Генератор на свч транзисторе: Мощный ВЧ-СВЧ генератор на одном транзисторе. | Электронные схемы

ВЧ-генератор на транзисторе MRF284L — Gnativ.ru

Предисловие

Уважаемые друзья!
После публикации на сайте статьи о создании ВЧ-генератора на мощных полевых транзисторах (MOSFET), ко мне стали поступать вопросы радиолюбителей по поводу различных аспектов работы данного устройства, а также возможности его приобретения. Некоторые радиолюбители не смогли запустить генератор, несмотря на простоту схемы и относительно невысокие требования к её монтажу.

На основании собственного опыта, хочу обратить ваше внимание на несколько ключевых моментов при создании данного генератора:

Первое и основное условие для создания работающего генератора — наличие ИСПРАВНОГО транзистора. Многие радиолюбители (впрочем как и я) пользуются демонтированными полупроводниковыми приборами. В большей части — это демонтаж с оборудования базовых станций сотовой связи. Помимо того, что транзистор может быть поврежден в процессе эксплуатации оборудования, так как является высоконагруженным элементом, так он еще может пострадать при «варварском» демонтаже. Поверьте, 20-30% демонтированных транзисторов — имеют значительные отклонения от заявленных характеристик или являются нерабочими. Поэтому, перед тем как монтировать транзистор — не поленитесь его проверить. Методика проверки подобных приборов при помощи тестера — есть в Интернете. Хорошо — когда у вас есть несколько одинаковых транзисторов. В этом случае, вы можете сравнить измеряемые параметры.

Внутренняя структура транзистора MRF284L

Второе условие — не допускать замыкания резонаторов в процессе тестирования устройства. Это приводит к моментальному выходу транзистора из строя. Если это происходит в тишине — можно услышать негромкий щелчок испаряющихся контактов и ячеек… При этом, горящая ВЧ-дуга между резонаторами никак не влияет на работоспособность транзистора. Во время одного эксперимента я держал дугу 3 часа и при этом транзистор был даже не горячим…

Третий момент связан с возбуждением генератора на множестве частот/гармоник. В этом случае генератор не выдает положенную мощность на одной частоте, она «размазывается» по некоторому диапазону. Определить это просто — генератор потребляет значительный ток, а ВЧ-энергии на резонаторах нет (например, не зажигается энергосберегающая лампа поднесенная к резонаторам). В этом случае, необходимо проверить исправность транзистора, попробовать изменить конструкцию резонаторов, их взаимное расположение, проверить источник питания, устранить возможные «паразитные» связи и т.п.. Наиболее часто, такое явление встречается у больших «согласованных» транзисторов, возбуждение происходит на уровне микроструктур. У транзисторов типа MRF284 — такое явление практически не наблюдается.

Ниже представлено видео работы высокочастотного генератора на более мощном транзисторе MRF6522-70. Этот транзистор рассчитан на диапазон 900 МГц., но хорошо работает в подобных генераторах на более низких частотах, не переходя в режим самовозбуждения.

Вот как выглядит плата генератора:

ВЧ-генератор на транзисторе MRF6522-70

Вот еще один генератор на транзисторе MRF9085 (90 Вт. 880 МГц). Очень «злая» штука))). При её работе, гаснет даже фотоаппарат с расстояния почти 1 м. Пришлось поставить светодиод для индикации работы устройства, так как после очередного эксперимента, забыл отключить генератор и вернувшись через 10 минут обнаружил оплавленные резонаторы и дымящуюся плату генератора…

ВЧ-генератор на транзисторе MRF9085, топология элементов.

Плата крупно:

ВЧ-генератор на транзисторе MRF9085

Семейство генераторов ВЧ;

Работа генератора на транзисторе MRF9085:

Ориентировочная оценка выходной мощности генератора:

В любом случае, создание подобного генератора требует наличия необходимых компонентов, аккуратности и некоторого везения. Поэтому, для энтузиастов и тех людей кто хочет провести эксперименты с подобным генератором, но у которых нет технической или другой возможности создать такое устройство у меня есть деловое предложение (см. ниже).

Коммерческое предложение

Для проведения одного из экспериментов, мною были изготовлены 15 одинаковых генераторов на транзисторе MRF284L. В качестве резонаторов для этих генераторов использовалась медная проволока d 0.8-1.0 mm. В этом генераторе отсутствует модулятор, он получился простым и технологичным. Изменяя параметры резонаторов (длину, расстояние) , можно легко получить частоты до 1,8 ГГц., а при некотором опыте и выше…

Ниже представлена монтажная схема ВЧ-генератора:

Вот как выглядят собранные платы. Устройства собраны на двухстороннем фольгированном стеклотекстолите, толщиной 1,6 мм. и адаптированы под монтаж на радиатор.

Вы можете приобрести эти платы у меня по цене 650 р. Все генераторы проверены и гарантированно работоспособны. Для их запуска вам потребуется источник питания 6-12 вольт (1-3 А), два кусочка медной проволоки длинной 10-15 см. и радиатор для охлаждения транзистора. Транзистор монтируется на радиатор с использованием теплоотводящей пасты. Необходимо обеспечить надежный электрический контакт «земли» и истока транзистора. Особых сложностей возникнуть не должно…
В общем обращайтесь на почту: [email protected] если есть такая заинтересованность.

P.S. Уважаемые друзья, осталось 4 генератора из двух последних партий (v.4) по 750 р.

Экспериментальный качер Бровина >>>

Решение задач проектирования СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе

Главная > Журналы > «Радиотехника» > Журнал «Радиотехника» №1 за 2011 г. > Решение задач проектирования СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе

Журнал «Радиотехника» №1 за 2011 г.

Статья в номере:

Решение задач проектирования СВЧ-генератора с внутренней обратной связью на биполярном транзисторе

Авторы:

Д. М. Горбачев — к. т. н., инженер-программист ООО НетКРЭКер
Е.В. Мазеев — аспирант Саратовского ГТУ
М.А. Фурсаев — д. т. н., профессор Саратовского ГТУ

Аннотация:

Предложена методика решения задач определения параметров электрического режима работы биполярного транзистора в составе СВЧ-генератора с внутренней обратной связью и элементов цепи постоянного тока, обеспечивающих устойчивость этого устройства. Полагается, что транзистор работает в недонапряженном режиме с отсечкой тока.

Страницы: 42-46

Список источников

1. Аблин А.Н.,Могилевская Л.Я., Хотунцев Ю.Л. Транзисторные и варакторные устройства. М.: Радио и связь. 1995. 158 с.
2. Kitchen J. Octave Bandwidth Varactor-tuned Oscillators // Microwave Journal. 1987. V. 30. № 5. Р. 347-353.
3. Vidwar A.M. Wideband Varactor-tuned Microsteip VCO // Microwave Journal. 1999. V.42. №6. Р. 80-86.
4. Grebennikov A.V. Microwave Transistor Oscillator. An Analytic Appeach to Simplify Computer-aided Design // Microwave Journal. 1999. V. 42. №5. Р. 292-300.
5. Grebennikov A.V. Microwave FET Oscillator: An Analytic Appeach to Computer-aided Design // Microwave Journal. 2000. V. 43. № 4. Р. 100-110.
6. Фурсаев М.А. Расчет электрических характеристик СВЧ-усилителя мощности // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 1994. Вып. 2. С. 22-26.
7. Горбачев Д.М.,Фурсаев М.А. Развитие кусочно-квазилинейной модели биполярного транзистора. Саратов. Вестник СГТУ. 2008. № 1. Вып. 1. С. 74-80.
8. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высш. школа. 1972. Т. 2. 616 с.
9. Фартушнов С.А.,Фурсаев М.А. Обеспечение устойчивости стационарного режима СВЧ-генератора на биполярном транзисторе // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 2001. Вып. 9-13.

