием всех ан-
тенн «волновой канал??.
Контроль согласования антенн. От степени согласования
входного сопротивления Za любой антенны с волновым со-
противлением р питающей ВЧ линии (кабеля) зависит
действительный уровень излученной и используемой ВЧ мощ-
ности передатчика.
Оценивать согласование можно путем сопоставления зна-
14* 211
чения тока /а в линии питания, нагруженной антенной, с то-
ком Is, который должен быть в согласованной линии. Если
ток Ix = Is, то к антенне подводится вся мощность за выче-
том потерь в кабеле.
Для оценки необходимо знать действительную ВЧ мощ-
ность, которую может отдать выходной каскад Ее можно
измерить резонансным индикатором мощности (РИМ), на-
пример, методом сравнения яркости свечения лампочек,
Рис 7-36 Принцип оценки и контроля согласования сопротивлений
антенн и линий
питаемых ВЧ током, и постоянным током от вспомогатель-
ной цепи. Точность такого измерения мощности — порядка
10%.
Принцип оценки и контроля согласования сопротивле-
ния для диапазонов 28—145 Мгц показан на рис. 7-36. После
измерения мощности на место лампы Д2 к гнезду 1 подклю-
чается кабель через тепловой прибор /ди устанавливается
снова оптимальная связь с контуром Z.jCi оконечного каска-
да. При этом анодный ток лампы /а0 должен быть примерно
прежним, а показания прибора Iд максимальными.
Оценку согласования можно сделать по величине измене-
ний показаний ВЧ индикатора напряжения или тока, вклю-
чаемого в разных местах линий питания.
Так как при рассогласовании в линии питания по всей
длине должны быть стоячие волны тока и напряжения, то,
следовательно, показания приборов вдоль линии должны
быть разными. Способ такой оценки показан также на
рис. 7-36 применительно к использованию теплового прибо
ра в качестве ВЧ индикатора: контур Lp,C& вместе с кабелем
Ki и прибором /д настраивают на наибольшую отдачу и по-
казания прибора записывают. Затем кабель К-. отсоединяют
и между точками 1 и 2 включают добавочный отрезок кабе-
ля К2 длиной ZK = O,1—0,25 k, всю цепь снова настраивают и
показания прибора /д сравнивают в обоих случаях. При со-
гласованной антенне оба показания должны быть одинаковы-
ми, так как ток или напряжение вдоль всей линии тоже
постоянны независимо от ее длины. Чем больше разница
токов, тем хуже согласование.
Точность такой оценки может быть очень хорошей, если
добавочный отрезок Д'2, ВЧ индикатор и способ их подклю-
чения к К\ не вносят добавочного рассогласования.
Непрерывный контроль согласования в настоящее время
делаюг с помощью рефлектометров.
VII-18. Конструкция рефлектометра КВ
Простая конструкция рефлектометра показана на
рис. 7-37. Основанием рефлектометра служит U-образное
Рис. 7-37. Детали конструкции рефлектометра на частоты до 30 Мгц
основание (рис. 7-37,а), сделанное из листа алюминия тол-
щиной 1,5 мм по размерам рис. 7-38,6. С обеих торцовых
213
сторон четырьмя винтами закреплены разъемы Рг и Р2, а
также гнезда с выходом тока детектора. К выходным штырь-
кам разъемов и монтажным лепесткам, положенным под гай-
ки, крепящие разъемы, крепится вся измерительная часть
рефлектометра (см. рис. 7-36,6, 7-37,s).
Основная линия сделана из двух медных полосок 1 (мож-
но взять любой другой материал) размером 120X20X0,5 мм
и внутреннего медного проводника 2 диаметром 6 мм и
длиной 117 мм, укрепленного между полосами 1 при помощи
стоек 3 из полистирола, оргстекла и т. п. В стойках 3 имеют-
ся два паза, в которые заложены куски 2-мм голого провода
длиной 88 мм.
Линия крепится к основанию следующим образом: под
гайки, крепящие разъемы Рг и Р2 к щекам основания, под-
кладывают четыре монтажных латунных лепестка (показа-
ны на левой щеке на рис. 7-37,а). К этим лепесткам с каж-
дой стороны подпаивают полоски линии (места пайки пока-
заны пунктиром на рис. 7-37,в).
