Стабильный диапазонный генератор в радиолюбительской практике до сих пор проблемой номер один является стабильность частоты генераторов с плавной настройкой. Каждый коротковолновик знает, как неприятно, а иногда и трудно работать с корреспондентом, когда частота его передатчика «ползет» вверх или вниз. Это особенно ощутимо при работе CW или SSB. Но кроме субъективного фактора, имеется и официальное положение, которое жестко определяет стабильность частоты коротковолновой радиостанции. Уход частоты генератора в радиолюбительской практике не всегда вызван небрежностью конструктора-оператора: работой на коротких волнах занимаются люди различного возраста и профессий, обладающие различной степенью специальной подготовки.
В лабораторных условиях в результате анализа и многочисленных экспериментов была выбрана схема задающего стабильный диапазонный генератор, который и предлагается вниманию читателей. Этот генератор может быть использован также в качестве гетеродина в приемнике, в измерительной аппаратуре и пр. При выборе схемы генератора был рассмотрен ряд кривых, характеризующих уход частоты в зависимости от изменения напряжения питания различных схем ламповых генераторов, описанная ниже схема обладает наибольшей стабильностью. Остальные факторы, влияющие на стабильность частоты лампового генератора, учтены и скомпенсированы известными способами, Очевидно, будет удобнее это проследить непосредственно на предложенной схеме (рис.).
Весь содержит три каскада: собственно генератор на лампе 6Н15П (Л1), катодный повторитель и усилитель на лампе 6Ф1П (Л2).
Собственно стабильный диапазонный генератор
собран по схеме с отрицательным сопротивлением. Работа генераторов с отрицательным сопротивлением достаточно полно освещена в литературе (например, см. А. А. Куликовский «Новое в технике любительского радиоприема», Томас Мартин «Электронные цепи»). По сути, схема представляет собой несимметричный мультивибратор, в одну из цепей которого включен реактивный элемент. Прямая связь между триодами генератора осуществляется через -тод; положительная обратная связь, необходимая для возникновения генерации, — с анода правого (по схеме) триода на сетку левого триода.
Здесь необходимо остановиться на-одной очень существенной детали, не акцентируемой в литературе. Эта деталь главным образом влияет на работу генератора и на которую многие конструкторы не обратили внимания и вынуждены были отказаться от него.
Дело заключается в том, что, как уже отмечалось выше, прямая связь между триодами генератора осуществляется через катод. Таким образом катодная нагрузка будет являться нагрузкой и по перемеменному и по постоянному току. Что получится в том случае, если в катоде будет стоять только активное сопротивление? В первую очередь величина этого сопротивления будет подбираться, чтобы обеспечить нужный режим каскада.
Практически его величина не превысит 2—3 ком. В свою очередь это сопротивление является нагрузкой и для высокочастотного напряжения. И здесь, как правило, оказывается, что его величина слишком мала и не обеспечивает достаточной передачи ВЧ энергии на правый по схеме триод. Кроме того, это сопротивление значительно шунтирует контур генератора, сильно снижая его добротность, ухудшая и без того тяжелые условия возбуждения. Проанализировав подобным образом схему стабильный диапазонный генератор, можно прийти к простому решению: последовательно с катодным сопротивлением нагрузки включить ВЧ дроссель. Теперь комплексная катодная нагрузка будет складываться по постоянному току.
Теперь, легко установив режим генератора по постоянному току, имеем катодную нагрузку по переменному току несоизмеримо большую, так как реактивное сопротивление правильно выбранного дросселя будет несоизмеримо больше, чем R1 в этом случае условия возникновения генерации получаются столь легкими, что при достаточно высоком Q контура генератора (не ниже 120), достаточной индуктивности и малой паразитной емкости дросселя и при использовании лампы 6Н15П, которая лучше всего подходит для этой цели (у нее хорошая крутизна и нет внутреннего статического экрана), генератор возбуждается и устойчиво генерирует даже без конденсатора положительной обратной связи C1, то есть оказывается достаточной междуэлектродная емкость самой лампы.
В общем же случае емкость конденсатора C1 может быть выбрана в пределах нескольких пикофарад. Генерация получается такой устойчивой, что при снижении анодного напряжения до 10 в на катодном дросселе остается напряжение ВЧ около 1,5 в. Возвращаясь к конкретным данным приведенной схемы, отметим, что положительное изменение емкости контура генератора от нагрева во время работы компенсируется конденсатором С3 (КТК голубой). Конденсатор С3 должен быть обязательно КСО-2 группы «Г». Конденсатор C1 — типа КТК голубой.