Мощный генератор вч на одном транзисторе. LC-генераторы на полевых транзисторах

Состоящем из 3.5 деталей и выдающем несколько ватт мощности на частоте в 400-500 мегагерц, достаточных для того, чтобы засвечивать газоразрядные приборы типа неонок, слегка обжигать пальцы и сообщать о себе частотомерам.

При наличии правильных транзисторов, понимания методик составления ВЧ плат и некотором везении можно значительно усилить эту конструкцию, подняв мощность до 40-50 ватт на той же частоте.

Транзисторы, которые работают на таких частотах и мощностях, уже значительно отличаются от привычных многим читателям моего скромного блога трёхногих TO-247, TO-220, и других корпусов, равно как и от «кирпичей». Форма их корпусирования в значительной степени диктуется поведением сигналов на высоких частотах. Обычно это квадрат или прямоугольник, характерного белого оттенка, с расположенными с двух или четырёх сторон позолоченными выводами довольно внушительной толщины. Стоят эти транзисторы также значительно дороже силовых инверторных, причём цена растёт пропорционально как мощности, так и частоте, и может доходить до сотен долларов за штуку и выше.

Для данной конструкции ВЧ транзистор с маркировкой MRF 6522- 70 был аккуратно выпаян из демонтированной платы GSM базовой станции. Как нетрудно заметить по даташиту, он может выдавать до 70 ватт на частоте в 900 мегагерц. Однако, для ввода его в такой режим необходимо довольно тщательно спроектировать плату — все эти характерные для высоких частот изгибы дорожек, гальванически никуда не подключенные куски фольги и прочие странные выверты, кажущиеся не особо осмысленными, но на деле влияющие на поведение сигнала, здесь уже совершенно необходимы. А на меньших мощностях и частотах на них можно забить и сделать плату банальным методом гравировки прорезей.

Принципиальных отличий конструкции от упоминавшегося выше нет. Разве что, в качестве резонатора взяты две медные полосы, определённой длины и размеров (расстояние между ними, их ширина и длина определяют L и С резонансного автогенераторного контура — они сами себе и индуктивность, и ёмкость).

Генератор потребляет по входу 18 вольт с током до 4 ампер, и довольно ощутимо разогревает радиатор. Принудительное охлаждение является совершенно необходимым для его работы, учитывая КПД в 50-60%. Кроме радиатора, довольно неплохо нагреваются пальцы, если поднести их поближе к медному резонатору. Принцип нагрева здесь тот же, что у продуктов в микроволновке (что убедительно опровергает бредни про резонансные явления в молекулах воды, которые якобы происходят на её рабочей частоте). Если поджечь факел на конце резонатора, то он успешно удерживается там продолжительное время — маленький светящийся шарик плазмы с размытыми краями, диаметром в 3-5 миллиметров.

Схема генератора прилагается:

Но самое интересное, ради чего я вообще начал всё это рассказывать, это явления, происходящие с разреженными газами на таких частотах. Поведение плазменного жгута начинает резко отличаться от стандартных изгибов, характерных для частот в десятки и сотни килогерц, использовавшиеся мною ранее (при работе с качером и т. д.). Довольно долго описывать при помощи текста все различия, достаточно просто посмотреть галерею изображений и приложенные видео. Наиболее интересным образом себя ведут, конечно, ксенон, криптон и их смеси с добавками. Поразительные сочетания оттенков, форм и движений создают ощущение, что в бутылке или колбе живое существо, приехавшее к нам прямиком из мифологии Лавкрафта или из чего-то подобного. Щупальца, присоски, резкие и в то же время плавные движения, зеленовато-призрачные оттенки как будто бы живая иллюстрация к рассказам о Ктулху и других жителях глубин.

Все четыре видео крайне заслуживают просмотра. Очень рекомендую.

Юным радиолюбителям посвящается…

Предисловие

Радиосигнал, однажды сгенерированный, уносится в глубь Вселенной со скоростью света… Эта фраза, прочитанная в журнале «Юный техник» в далеком детстве произвела на меня очень сильное впечатление и уже тогда я твердо решил, что обязательно пошлю свой сигнал нашим «братьям по разуму», чего бы мне это не стоило. Но путь, от желания до воплощения мечты долог и непредсказуем…

Когда я только начинал заниматься радиоделом, мне очень хотелось построить портативную радиостанцию. В то время я думал, что она состоит из динамика, антенны и батарейки. Стоит только соединить их в правильном порядке и можно будет разговаривать с друзьями где-бы они не находились… Я изрисовал не одну тетрадку возможными схемами, добавлял всевозможные лампочки, катушки и проводки. Сегодня эти воспоминания вызывают у меня лишь улыбку, но тогда мне казалось, что еще чуть-чуть и чудо-устройство будет у меня в руках…

Я помню свой первый радиопередатчик. В 7 классе я ходил в кружок спортивной радиопеленгации (т.н. охоты на лис). В один из прекрасных весенних дней наша последняя «лиса» — приказала долго жить. Руководитель кружка, недолго думая, вручил мне её со словами — «… ну, ты там её почини…». Я наверное был страшно горд и счастлив, что мне доверили столь почетную миссию, но мои знания электроники на тот момент не дотягивали до «кандидатского минимума». Я умел отличать транзистор от диода и приблизительно представлял как они работают по отдельности, но как они работают вместе — для меня это было загадкой. Придя домой, я с благоговейным трепетом вскрыл небольшую металлическую коробочку. Внутри неё оказалась плата, состоящая из мультивибратора и генератора РЧ на транзисторе П416. Для меня это была вершина схемотехники. Самой загадочной деталью в данном устройстве была катушка задающего генератора (3,5МГц.), намотанная на броневом сердечнике. Детское любопытство пересилило здравый смысл и острая металлическая отвертка впилась в броневой кожух катушки. «Хрясь» — раздался хруст и кусок броневого корпуса катушки, со стуком упал на пол. Пока он падал, мое воображение уже нарисовало картину моего расстрела руководителем нашего кружка…

У этой истории был счастливый конец, правда случился он через месяц. «Лису» я все-таки починил, хотя точнее сказать — сделал её заново. Плата радиомаяка, сделанная из фольгированного гетинакса, не выдержала пыток моим 100 ваттным паяльником, дорожки отслоились от постоянной перепайки деталей… Пришлось плату делать заново. Спасибо моему папе, что принес (достал где-то с большим трудом) фольгированный гетинакс, а маме — за дорогой французский красный лак для ногтей, который я использовал для рисования платы. Новый броневой сердечник мне достать не удалось, но зато удалось аккуратно склеить старый клеем БФ… Отремонтированный радиомаяк радостно послал в эфир свое слабое «ПИ-ПИ-ПИ», но для меня это было сравни запуску первого искусственного спутника Земли, возвестившего человечеству о начале космической эры таким-же прерывистым сигналом на частоте 20 и 40 МГц. Вот такая история…

Схема устройства

В мире существует огромное количество схем генераторов, способных генерировать колебания различной частоты и мощности. Обычно, это достаточно сложные устройства на диодах, лампах, транзисторах или других активных элементах. Их сборка и настройка требует некоторого опыта и наличия дорогих приборов. И чем выше частота и мощность генератора, тем сложнее и дороже нужны приборы, тем опытнее должен быть радиолюбитель в данной теме.

