Меню

Генератор шума для настройки антенн



Генератор шума для настройки антенн

Этот универсальный широкополосный генератор шума может пригодиться любителям радиоприёма для настройки преселекторов и резонансных магнитных антенн, а также инженерам и любителям звуковой техники в качестве источника белого шума. Он не содержит дефицитных или дорогостоящих деталей, прост в изготовлении и не требует наладки.

Ниже приведена электрическая схема широкополосного генератора шума. Собственно источником шума в ней служит стабилитрон VD2, на транзисторе VT1 выполнен широкополосный усилитель шумового напряжения, а на транзисторе VT2 – эмиттерный повторитель для согласования генератора с 50-омной нагрузкой.

В отличие от других схем генератора шума, источник шума на стабилитроне VD2 в этой схеме включен не в цепь базы транзистора VT1, а в цепь эмиттера. База транзистора VT1 по переменному току соединена с общим проводом схемы конденсаторами C1 и C2. Таким образом транзистор VT1 в усилительном каскаде включен по схеме с общей базой. Поскольку схема с общей базой, – как подробно изложено в [1], – лишена главного недостатка схемы с общим эмиттером – эффекта Миллера, то такое включение обеспечивает максимальную широкополосность усилителя шумового напряжения для данного типа транзистора. А такой недостаток схемы с общей базой, как высокое выходное сопротивление, компенсируется затем эмиттерным повторителем на транзисторе VT2. В итоге выходное сопротивление генератора шума составляет около 50 Ом (более точно устанавливается подбором резистора R6). Кроме того, при таком включении, в отличие от распостранённой в Internet-е схемы генератора шума, приведенной в [2], где стабилитрон включен последовательно с базой транзистора, через стабилитрон, включенный в эмиттер транзистора, протекает больший ток, и, соответственно, уровень собственных шумов стабилитрона также повышается.

Режимы работы транзисторов VT1 и VT2 и стабилитрона VD2 по постоянному току устанавливаются резисторами R2, R3 и R5: напряжение на базе транзистора VT1, равное половине напряжения питания, устанавливается состоящим из двух одинаковых резисторов R1 и R2 делителем напряжения, а ток через стабилитрон VD2 устанавливается резистором R5. Номинальное значение сопротивления резистора R5 по заданным значениям напряжения питания, напряжения на стабилитроне и току через стабилитрон можно рассчитать по следующей формуле:

Например, при указанном на схеме напряжении питания 24 В и стабилитроне VD2 типа BZX55C9V1 с номинальным напряжением 9,1 В ток через стабилитрон в 10 мА устанавливается резистором:

где 240 Ом – это ближайший к расчётному 230 Ом номинал из ряда E24.

Номинальное сопротивление резистора R4 выбирается таким, чтобы рабочее напряжение на переходе коллектор-база транзистора VT2 лежало в пределах 4..8 В. Это сопротивление приблизительно рассчитывается как частное от деления требуемого значения напряжения на переходе коллектор-база транзистора VT2 на значение коллекторного тока транзистора VT1, приблизительно равное значению тока через стабилитрон VD2.

Нижний по схеме вывод стабилитрона VD2 по переменному току соединён с общим проводом схемы конденсаторами C3 и C5. Дроссель L1 несколько поднимает усиление по напряжению усилителя на транзисторе VT1 и тем самым в некоторой степени компенсирует падение уровня шумового сигнала на частотах выше 2 МГц. Светодиод VD1 служит для индикации включения питания генератора шума выключателем SA1.

Спектральный состав шумового сигнала на выходе генератора в диапазоне частот от 2 МГц до 32 МГц иллюстрирует фото, сделанное с экрана анализатора спектра:

шумовая дорожка №1 – это уровень шума при выключенном генераторе;
шумовая дорожка №2 – это уровень шума при включенном генераторе и закороченном дросселе L1;
шумовая дорожка №3 – работа генератора шума с дросселем L1.

Масштаб горизонтальной оси частот составлял 3 МГц/дел.

На более низких частотах, в том числе звуковых, спектр шума распределён более-менее равномерно. Приведенное ниже фото иллюстрирует спектральный состав шума в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц:

шумовая дорожка №1 – это уровень шума при выключенном генераторе;
шумовая дорожка №2 – это уровень шума при включенном генераторе с дросселем L1.

Читайте также:  Pidgin настройки для mail

Входное сопротивление анализатора спектра во всех случаях было установлено равным 50 Ом.