Способ крепления центрального проводника 2 к разъему
зависит от его конструкции, проще всего это получается у
тех разъемов, у которых центральное гнездо или втулку мож-
но снимать с передней стороны. Тогда в центральном про-
воднике делают отверстие диаметра 2,5—3,0 мм, в которое
плотно входит продолжение центральной втулки разъема.
Нагрузочные сопротивления R{ и R2 удобно сделать из
двух четвертьваттных сопротивлений МЛТ по 200 ом каж-
дое. Одним концом они подпаиваются к проводам 4, дру-
гим — к щекам в двух разных местах. Диоды Dx и D2 кре-
пятся к проводам 4 на расстоянии примерно 20 мм от концов
и к выходным гнездам 1, 2.
Настройка. Для градуировки и измерений чувствитель-
ность прибора должна быть порядка 1 ма для диапазона
28—30 Мгц и мощность генератора до 25 вт.
Для первоначальной настройки к разъему Рх подается
мощность порядка 5—-10 вт, а разъем нагружается на безын-
дукционное сопротивление Ra— 75 ом. Его можно сделать из
нескольких сопротивлений типа ВС мощностью 1—2 вт, вклю-
ченных в параллель.
Измерительную цепь подключают в положение 1 (см.
рис. 7-36) и потенциометром Rx устанавливают полное
отклонение стрелки прибора. Затем прибор переключают в
положение 2 для измерения отраженной мощности. Переме-
щением провода А к добиваются такого положения, когда
прибор показывает 0, и в этом положении фиксируют про-
вод лаком. Затем генератор переключают к разъему Р2, а
нагрузку к Р] и подбирают положение провода, дающее
нулевое отклонение прибора.
214
VI1-19. Конструкция рефлектометра УКВ
На рис. 7-38, а, б показана конструкция УКВ рефлекто-
метра на плоской коаксиальной линии (рабочий диапазон
100—600 Мгц) КСВ, вносимый самим прибором в линию пе-
редачи, порядка 1,1 — 1,13 в указанном диапазоне. Прибор
состоит из отрезка плоской линии 1 и измерительной голой
линии 2 с направленным ответвителем 5.
На рис 7-38,6 показан основной вертикальный разрез
рефлектометра. Наружная поверхность плоской линии сдела-
на из двух дюралевых пластин 5 размером 115X195X2 мм,
соединенных между собой двумя отрезками швеллера 4
Рис 7-38 Конструкция УКВ рефлектометра
размером 2X18X25,04 мм, длиной 115 мм Внутренний про-
водник линии 6 сделан из куска латунной трубки диаметром
9,4 мм, длиной 160 мм, удлиненной с обоих концов ступен-
чатыми переходами 7, компенсирующими неравномерности
самой линии и перехода ее во внешние коаксиальные разъ-
емы 8.
Разъемы крепятся к швеллеру 4 четырьмя винтами М3,
соединение их с внутренним проводником 6 делают в зави-
симости от конструкции самого разъема.
215
В центре одной из пластин 5 сделано отверстие диамет-
ром 10 мм и над ним крепится измерительная головка при-
бора. Механически головка состоит из двух отрезков гильзы
№ 20 и служит основанием 9 для поворотной части голов-
ки 10 из гильзы № 24.
В поворотной части головки смонтированы все детали на-
правленного ответвителя: петля связи 3, нагрузочное сопро-
тивление 11, детектор 12 и держатель детектора 13. К дну
гильзы 10 припаян диск 14 из латуни 0,8—1,2 мм диаметром
26 мм; обод диска рифленый, так как он служит и ручкой
поворота всей головки. На гладкую поверхность диска 14
уложена прокладка из слюды 0,8—0,1 мм, поверх которой
наложен еще латунный диск 15, служащий второй обкладкой
развязывающего конденсатора головки. Плоскости конденса-
тора стянуты вместе через слюду при помощи винта 16, про-
ходящего через изолирующую втулку 17. Резьба под М2 для
винта 16 сделана в центральной части дна, где обычно рас-
полагается капсюль.
В опытном образце рефлектометра сопротивление И же-
лательно сделать сменным, поэтому его заземляемый конец
крепится в дне гильзы при помощи стопорного винта 18 с
резьбой М2. Толщина дна для этой цели вполне достаточна.