Но сегодня, мне бы хотелось рассказать о достаточно мощном генераторе ВЧ, построенном всего на одном транзисторе. Причем работать этот генератор может на частотах до 2ГГц и выше и генерировать достаточно большую мощность — от единиц до десятков ватт, в зависимости от типа применяемого транзистора. Отличительной особенностью данного генератора, является использование симметричного дипольного резонатора,
своеобразного открытого колебательного контура с индуктивной и емкостной связью. Не стоит пугаться такого названия — резонатор представляет собой две параллельные металлические полоски, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.

Свои первые опыты с генераторами подобного вида я проводил ещё в начале 2000-х годов, когда для меня стали доступны мощные ВЧ-транзисторы. С тех пор я периодически возвращался к этой теме, пока в середине лета на сайте VRTP.ru не возникла тема по использованию мощного однотранзисторного генератора в качестве источника ВЧ-излучения для глушения бытовой техники (музыкальных центров, магнитол, телевизоров) за счет наведения модулированных ВЧ-токов в электронных схемах этих устройств. Накопленный материал и лег в основу данной статьи.

Схема мощного генератора ВЧ, достаточно проста и состоит из двух основных блоков:

1. Непосредственно сам автогенератор ВЧ на транзисторе;
2. Модулятор — устройство для периодической манипуляции (запуска) генератора ВЧ сигналом звуковой (любой другой) частоты.

Детали и конструкция

«Сердцем» нашего генератора является высокочастотный MOSFET-транзистор
. Это достаточно дорогостоящий и мало распространенный элемент. Его можно купить за приемлемую цену в китайских интернет-магазинах или найти в высокочастотном радиооборудовании — усилителях/генераторах высокой частоты, а именно, в платах базовых станций сотовой связи различных стандартов. В своем большинстве эти транзисторы разрабатывались именно под данные устройства.
Такие транзисторы, визуально и конструктивно отличаются от привычных с детства многим радиолюбителям КТ315
или МП38
и представляют собой «кирпичики» с плоскими выводами на мощной металлической подложке. Они бывают маленькие и большие в зависимости от выходной мощности. Иногда, в одном корпусе располагаются два транзистора на одной подложке (истоке). Вот как они выглядят:

Линейка внизу, поможет вам оценить их размеры. Для создания генератора могут быть использованы любые MOSFET-транзисторы. Я пробовал в генераторе следующие транзисторы: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E
— все они работают. Вот как данные транзисторы выглядят внутри:

Вторым, необходимым материалом для изготовления данного устройства является медь
. Необходимы две полоски данного металла шириной 1-1,5см. и длинной 15-20см (для частоты 400-500 МГц). Можно сделать резонаторы любой длинны, в зависимости от желаемой частоты генератора. Ориентировочно, она равна 1/4 длинны волны.
Я использовал медь, толщиной 0,4 и 1 мм. Менее тонкие полоски — будут плохо держать форму, но в принципе и они работоспособны. Вместо меди, можно использовать и латунь
. Резонаторы из альпака (вид латуни) тоже успешно работают. В самом простом варианте, резонаторы можно сделать из двух кусочков проволоки, диаметром 0,8-1,5 мм.

Помимо ВЧ-транзистора и меди, для изготовления генератора понадобится микросхема 4093
— это 4 элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта на входе. Её можно заменить на микросхему 4011
(4 элемента 2И-НЕ) или её российский аналог — К561ЛА7
. Также можно использовать другой генератор для модуляции, например, собранный на таймере 555
. А можно вообще исключить из схемы модулирующую часть и получить просто ВЧ-генератор.

В качестве ключевого элемента применен составной p-n-p транзистор TIP126
(можно использовать TIP125 или TIP127, они отличаются только максимально допустимым напряжением). По паспорту он выдерживает 5А, но очень сильно греется. Поэтому необходим радиатор для его охлаждения. В дальнейшем, я использовал P-канальные полевые транзисторы типа IRF4095
или P80PF55
.

Сборка устройства

Устройство может быть собрано как на печатной плате, так и навесным монтажом с соблюдением правил для ВЧ-монтажа. Топология и вид моей платы приведены ниже:

Эта плата рассчитана на транзистор типа MRF19125 или PTFA211801E
. Для него прорезается отверстие в плате, соответствующее размеру истока (теплоотводящей пластины).
Одним из важных моментов сборки устройства является обеспечение теплоотвода от истока транзистора. Я применил различные радиаторы, подходящие по размеру. Для кратковременных экспериментов — таких радиаторов достаточно. Для долговременной работы — необходим радиатор достаточно большой площади или применение схемы обдува вентилятором.
Включение устройства без радиатора, чревато быстрым перегревом транзистора и выходом из строя этого дорогостоящего радиоэлемента.

Для экспериментов, мною были изготовлены несколько генераторов по разные транзисторы. Также я сделал фланцевые крепления полосковых резонаторов, чтобы можно было их менять без постоянного нагрева транзистора. Представленные ниже фотографии помогут вам разобраться в деталях монтажа.

Запуск устройства

Перед запуском генератора, необходимо еще раз проверить правильность его соединений, чтобы у вас не образовалась весьма не дешёвая кучка транзисторов с надписью «Сгорел».

Первый запуск, желательно производить с контролем потребляемого тока. Этот ток, можно ограничить до безопасного уровня использовав резистор на 2-10 Ом в цепи питания генератора (коллектор или сток модулирующего транзистора).
Работу генератора можно проверить различными приборами: поисковым приемником, сканером, частотомером или просто энергосберегающей лампой. ВЧ-излучение, мощностью более 3-5 Вт, заставляет её светиться.

ВЧ-токи легко нагревают некоторые материалы вступающие с ними в контакт в т. ч. и биологические ткани. Так, что будьте осторожны, можно получить термический ожог прикоснувшись к оголенным резонаторам
(особенно при работе генераторов на мощных транзисторах). Даже небольшой генератор на транзисторе MRF284, при мощности всего около 2-х ватт — легко сжигает кожу рук, в чем вы можете убедиться на этом видео:

При некотором опыте и достаточной мощности генератора, на конце резонатора, можно зажечь т.н. «факел» — небольшой плазменный шарик, который будет подпитываться ВЧ-энергией генератора. Для этого достаточно просто поднести зажженную спичку к острию резонатора.

Т.н. «факел» на конце резонатора.

Помимо этого, можно зажечь ВЧ-разряд между резонаторами. В некоторых случаях, разряд напоминает крошечную шаровую молнию хаотично перемещающуюся по всей длине резонатора. Как это выглядит вы можете увидеть ниже. Несколько увеличивается потребляемый ток и во всем доме «гаснут» многие каналы эфирного телевидения))).