Для электропитания генератора шума необходим стабилизированный источник питания. Точность установки напряжения питания 24 В должна быть не хуже ±5%. Если такой возможности нет, то запитать генератор можно от источника питания напряжением в пределах от 20 до 30 Вольт, но для этого необходимо стабилизировать напряжение на базе транзистора VT1 на уровне +12 В при помощи, например, стабилитрона, установленного вместо резистора R3. Сопротивление резистора R2 при этом должно быть равным 1,6 кОм.

Генератор шума можно также запитать от двуполярного источника питания ±12 В как показано на схеме ниже:

Элементы C1, C2, R2 и R3 при этом устанавливать не надо.

В схеме генератора шума транзисторы КТ315 можно применить с любым буквенным индексом или заменить их на любые другие высокочастотные транзисторы с максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 20 В. Вполне подойдёт, например, такой распостранённый импортный транзистор как 2N2222A. Стабилитрон VD2 – любой на напряжение около 9 В. В схеме генератора шума автором опробован отечественный стабилитрон Д814Б – какой-либо разницы в работе генератора замечено не было. Окончательный выбор пал на стабилитрон BZX55C9V1 лишь потому, что последний имеет гораздо меньшие габаритные размеры. Конденсаторы C2, C3, C4 и C6 – керамические, остальные – электролитические с рабочим напряжением до 35 В. Дроссель L1 выполнен на ферритовом бинокуляре марки 30ВН и содержит четыре с половиной витка обмоточного провода ПЭТВР диаметром 0,15 мм. Светодиод VD1 – любой (но не инфракрасный). Универсальный широкополосный генератор шума был собран на маленькой макетной платке размером 30 х 25 мм (см. фото ниже), печатная плата не разрабатывалась.

При использовании описанного генератора в качестве источника белого шума в звуковом диапазоне частот входное сопротивление подключаемой к генератору цепи должно быть не меньше 33 кОм. В противном случае, во избежание «завала» частотной характеристики в области сотен герц, необходимо увеличить ёмкость конденсатора C6.

Литература:
1. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство, пер. с нем.–М.: Мир, 1982, стр.229;
2. Простой генератор белого шума. – Радио, 1979, №9, стр.58 (статья перепечатана из английского журнала «Wireless World», 1978, №5);
3. Г.Б.Белоцерковский, «ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И АНТЕННЫ», часть I, «Основы радиотехники», М.; «Советское радио», 1969г., ГЛАВА X: «НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ. БОРЬБА С ПОМЕХАМИ»; §68 «Радиопомехи»
4. СПРАВОЧНИК РАДИОИНЖЕНЕРА: Амплитудная модуляция — параметры, спектр, способы получения.

Источник

«Тихая» настройка антенны

Для настройки КВ антенн а также для оперативного контроля их параметров в процессе эксплуатации радиостанций коротковолновики обычно применяют измерители коэффициента стоячей волны (КСВ метры). Наибольшее распространение на практике получили КСВ-метры на основе так называемых направленных ответвителей — устройств, реагирующих не только на величину сигнала в передающей линии, но и на направление его распространения. Эти приборы особенно удобны для контроля параметров антенны непосредственно во время работы в эфире, так как допускают эксплуатацию при максимальных значениях мощности разрешенной любительским радиостанциям и практически не вносят потерь в тракт передачи. Однако относительно невысокая чувствительность таких КСВ-метров обуславливает необходимость производить настройку собственно антенны или согласующего блока при больших уровнях мощности, а это может создать помехи (хотя бы и кратковременные) другим любительским радиостанциям.

В принципе можно заметно снизить уровень излучаемой мощности при настройке антенно-фидерного тракта, если в качестве высокочувствительного индикатора использовать связной приемник. Но этот метод применим далеко не всегда, поскольку на большинстве любительских радиостанциях в настоящее время используются трансиверы и традиционный метод измерения КСВ с помощью направленных ответвителей требует наличия отдельного приемника.

Метод измерения КСВ, о котором пойдет речь в этой статье, позволяет производить «тихую» настройку антенны или согласующего блока. Уровень излучающего сигнала при такой настройке не превышает 10 -12 Вт и сигнал практически не обнаружен на расстояниях от антенны, превышающих одну-две длины волны.