Для большего повышения стабильности целесообразно снимать напряжение ВЧ на следующий каскад именно с дросселя катодной нагрузки, а не с какой-нибудь другой точки схемы по следующим соображениям: снимая ВЧ напряжение непосредственно с контура генератора, с анода правого триода или-непосредственно с катода генератора, нарушаем стабильность колебаний. Снимая сигнале катодного дросселя, мы практически полностью изолируем генератор.
Здесь особенно видно, насколько оправдана именно такая последовательность включения сопротивления и дросселя в катод генератора. В самом деле, цепь катодной нагрузки в нашем случае для ВЧ можно представить как делитель, состоящий из двух последовательных сопротивлений: R1, которое в зависимости от типа лампы и выбранного режима генератора может быть от нескольких ом до 2—3 ком; и реактивного сопротивления дросселя Rx, которое в лучшем случае несоизмеримо велико по сравнению с R1 (рис.)
Таким образом для ВЧ сигнала величина R1 в нашем делителе получается очень малой, и можно полагать, что в лучшем случае по ВЧ Uвх будет равно Uвых, или, иными словами, снимаемое напряжение ВЧ с дросселя будет равно напряжению ВЧ на катоде генератора. Однако в реальных условиях, разумеется, сопротивление дросселя по ВЧ будет иметь конкретное значение в силу конечных параметров последнего и влияния схемы в целом.
Но тем не менее его величина будет гораздо больше R1 и проигрыш в снимаемом напряжении будет незначительным. В то же время сопротивление R1 защищает в значительной степени от возможного вмешательства в цепь связи, обеспечивающую работу генератора. Чтобы еще больше «развязать» стабильный диапазонный генератор от последующих каскадов, имеется буферный каскад, собранный по схеме катодного повторителя на триоде лампы Л2. Как известно, катодный повторитель обладает высоким входным сопротивлением и практически не шунтирует дроссель Др1. Необходимо отметить еще одно достоинство этого генератора.
При соответственно выбранном режиме он обладает малым процентом гармоник. В большинстве случаев даже вторую гармонику не удавались замерить. Это является весьма положительным качеством, особенно при использовании подобного генератора в качестве гетеродина в приемнике с несколькими преобразователями или как VFO в SSB передатчике, где возникает опасность появления комбинационных частот или интерференционных свистов.
Однако в описываемом стабильный диапазонный генератор имеется в виду дальнейшее умножение частоты для получения всех любительских диапазонов, для этой цели после катодного повторителя следует каскад усилителя на основной частоте (80 м любительский диапазон), собранный на пентодной части лампы Л2. Для замера ухода частоты генератора использовался декадный счетчик ЭЧ-1, так как, например, волномером 526У вообще не удалось замерить уход частоты при часовой проверке. Основной замер производился после двадцатиминутного прогрева. Уход частоты за первые 15 минут замера составлял: 3 645 282— 3 645 245 гц—37 гц! За следующие 15 минут уход частоты составил 33 гц.
Необходимо заметить, что при эксперименте было стабилизировано только анодное напряжение. Экран контура задающего генератора (L1) находился около экрана лампы генератора на расстоянии 22 мм. Контур был выбран заведомо с невысокой добротностью Q = 60. Он имел 60 витков провода ПЭ 0,29, намотанных виток к витку на полистироловом каркасе диаметром 8 мм, и был заключен в латунный экран диаметром 21 мм (катушка L2 намотана на таком же каркасе с таким же экраном с настройкой ферритовым сердечником и имела 37 витков провода ПЭЛШКО 0,2, намотка «универсалы), ширина намотки 4 мм). Можно утверждать, что если принять дополнительные меры; стабилизировать накал генераторной лампы барретором, применить контур задающего генератора с высокой добротностью, как можно лучше изолировать контур генератора в тепловом отношении, то стабильность будет еще выше.
В заключение остановимся на примененном здесь способе манипуляции. Манипуляция производится не срывом генерации, как обычно, а уводом частоты в сторону, за пределы пропускания контуров передатчика. Это осуществляется миниатюрным реле РЭС-10 (возможно использовать реле РЭС-9), которое имеет размеры 10Х 16 X 19 мм, весит 7,5 г, работает при температуре до +125° С и относительной влажности до 98%. При этом является малоемкостным и имеет время срабатывания 5 мсек. Это реле и процессе манипуляции подключает к контуру стабильный диапазонный генератор конденсатор Са, уводя частоту генератора в сторону, но не срывая ее.
Проверка производилась субъективно при помощи волномера 526У. При манипуляции не было замечено ни малейшего «хлюпания», ни каких бы то ни было других нежелательных явлений. Полностью отсутствуют щелчки. Произведенный эксперимент позволяет утверждать, что подобный метод манипуляции может быть рекомендован коротковолновикам, как простой, высококачественный и весьма эффективный.