Применение устройства

Помимо этого, наш генератор может быть применен для изучения воздействия ВЧ-излучения на различные устройства, бытовую аудио и радиоаппаратуру с целью изучения их помехоустойчивости. Ну и конечно, с помощью данного генератора можно послать сигнал в космос, но это уже другая история…

P.S. Не следует путать этот ВЧ-автогенератор с различными EMP-jammers. Там генерируются импульсы высокого напряжения, а наше устройство генерирует излучение высокой частоты.

Высокочастотные генераторы служат для образования колебаний электрического тока в интервале частот от нескольких десятков килогерц до сотен мегагерц. Такие устройства создают с применением контуров колебаний LС или резонаторов на кварцах, которые являются элементами задания частоты. Схемы работы остаются такими же. В некоторых цепях контуры гармонических колебаний заменяются .

Генератор ВЧ

Устройство для остановки электросчетчика энергии служит для питания электроприборов бытового назначения. Его выходное напряжение 220 вольт, потребляемая мощность 1 киловатт. Если в приборе применить составляющие элементы с характеристиками мощнее, то от него можно запитывать более мощные устройства.

Такой прибор включается в розетку бытовой сети, от него идет питание на нагрузку потребителей. Схема электрических проводов не подвергается каким-либо изменениям. Систему заземления подключать нет необходимости. Счетчик при этом работает, но учитывает примерно 25% энергии сети.

Действие устройства остановки в подключении нагрузки не к питанию сети, а к конденсатору. Заряд этого конденсатора совпадает с синусоидой напряжения сети. Заряд происходит высокочастотными импульсами. Ток, который расходуется потребителями из сети, состоит из высокочастотных импульсов.

Счетчики (электронные) имеют преобразователь, который не чувствителен к высоким частотам. Поэтому, расход энергии импульсного вида счетчик учитывает с отрицательной погрешностью.

Схема прибора

Главные составляющие элементы прибора: выпрямитель, емкость, транзистор. Конденсатор подключен по последовательной цепи с выпрямителем, когда выпрямитель производит работу на транзистор, заряжается в данный момент времени до размера напряжения линии питания.

Зарядка осуществляется частотными импульсами 2 кГц. На нагрузке и емкости напряжение близко к синусу на 220 вольт. Для ограничения тока транзистор в период заряда емкости, предназначен резистор, подключенный с каскадом ключа по последовательной схеме.

Генератор выполнен на логических элементах. Он образует импульсы 2 кГц с амплитудой на 5 вольт. Сигнальная частота генератора определена свойствами элементов С2-R7. Такие свойства могут использоваться для настройки максимальной погрешности учета расхода энергии. Создатель импульсов выполнен на транзисторах Т2 и Т3. Он предназначен для управления ключом Т1. Создатель импульсов рассчитан так, что транзистор Т1 начинает насыщаться в открытом виде. Поэтому на нем расходуется небольшая мощность. Транзистор Т1 тоже закрывается.

Выпрямитель, трансформатор и остальные элементы создают блок питания низкой стороны схемы. Такой блок питания работает на 36 В для микросхемы генератора.

Сначала делают проверку блока питания отдельно от схемы с низким напряжением. Блок должен создавать ток выше 2-х ампер и напряжение 36 вольт, 5 вольт для генератора с малой мощностью. Далее делают наладку генератора. Для этого отключают силовую часть. От генератора должны идти импульсы размером 5 вольт, частотой 2 килогерца. Для настройки выбирают конденсаторы С2 и С3.

Создатель импульсов при проверке должен выдавать импульсный ток на транзисторе около 2 ампер, иначе транзистор выйдет из строя. Для проверки такого состояния включают шунт, при выключенной силовой схеме. Напряжение импульсов на шунте измеряют осциллографом на работающем генераторе. Основываясь на расчете, вычисляют значение тока.

Далее, проверяют силовую часть. Восстанавливают все цепи по схеме. Конденсатор отключают, вместо нагрузки применяют лампу. При подключении прибора напряжение при нормальной работоспособности прибора должно равняться 120 вольт. На осциллографе видно напряжение нагрузки импульсами с частотой, определенной генератором. Импульсы модулируются синусом напряжения сети. На сопротивлении R6 – импульсами выпрямленного напряжения.

При исправности устройства включают емкость С1, в результате напряжение повышается. При дальнейшем повышении размера емкости С1 доходит до 220 вольт. Во время этого процесса нужно контролировать температуру транзистора Т1. При сильном нагревании на небольшой нагрузке возникает опасность, что он не вошел в режим насыщения или не осуществилось полное закрытие. Тогда нужно сделать настройку создания импульсов. На практике такого нагрева не наблюдается.

В итоге, подключается нагрузка по номиналу, определяется емкость С1 такого значения, чтобы создать для нагрузки напряжение 220 вольт. Емкость С1 выбирают осторожно, с небольших значений, потому что повышение емкости резко повышает ток транзистора Т1. Амплитуду токовых импульсов определяют, если подключить осциллограф к резистору R6 по параллельной схеме. Импульсный ток не поднимется выше допускаемого для определенного транзистора. Если нужно, то ток ограничивают путем повышения значения сопротивления резистора R6. Оптимальным решением будет выбрать наименьший размер емкости конденсатора С1.

При данных радиодеталях прибор рассчитан на потребление 1 киловатта. Чтобы повысить мощность потребления, нужно применить более мощные силовые элементы ключа на транзисторе и выпрямителя.

При выключенных потребителях устройство расходует немалую мощность, учитываемую счетчиком. Поэтому лучше выключать этот прибор при отключенной нагрузки.

Принцип работы и конструкция полупроводникового генератора ВЧ

Генераторы высокой частоты выполнены на широко применяемой схеме. Различия генераторов заключаются в цепочке RС эмиттера, которая задает транзистору режим по току. Для образования обратной связи в цепи генератора от индуктивной катушки создают вывод клеммы. Генераторы ВЧ работают нестабильно на из-за влияния транзистора на колебания. Свойства транзистора могут измениться при колебаниях температуры и разности потенциалов. Поэтому образующаяся частота не остается постоянной величиной, а «плавает».

Чтобы транзистор не влиял на частоту, нужно уменьшить связь контура колебаний с транзистором до минимальной. Для этого нужно снизить размеры емкостей. На частоту оказывает влияние изменение нагрузочного сопротивления. Поэтому нужно между нагрузкой и генератором включить повторитель. Для подключения напряжения к генератору применяют постоянные блоки питания с небольшими импульсами напряжения.

Генераторы, сделанные по схеме, изображенной выше, имеют максимальные характеристики, собраны на . Во многих схемах генераторов ВЧ сигнал выхода снимается с контура колебаний через небольшой конденсатор, а также с электродов транзистора. Здесь нужно учесть, что вспомогательная нагрузка контура колебаний изменяет его свойства и частоту работы. Часто это свойство применяют для замера разных физических величин, для проверки технологических параметров.

На этой схеме показан измененный генератор высокой частоты. Значение обратной связи и лучшие условия возбуждения выбирают при помощи элементов емкости.