Читайте также:  Мастер настройки вязальных машин

Функциональные схемы устройств для измерения КСВ по традиционной и по новой методике приведены на рис.1а и на рис.1б соответственно. Здесь 1 — генератор (передатчик), 2 — индикатор (приемник), 3 и 4 — направленные ответвители для падающей и отраженной волн, 5 — согласующий блок. Pазличие в двух схемах небольшое — нужно лишь поменять местами источник испытательного сигнала и индикатор. Такая перестановка возможна, поскольку направленные ответвители являются «взаимными» устройствами, т.е. их свойства не изменяются если генератор и нагрузку поменять местами. В устройстве по схеме рис. 1б уровень испытательного сигнала должен быть больше уровня сигнала, принимаемых в данный момент на данной частоте станций всего лишь на 20 дБ. Это обеспечит надежное измерение КСВ, равных или больших 2, что в большинстве случаев вполне достаточно в радиолюбительских условиях.

Собственно источник испытательного сигнала должен обеспечивать уровень примерно еще на 20-40 дБ больший, чтобы скомпенсировать потери в направленных ответвителях. Им может быть, например, кварцевый калибратор приемника. В этом случае измерения КСВ возможны только на фиксированных частотах, вырабатываемых калибратором. Если в качестве источника испытательного сигнала взять генератор шума, то измерения возможны на любой частоте. Из всего спектра сигналов, поступающих на вход приемника, выделить лишь полезный сигнал, соответствующий частоте, на которую он настроен. И все же для радиолюбительской практики больше подходит кварцевый калибратор, поскольку он может обеспечить приемлемую точность по частоте (при метках, кратных 50 кГц), а по субъективным оценкам настройка антенны “на слух” ( см. ниже) по минимуму КСВ более удобна.

Рассмотрим работу устройства по схеме рис.1б подробнее. Когда испытательный сигнал поступает в направленный ответвитель падающей волны, то в основном (рабочем) тракте он распространяется в направлении антенны. Если антенно-фидерный тракт рассогласован (КСВ в тракте левее по схеме согласующего блока не равен 1 ), то возникает отраженный сигнал, который попадает на вход приемника. Когда же генератор подключен к ответвителю отраженной волны, то он сразу поступает на вход приемника. Измерив уровни этих двух сигналов по калиброванному S-метру приемника по известной формуле вычисляют КСВ в рабочем тракте. КСВ, равному 2, соответствует разница в прямом и отраженном сигналах около 20 дБ, поэтому эти уровни должны отличаться примерно на 3,5 балла по шкале S-метра.

Малые уровни излучаемого сигнала позволяют при наличии такого КСВ-метра подстраивать согласующий блок антенно-фидерного тракта непосредственно на рабочей частоте, не создавая при этом помех другим радиолюбителям. Более того, оператор радиостанции в этом случае следит в процессе настройки согласующего блока за обстановкой в эфире. Минимум КСВ при настройке «на слух» выражен очень четко, поскольку изменения испытательного сигнала ( его можно рассматривать в этом случае как «помеху» приему) и полезного сигнала носят «противофазный» характер – при уменьшении КСВ уровень испытательного сигнала падает, а полезного растет.

Практическая схема устройства для измерения КСВ по данной методике приведена на рис. 2, а его конструкция – на рис. 3. Онa содержит только один направленный ответвитель, образованный резистором R и ВЧ трансформатором Т. Дело в том, что необходимости иметь второй ответвитель на самом деле нет. В приемной части тракта , где нет сильных токов, без труда можно имитировать КСВ, равный «бесконечности» . Для этого достаточно закоротить центральную жилу коаксиального кабеля на оплетку, либо напротив – временно отключить ее. Если, например, в трансивере имеется антенное реле (его контакты К1.1 показаны на рис. 2), то никаких дополнительных выключателей не надо. Достаточно, не переходя на передачу, подать управляющее напряжение на обмотку этого реле: антенна будет отключена от измерителя, и вся мощность, прошедшая в тракт через направленный ответвитель, поступит на вход приемника.

Трансформатор Т можно выполнить на тороидальном магнитопроводе диаметром 7…12 мм из феррита с магнитной проницаемостью 20…50. Обмотку трансформатора ( десять витков с отводом от первого витка ) по возможности равномерно размещают по всему кольцу. Ее начало и отвод подпаивают непосредственно к выводам безиндукционного резистора R (подойдут резисторы типов МОН, БЛП и т. п.). Для тракта с волновым сопротивлением 50 ом этот резистор должен иметь сопротивление 5,6 Ом, а с волновым сопротивлением 75 Ом – 8,2 Ом. Мощность, рассеиваемая данным резистором, ничтожна, и ограничений здесь никаких нет.