В -повторных конструкциях этот узел можно упростить и со-
противление Ал = 120—130 ол1 типа МЛТ впаивать в тонкую
боковую стенку гильзы примерно так, как это показано на
рис. 7-38,в.
Держатель детектора 13 имеет внешнюю резьбу М2 и
внутреннюю резьбу М3, куда ввинчивается детектор
типа ДКИ. Тонкая ножка держателя проходит через отвер-
стие диаметром 4,2 мм в дне гильзы 10 и ввинчивается в
резьбу М2 в диске 15 конденсатора развязки. После подбора
нужной высоты держателя 13 его положение фиксируют еще
контргайкой, под которую одновременно подкладывают ле-
песток для соединения с микроамперметром.
Петля 3 ответвителя Lc сделана из провода диаметром
0,6 мм, имеет длину 12—13 мм и расстояние между центрами
2,6—2,8 мм. Ее левый конец припаян к проводу вывода со-
противления Ri, правый, идущий к детектору, — к малому
кольцу диаметром 2,0—2,5 мм, высотой 2—2,5 мм, согнутому
из тонкой бронзы или латуни. Кольцо плотно надето на ци-
линдрический вывод детектора.
Поворот головки 10 желательно каким-либо способом
ограничить в пределах 0—180°, так как отсчет ведется толь-
ко в двух крайних положениях.
Применение рефлектометра. Основное назначение прибо-
ра— измерение коэффициента стоячей волны (КСВ), нагру-
зок и контроль согласования.
Для измерения КСВ прибор включают при помощи высо-
216
кочастотных разъемов между выходом передатчика и кабе-
лем антенны. Головку ответвителя ставят в положение изме-
рения падающей волны (ПВ), т. е. петлей в направлении
к генератору, и связь с передатчиком подбирают такой, что-
бы получить удобный отсчет по шкале прибора aj. Затем
головку поворачивают в направлении к нагрузке для измере-
ния отраженной волны аг.
Коэффициент отражения определяется отношением:
Р = U‘:'rv = '] / Ъ >
1?пад ' а1
где U тр и Ппад—значения напряжений, на которые реаги-
рует рефлектометр;
• аг и ел — отклонения прибора.
Зная коэффициент отражения Р, можно определить и КСВ
в измеряемой линии:
Пусть, например, антенна дает aj = 2O, аг = 5, какой будет
КСВ и потеря мощности?
f - KS - 0.5.
следовательно,
К = 1+0Л5 =
1—0,5
Такие подсчеты нужны лишь в том случае, когда по ка-
ким-либо соображениям нельзя добиться согласования и
узнать мощность, которую действительно излучает антенна
с учетом всех потерь. Однако чаще всего рефлектометр сна-
чала используют как индикатор рассогласования, сопостав-
ляя а], аг, первое должно быть большим. Если удастся,
например, перемещением рефлектора в антенне «волновой
канал» добиться того, что аг будет в 10 раз меньше а, при
незначительном изменении усиления антенны, то дальнейше-
го уменьшения отраженной волны надо уже добиваться со-
гласующим трансформатором Т или изменением диаметров
и расстояний у сложных петлевых вибраторов. Соотношения
=10, <- 15, 20 соответствуют КСВ =1,93, 1,7, 1,57 и
«1
потеря мощности Рл = 10%, 8%, 5%. Следовательно, прием-
лемым надо считать соотношение — =10, так как более
высокие соотношения требуют точности и от самого рефлек-
217-
тометра. Точность его"^ оценивается соотношением —- без
«1
нагрузки на разъеме Р^. В этом случае вся мощность пада-
ющей волны должна отразиться обратно, т е «2 = ^1 или
=1. Отклонение от 1, выраженное в процентах, можно
а1
считать погрешностью 0 прибора
В описываемой конструкции 0=1,3% на 400 Мгц, 1,6%
на 600 Мгц, 2,2% на 900 Мгц Уменьшить погрешность на
желаемом узком участке диапазона можно подбором длины
петли связи L3 и величиной сопротивления нагрузки пет-
ли Например, для диапазона 120—450 Мгц меньшую по-
грешность дает L3= 19 мм, d = 4,0 мм при 7% = 160-ь I7C ом,
7’п = 5 —6%.