Из всего количества схем генераторов выделяются варианты с ударным возбуждением. Они действуют за счет возбуждения контура колебаний сильным импульсом. В итоге электронного удара в контуре образуются затухающие колебания по синусоидальной амплитуде. Такое затухание происходит из-за потерь в контуре гармонических колебаний. Скорость таких колебаний вычисляется по добротности контура.

Сигнал ВЧ на выходе будет стабильным в том случае, если импульсы будут иметь высокую частоту. Такой вид генераторов самый старый из всех рассматриваемых.

Ламповый генератор ВЧ

Чтобы получить плазму с определенными параметрами, необходимо подвести необходимую величину к разряду мощности. Для эмиттеров на плазме, работа которых основана на разряде высокой частоты, применяется схема подведения мощности. Схема изображена на рисунке.

На лампах преобразовывает энергию электрического постоянного тока в переменный ток. Главным элементом работы генератора стала электронная лампа. В нашей схеме это тетроды ГУ-92А. Это устройство представляет собой электронную лампу на четырех электродах: анод, экранирующая сетка, управляющая сетка, катод.

Сетка управления, на которую поступает сигнал высокой частоты малой амплитуды, закрывает часть электронов, когда сигнал характеризуется отрицательной амплитудой, и повышает ток на аноде, при положительном сигнале. Экранирующая сетка создает фокус электронного потока, увеличивает усиление лампы, снижает емкость прохода между сеткой управления и анодом в сравнении с 3-электродной системой в сотни раз. Это уменьшает выходные искажения частот на лампе при действии на высоких частотах.

Генератор состоит из цепей:

1. Цепь накала с питанием низкого напряжения.
2. Цепь возбуждения и питания сетки управления.
3. Цепь питания сетки экрана.
4. Анодная цепь.

Между антенной и выходом генератора находится ВЧ трансформатор. Он предназначен для отдачи мощности на эмиттер от генератора. Нагрузка контура антенны не равна величине отбираемой наибольшей мощности от генератора. Эффективность передачи мощности от каскада выхода усилителя к антенне может быть достигнута при согласовании. Элементом согласования выступает емкостный делитель в цепи контура анода.

Элементом согласования может работать трансформатор. Его наличие необходимо в разных согласующих схемах, потому что без трансформатора не осуществится высоковольтная развязка.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Основное предназначение высокочастотного генератора заключается в том, что он создает колебания электрического поля. Диапазон этих колебаний имеет довольно широкие границы: от нескольких десятков килогерц и до сотен мегагерц.

Общее описание устройства ВЧ

Большинством обычных людей этот прибор используется для остановки счетчика. Высокочастотный генератор действительно способен останавливать работу такой техники, создавая колебания. Кроме того, этот прибор можно также использовать в качестве питания для обычных бытовых устройств. Если говорить о мощностях, то выходное напряжение достигает 220 А, а мощность — 1 кВт. Также возможна замена некоторых элементов на более мощные. Если это сделать, то выходные характеристики высокочастотного генератора повысятся, и с его помощью станет возможно питать большее количество агрегатов или же несколько, но уже более мощных. Подключение же самого ВЧ осуществляется к обычной бытовой сети. Здесь важно отметить, что схема электрических проводов довольно проста, и изменять ее как-либо нет смысла. К тому же нет необходимости в использовании системы заземления для этого прибора. При подключении таких колебательных агрегатов в сеть они не полностью останавливают работу счетчика. Агрегат продолжает работать, но при этом ведется учет лишь 25 % от реального расхода электроэнергии.

Действие прибора

Если разобраться более подробно с работой высокочастотного генератора, то остановка техники происходит из-за того, что в схеме прибора используется конденсатор. Подключение осуществляется именно к этой детали, которая имеет заряд, полностью совпадающий с синусоидой напряжения, протекающего в сети. Осуществление заряда происходит посредством импульсов с высокой частотой. Таким образом, получается, что ток, который потребитель расходует из своей домашней сети, становится высокочастотным импульсом. Обычные же электронные счетчики, установленные в домах, характеризуются отсутствием чувствительности к такого рода колебаниям. Это означает, что учитывать расход тока импульсной формы агрегат будет с отрицательной погрешностью.

Описание схемы

Схема высокочастотного генератора характеризуется наличием определенных ключевых элементов. К ним относятся: выпрямитель, емкость, транзистор. Далее, если говорить о подключении конденсатора, то он последовательно включается в схему с выпрямителем. Это необходимо для того, чтобы во время того, как выпрямитель работает на транзистор, конденсатор мог заряжаться до того размера напряжения, которое имеется в сети.

Чаще всего пределом зарядки конденсатора в высокочастотном генераторе становится 2 кГц. Если говорить о напряжении, которое в данный момент присутствует на нагрузке и емкости устройства, то оно приближается к синусу на 220 В. Для того чтобы ограничить ток, протекающий через транзистор в то время, как заряжается емкость, в схеме имеется резистор, который подключается с каскадом ключа, используя последовательное соединение.

Особенности выполнения ВЧ

Генератор выполняется полностью на логических элементах. Он производит колебания или импульсы с частотой 2 кГц, а также с амплитудой в 5 Вольт. Имеется также такая характеристика, как сигнальная частота. Значение этого параметра определяется элементами С2 и R7. В стандартных схемах обозначения используют именно такой формат подписи. Свойства, которые дают эти элементы, могут применяться для того, чтобы настроить максимальную погрешность учета расхода энергии. За создание импульсов отвечают такие элементы, как Т2 и Т3 — транзисторы. Вместе их называют создателем импульсов. Эта деталь отвечает также за правильную работу транзистора Т1.

Такие устройства, как выпрямитель, трансформатор и другие используются в качестве небольшого блока питания. Основная задача — это поставка энергии для работы микросхемы с другими элементами. Такие небольшие блоки питания обычно рассчитаны на 36 В.

Высокочастотный генератор сигналов Г4-151

Основное предназначение такого генератора заключается в настройке, проверке, регулировке и испытаниях радиотехнических устройств. При помощи данного прибора можно обеспечить измерение амплитудно-частотной характеристики, чувствительности, избирательности и т. д. Кроме этого, использовать данную аппаратуру можно и в качестве источника сигнала, который работает с разными способами модуляции колебаний. Это может быть амплитудная, частотная или импульсная модуляция. Также возможно создание немодулированных колебаний. Чаще всего такое оборудование используют в поверочных органах, в мастерских по ремонту оборудования, в цехах или лабораториях.

Вывод информации у данного высокочастотного — это обычный цифровой код. Кроме этого, для удобства управления имеются аналоговые входы, позволяющие дистанционно регулировать все параметры аппарата.

Собственноручная сборка

Так как собирать реальную схему высокочастотного может быть трудно, имеется несколько упрощенный вариант сборки. В таком случае вместо транзистора в схеме будет использоваться элемент с отрицательным сопротивлением. Еще такие элементы довольно часто называют усилительными. Если говорить совсем простыми словами, то ток на выходе таких приборов всегда больше, чем ток на их входе.