Читайте также:  Настройка ssd для кэша

Входное сопротивление направленного ответвителя для источника сигнала (калибратора ) составляет примерно 500 Ом ( 50-омный тракт) и 800 Ом (75-омный тракт).

Этот измеритель КСВ (точнее его направленный ответвитель) ослабляет сигнал на 0.5 дБ. В приемном тракте на коротких волнах такими потерями практически всегда можно пренебречь.

  1. Underhill M. J. Simple quiet tuning and malting antennas, — Radio Communication, 1981, May, p. 420
  2. Underhill M. J., Lewis P. A. Quiet tuning of antenna,- Electronics Letters, 1979, v.15, № 1, p. 37

Источник

Генератор шума для настройки антенн

Схема простого генератора шума, выполненного на стабилитроне Д810 (Д808, Д814А-Д814Г), показана на рис.1 . Режим генератора устанавливают переменным резистором R1.

Рис.1. Принципиальная схема генератора шума

Выход генератора шума подключают ко входу испытуемого УНЧ, радиоприемника, магнитофона или другого радиотехнического устройства. При нормальной работе устройства в его громкоговорителе будет прослушиваться характерный шипящий звук.

Подавая сигнал генератора шума на вход супергетеродина, можно сопрягать его контуры. При настройке приемника с растянутыми диапазонами сопряжение контуров достаточно производить только в средней точке диапазона: приемник настраивают на среднюю частоту диапазона и добиваются максимального уровня шума на его выходе. На обзорных диапазонах сопряжение контуров производят в двух крайних точках каждого диапазона.

В коротковолновой части диапазона настройку производят изменением емкости входного контура, в длинноволновой — изменением индуктивности входной цепи.

На базе генератора шума можно построить сигнал-генератор, схема которого приведена на рис.2 .

Рис.2. Принципиальная схема генератора стандартных сигналов

Весь диапазона частот генератора 0,1. 27 МГц разбит на пять поддиапазонов:

Максимальное напряжение на выходе генератора составляет 1. 3 мВ.
Катушки L1-L5 совместно с конденсатором переменной емкости С3 образуют колебательные контуры, выделяющие частоты, которые можно получить на выходе генератора.
Катушки генератора наматывают на каркасах диаметром 7,5 мм с подстроечными сердечниками СЦР-1 (применяются в усилителях ПЧ телевизоров). Намоточные данные катушек приведены в таблице.

L1-L3 наматывают внавал, ширина намотки 7 мм; катушки L4 и L5 — в один слой, виток к витку. Конденсатор переменной емкости может быть любого типа.

Настраивают генератор при выключенном питании. Выход генератора соединяют с выходом эталонного ГСС, а параллельно контуру подключают ламповый вольтметр. По максимальному показанию вольтметра, которое будет соответствовать резонансной частоте контура, выбирают требуемые границы поддиапазона и градуируют шкалу генератора. Аналогично настраивают контуры других поддиапазонов.

Принцип настройки приемников с помощью описанного здесь генератора такой же, как и с ГСС. При настройке контуров на определенные частоты сигнал подают с зажима «Выход 1» генератора, а при сопряжении контуров — с зажима «Выход 2» .

«Радио» №3/1973 с.62. Каковы намоточные данные катушек индуктивности?

Катушки генератора можно намотать на каркасах (с сердечниками) от контуров ПЧ телевизоров «Рекорд», «Старт», «Темп», «Рубин» и др.

Для катушек L1, L2 и L3 можно использовать также стандартные секционированные каркасы с сердечниками из феррита 600НН от входных или гетеродинных контуров ДВ или СВ, а для катушек L4 и L5 — каркасы с сердечниками из феррита 100НН от контуров КВ радиоприемников.

Для намотки катушек можно применять провод ПЭЛШО, ПЭЛ, ПЭВ. Диаметр провода может отличаться от указанного в статье в пределах +/-20%. Катушки генератора экранировать не нужно.

Н.Зудов. «Радио» №9/1972 год

Вас может заинтересовать:

Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.

При перепечатке материалов ссылка на первоисточник обязательна.

Источник

Adblock
detector