К входу такого прибора подключается колебательный контур. Далее очень важно с выхода этого же усилителя через обратную связь необходимо подключить его к этому же колебательному контуру. Соединив схему таким образом, получите следующий результат. На вход поступает ток определенного значения, проходя через усилительный элемент, он увеличивается, чем подпитывает контурный конденсатор. При помощи обратной связи уже усиленный ток возвращается снова на вход в схему, где опять усиливается. Такой круговой процесс происходит постоянно. Именно он и вызывает незатухающие колебания внутри генератора.

Ламповый ВЧ

Одна из разновидностей ге нераторов сигналов высокочастотных — это ламповые устройства. Такие приборы используют для того, чтобы получать плазму с нужными параметрами. Для этого нужно подвести определенный разряд к мощности устройства. У таких приборов ключевыми элементами являются эмиттеры, работа которых основывается на принципе подведения мощности.

Еще одним важным элементом для работы ламповых ВЧ стали усилители мощности. Эти детали, установленные на лампах, используются для того, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный. Естественно, что эксплуатация лампового генератора невозможна без самой лампы. Использовать можно различные элементы. Довольно распространенным стал тетрод ГУ-92А. Данная деталь является электронной лампой, для работы которой используется четыре элемента: анод, катод, экранирующая и управляющая сетки.

РадиоМир 2008 №9

Предлагаемый ВЧ-генератор является попыткой заменить громоздкий промышленный Г4-18А более малогабаритным и надёжным прибором. Обычно при ремонте и налаживании КВ-аппаратуры необходимо «уложить» КВ-диапазоны с помощью LC-контуров, проверить прохождение сигнала по ВЧ- и ПЧ-тракту, настроить отдельные контура в резонанс и т.д. Чувствительность, избирательность, динамический диапазон и другие важные параметры КВ-устройств определяются схемотехническими решениями, так что для домашней лаборатории не обязательно иметь многофункциональный и дорогой ВЧ-генератор. Если генератор имеет достаточно стабильную частоту с «чистой синусоидой», значит, он подходит радиолюбителю. Конечно, считаем, что в арсенал лаборатории также входят частотомер, ВЧ-вольтметр и тестер. К сожалению, большинство испробованных мной схем ВЧ-генераторов КВ-диапазона выдавало очень искажённую синусоиду, улучшить которую без неоправданного усложнения схемы не удавалось. ВЧ-генератор, собранный по приведённой на рис.1 схеме, зарекомендовал себя очень хорошо (получалась практически чистая синусоида во всём КВ-диапазоне). За основу взята схема из . В моей схеме вместо настройки контуров варикапом применён КПЕ, а индикаторная часть схемы не используется.

Рис.1
Схема ВЧ-генератора

В данной конструкции использован конденсатор переменной ёмкости типа КПВ-150 и малогабаритный переключатель диапазонов ПМ (11П1Н). С данным КПЕ (10…150 пФ) и катушками индуктивности L2…L5 перекрывается участок КВ-диапазона 1,7…30 МГц. По ходу работы над конструкцией были добавлены ещё три контура (L1, L6 и L7) на верхний и нижний участки диапазона. В экспериментах с КПЕ ёмкостью до 250 пФ весь КВ-диапазон перекрывался тремя контурами. ВЧ-генератор собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и размерами 50×80 мм (рис.2). Дорожки и монтажные «пятачки» вырезаны ножом и резаком. Фольга вокруг деталей не удаляется, а используется вместо «земли». На рисунке печатной платы для наглядности эти участки фольги условно не показаны. Конечно, можно изготовить и печатную плату, приведённую в .

Рис.2
Плата

Вся конструкция генератора вместе с блоком питания (отдельная плата со стабилизатором напряжения на 9 В по любой схеме) размещена на дюралевом шасси и помещена в металлический корпус подходящих размеров. Я использовал кассету от старой аппаратуры с размерами 130x150x90 мм. На переднюю панель выводятся ручка переключателя диапазонов, ручка настройки КПЕ, малогабаритный ВЧ-разъём (50-Омный) и светодиодный индикатор включения в сеть. При необходимости можно установить регулятор выходного уровня (переменный резистор сопротивлением 430. ..510 Ом) и аттенюатор с дополнительным разъёмом, а также проградуированную шкалу. В качестве каркасов катушек контуров использованы унифицированные секционные каркасы СВ и ДВ диапазонов от устаревших радиоприёмников. Количество витков каждой катушки зависит от ёмкости используемого КПЕ и первоначально берется «с запасом». При налаживании («укладке» диапазонов) генератора часть витков отматывается. Контроль ведётся по частотомеру. Катушка индуктивности L7 имеет ферритовый сердечник М600-3 (НН) Ш2,8х14. Экраны на катушки контуров не устанавливаются. Намоточные данные катушек, границы поддиапазонов и выходные уровни ВЧ-генератора приведены в таблице.

№№ п/п	Диапазон, МГц	Катушка	Количество витков	Провод (диаметер, мм)	Каркас, сердечник	Выходной уровень, В
1	80…30	L1	5	ПЭВ-2 (1,0)	Бескаркасная диаметром 6 мм. L=12 мм	0,4…0,6
2	31…16	L2	12	ПЭВ-2 (0,6)	Керамический диаметром 6 мм, L=12 мм	1,1…1,2
3	18…8	L3	3×15	ПЭЛ (0,22)	Унифицированный 3-секционный	1,5…1,6
4	8,1…3,6	L4	3×35	ПЭЛ (0,22)	-=-	1,7…1,9
5	3,8…1,7	L5	3×55	ПЭЛ (0,22)	-=-	1,9…2,0
6	1,75…0,75	L6	3×75	ПЭЛ (0,22)	-=-	1,8…2,2
7	1,1…0,46	L7	4×90	ПЭЛ (0,15)	Унифицированный 4-секционный	1,7…2,2

В схеме генератора, кроме указанных транзисторов, можно применить полевые КП303Е(Г), КП307 и биполярные ВЧ-транзисторы BF324, 25С9015, ВС557 и т. д. Блокировочные ёмкости желательно использовать импортные малогабаритные. Конденсатор связи С5 ёмкостью 4,7…6,8 пФ — типа КМ, КТ, КА с малыми потерями по ВЧ. В качестве КПЕ очень желательно использовать высококачественные (на шарикоподшипниках), однако они дефицитны. Более доступны регулировочные КПЕ типа КПВ с максимальной ёмкостью 80…150 пФ, но они легко ломаются и имеют заметный «гистерезис» при вращении вперёд и назад. Тем не менее, при жёстком монтаже, качественных деталях и прогреве генератора в течение 10…15 минут можно добиться «ухода» частоты не более 500 Гц в час на частотах 20…30 МГц (при стабильной температуре в помещении). Форма сигнала и выходной уровень изготовленного ВЧ генератора проверялись по осциллографу С1-64А. На заключительном этапе наладки все катушки индуктивности (кроме L1, которая припаяна одним концом к корпусу) закрепляются клеем вблизи переключателя диапазонов и КПЕ.

Литература:
1. Коротковолновый ГИР — Радио, 2006, №11, С.72.

А.ПЕРУЦКИЙ, г. Бендеры, Молдова.

СХЕМЫ «НЕ ПО ПРАВИЛАМ»

ЮТ 1985 №5

Транзисторы вошли в практическую радиоэлектронику уже тридцать с лишним лет назад, но и сегодня они все еще преподносят исследователям сюрпризы. Вот один из них.

Полупроводниковые генераторы, разработанные харьковским изобретателем Е. П. Максимчуком, по всем правилам схемотехники работать не должны: необычайно малы напряжения питания транзисторов. Но они работают. Работают вопреки отсутствию убедительного теоретического объяснения. Убедиться в этом вы можете сами.

На рисунке приведена схема полевого проволочного телеграфа для игры «Зарница». Основа её -генератор, собранный на транзисторе V1. Выходное напряжение генератора без нагрузки достигает 80 В при напряжении питания всего лишь 0,2-0,3 В. Это одна из особенностей схемы: как известно «по науке», для работы транзистору обычно необходимо напряжение питания в несколько вольт (полуторавольтовый источник питания в данном случае выбран только потому, что сухой элемент или аккумулятор с напряжением питания в доли вольта трудно найти). Другая, не менее удивительная особенность этой схемы — необычное включение транзистора: между его базой и коллектором нет привычного сопротивления, задающего транзистору смещение. После подключения наушников (их сопротивление должно быть не ниже 1 кОм) амплитуда сигнала падает до 30В. Этого напряжения вполне достаточно для громкого звукового сигнала. Схема может работать до полного разряда элемента.

Трансформатор Тр1 имеет два обмотки, намотанные на броневом ферритовом сердечнике с магнитной проницаемостью 2000, диаметром 13 мм. Обмотка 1 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,13 мм; обмотка 2 — 20 витков того же провода диаметром 0,3 мм.

Поговорим еще немного о возможностях применения подобной «неправильной» схемы.

Например, этим генератором можно проверять работоспособность трактов средневолновых и длинноволновых радиоприемников. Спектр импульсного сигнала с периодом звуковой частоты достаточно широк и определяется на низких частотах периодом, а на высоких — длительностью импульса и его фронтов. В результате практически оказывается перекрытым диапазон частот от 1000 Гц до 1,5 МГц. Таким образом, можно собрать «щуп-генератор», который позволит оперативно исследовать работоспособность как НЧ, так и ВЧ — тракта приемника. Поскольку напряжение холостого хода на выходе генератора довольно высоко (80-100В), нет необходимости подключать его к антенне непосредственно. Достаточно лишь поднести щуп к антенному гнезду или к ферритовой антенне. Поскольку полоса излучаемых частот очень широка, ни о какой настройке приемника говорить не приходится. Если возникнет необходимость снизить напряжение генератора, достаточно будет нагрузить его сопротивлением примерно в 1 кОм, предусмотрев делитель напряжения (см. рис.). Коэффициент деления можно выбрать любым по необходимости. Следует лишь соблюсти одно условие: Rl + R2>= 1 кОм.

Следует отметить еще одну особенность работы транзистора в «неправильном» режиме: частота сигнала очень сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот эффект можно использовать для регистрации температуры, используя транзистор как датчик. Изменение периода колебаний в зависимости от температуры происходит почти линейно, причем чувствительность такого термометра достаточно высока.

Транзистор в режиме низковольтного питания можно применять также как генератор непрерывных гармонических колебаний и в диапазоне высоких частот — для этого придется использовать сверхвысокочастотные (СВЧ) транзисторы. На рисунке — пример такой схемы на транзисторе КТ904А. Частота генерации такой схемы при L1=0,62 мкГн и L2=1,32 мкГн будет лежать в пределах 20 МГц. Сигнал на выходе генератора гармонический, и если исключить температурное воздействие, то стабильность этого генератора будет достаточно высокой: не хуже 10^-4 в течение 1 часа. При напряжении питания 0,5-0,7В с него можно получить амплитуду гармонического колебания высокой частоты около 6 В при нагрузке 3,6-5,1 кОм. Генератор можно согласовать и на низкоомиую нагрузку (скажем, 51 Ом), но при этом возрастет ток потребления от источника питания, который может доходить до 50 и более мА. Амплитуда выходного напряжения при этом может составлять около 2 В.

Такой генератор можно использовать в качестве задающего генератора фиксированной частоты в передающих устройствах различных радиоуправляемых моделей. Преимущество этого генератора перед обычным в том, что его можно жестко застабилизиро-вать по питанию, от изменения которого генератор практически не будет зависеть. Только имейте в виду, что эксплуатация приёмно-передающих радиоустройств независимо от их назначения требует соответствующего разрешения Государственной инспекции электросвязи.

Разумеется, приведенные схемы не исчерпывают возможности применения транзистора в режиме работы с необычно малым напряжением питания.

Инженер В. МИНСТЕР.

ГЕНЕРАТОР ВЧ С НИЗКОВОЛЬТНЫМ ПИТАНИЕМ

Радиоконструктор 2002 №1

Особенность этого генератора в том, что при напряжении питания 0,5-1,5 В он способен выдавать высокочастотный гармонический сигнал на нагрузке 50 Ом мощностью до 0,06 Вт, потребляя, при этом, ток около 50 mA и обеспечивая стабильность частоты не хуже 10^-4 в час.

Его можно использовать в качестве основы для различных миниатюрных пультов радиоуправления системами сигнализации.

При индуктивностях катушек, указанных на схеме, он генерирует на частоте около 27 Мгц.

Более точно вывести его на нужную частоту можно, выполнив подстройку индуктивностей катушек по методу последовательных приближений, так чтобы на нужной частоте, при нужном напряжении питания он обеспечивал максимальную выходную мощность.

BACK

Генератор на транзисторах — Справочник химика 21

    Основным элементом потенциостата является усилитель постоянного тока с преобразованием постоянного тока в переменный на входе и обратным преобразованием на выходе усилителя. Преобразование на входе осуществляется генератором (транзистор Ti), колебательный контур которого состоит из катушки индуктивности Li и емкостей стабилитронов (Дг—Дз), работающих как электрически управляемые конденсаторы-вари-конды. Напряжение разбаланса изменяет емкость стабилитронов и амплитуду генерируемого транзистором напряжения. Таким образом, на входе усилителя происходит преобразование сигнала рассогласования в соответствующее значение амплитуды генерируемого напряжения. Входное сопротивление преобразователя не ниже 10 ом. Усиление напряжения генерации про- [c.213]









    Другим типичным режимом работы транзисторов является импульсный (ключевой) режим, когда требуется получить скачки тока или напряжения от минимального до максимального значения. В этом режиме, за исключением моментов скачка (переключения), транзистор находится в одном из двух устойчивых состояний — в закрытом состоянии, характеризуемым практически нулевым выходным током /к (точнее, тепловым током /о коллекторного р-п-перехода) и максимальным напряжением Е, либо в открытом (насыщенном) состоянии с максимумом тока /к и минимумом напряжения (точка А). Такой режим работы широко используется в генераторах импульсных напряжений, в цифровых логических и запоминающих устройствах ЭВМ, в электронных переключателях.  [c.30]

    Полупроводниковые генераторы СВЧ-колебаний [14, 15] используют в качестве активных элементов следующие полупроводниковые приборы лавинно-пролетные диоды, диоды Ганна, туннельные диоды, параметрические приборы, СВЧ-транзисторы и др. Полупроводниковые генераторы имеют общеизвестные преимущества [c.110]

    Рассмотрим кратко принцип действия и построения СВЧ-гене-раторов, типичных для средств радиоволнового неразрушающего контроля. В состав каждого из таких генераторов входят (рис. 4.3, 4.4) активный элемент, поддерживающий СВЧ-колебания (диод, транзистор, клистрон или др.) резонансная система Р, определяющая частоту СВЧ-колебаний (резонатор, отрезок волновода или длинной линии и т. д.), и стабилизированный блок питания СБП, создающий одно или несколько напряжений постоянного, переменного или импульсного напряжения. Помимо этих основных блоков в генераторе может быть модулятор МЛ, изменяющий амплитуду колебаний, и блок управления частотой колебаний механическим или электрическим путем БУЧ.  [c.111]

    К третьей группе СВЧ-генераторов относятся полупроводниковые приборы на базе СВЧ-транзисторов. Диапазон генерируемых частот составляет единицы ГГц. Перестройка частоты осуществляется подбором индуктивности и сопротивлений в цепях питания. Основными преимуществами являются малое значение питающих напряжений и токов и возможность конструктивного исполнения в микрополосковых линиях. [c.426]

    Пилообразное напряжение приложено к переходу база — эмиттер усилителя-формирователя (транзистор Гг), на коллекторе которого выделяются прямоугольные импульсы. Эти импульсы через разделительную емкость С5 поступают на вход ждущего блокинг-генератора. Запускающий импульс блокинг-генератора открывает симистор Ди, в результате чего возникает напряжение на нагрузке. [c.100]

    При подаче напряжения сети 220 В на вход питание поступает на трансформатор ТРу и выпрямитель Д1—Д4-При замкнутом контакте Ру-2 конденсатор Су заряжается до 10 В от выпрямителя Дз. Выпрямитель Дэ—Дю подает положительные полуволны частотой 100 Гц на базу транзистора Ту (рис. 2-6,а), который с конденсатором i образует генератор пилообразного напряжения (рис. 2-6,6). [c.103]

    Прямоугольные импульсы передним фронтом запускают блокинг-генератор, собранный на транзисторе Г4 и на импульсном трансформаторе ГРг- [c.104]

    Для анализа технических продуктов применяют реактивы с маркой чда , в которых примеси могут быть в количестве от 10 5 до 0,4%. Аналитические работы при научных исследованиях требуют еще более чистых реактивов — марки хч , где содержание примесей должно быть в пределах от 5-10 до 5-10 2%. До последнего времени такая степень чистоты вполне удовлетворяла химиков-аналитиков и производственников. Современная техника предъявляет высокие требования к чистоте новых материалов, применяющихся в производстве транзисторов, квантовых генераторов, топливных элементов счетно-решающих устройств и т. д. Некоторые материалы должны иметь не более 1 атома примесей на 10 атомов основного вещества. Возникла необходимость иметь особо чистые вещества оч , в которых не должно быть примесей больше 10 %. [c.6]

    Нарушение линии блокировки переводит транзистор Т1 в режим отсечки коллекторного тока, в результате чего реле РЗ обесточивается и выдает своими контактами сигнал тревоги на пульт централизованного наблюдения. Одновременно реле РЗ включает релаксационный генератор и реле выдержки времени звукового сигнала тревоги. Сигнальная лампа, подключенная к прибору, загорается пульсирующим светом, а длительность звучания звукового сигнализатора, определяемая реле выдержки времени, составляет 1,5 ,5 мин. [c.15]

    Полупроводниковый триод (транзистор) используется в преобразователе как генератор переменного напряжения, которое трансформируется в высокое напряжение с последующим умножением и выпрямлением. Преобразователь с полупроводниковым триодом (рис. 3. 14) работает следующим образом. [c.123]

    В качестве средств регулирования генераторов НД-5000/2500 использованы электромашинные усилители ЭМУ-25 и для генераторов НД-1500/750, НД-1000/500— выходные блоки на мощных полупроводниковых приборах или магнитных усилителях. Устройство осуществляет также сигнализацию отклонений и отсчет времени процесса нанесения покрытий. Конструктивно комплекс автоматических приборов оформлен в виде трех самостоятельных блоков—реверсирования, в котором применены транзисторы, регулирования средней плотности тока и реле времени, а также управляемого источника тока для возбуждения генератора, питающего ванну. Задающей частью для реверсирования служит несимметричный мультивибратор на двух транзисторах. Реле времени представляет ионное реле с регулируемой длительностью импульсов. От импульсного реле работает шаговый искатель, щетка которого, совершив полный оборот, отключает и дает сигнал об окончании процесса. 202 [c.202]

    Для ионных счетчиков и фотоумножителей требуются высокие напряжения при малом токе (несколько киловольт при токе менее чем 1 мА). Эти требования могут быть удовлетворены при использовании генератора (который обсуждается ниже), дающего переменный ток с частотой в несколько сотен килогерц. Напряжение на выходе можно очень сильно увеличить применением трансформатора с воздушным сердечником и выпрямителя. Требования к фильтрам при такой частоте легко удовлетворяются. Сейчас созданы генераторы на двух мощных транзисторах с трансформатором и выпрямителем в одном корпусе. [c.559]

    Ультразвуковые генераторы на транзисторах конструируют как по схеме с независимым возбуждением, так и но схеме с самовозбуждением каждый каскад усиления таких генераторов работает в режиме переключения. При мощности 50—100 вт используют двухтактную схему, [c.67]

    В годы второй мировой войны в связи с потребностями радиолокационной техники были разработаны детекторы из германия и кремния. Исследование этих полупроводниковых материалов привело американских ученых Бардина и Браттейна в 1948 г. к созданию транзистора, теория которого была разработана В. Шокли. С этого времени начинается промышленный выпуск многих типов полупроводниковых приборов и, в первую очередь, диодов,, усилительных триодов, мощных выпрямителей, индикаторов излучения, а также преобразователей световой и тепловой энергии в электрическую. За последние годы на основе полупроводников созданы магниточувствительные приборы, измерители механических деформаций, излучатели света и в том числе квантовые генераторы — лазеры, позволяющие получать направленный луч света высокой интенсивности. Одним из весьма перспективных направлений является использование полупроводников в качестве управляемых катализаторов химических реакций. [c.10]

    Генераторы этого типа дают короткие импульсы с большой скважностью. Их недостатком является низкий КПД 30—40%), что объясняется большими потерями в токоограничивающих резисторах 2. Длительность и частота импульсов зависят от емкости и сопротивления контура и могут регулироваться лишь крупными ступенями. Более гнбш схемы, в которых начало разряда обусловливается работой специального коммутирующего устройства, нормально запирающего разрядную цепь и отпирающего ее в нужное время (рис. 9.6). Таким путем можно получать короткие импульсы большой мощности и большой скважности, но с высокой частотой следования, обеспечивающие большую производительность при высоком классе чистоты обрабатываемой поверхности. В качестве коммутирующих элементов могут служить тиратроны, электронные лампы, тиристоры и транзисторы. [c.367]

    ИНДИЯ АНТИМОНИД InSb, серые крист, с металлич. блеском Гпл 546 °С в воде и орг. р-рителях не раств. Получ. сплавлением In со Sb. Полупроводниковый материал для детекторов ИК излучений, фотоэлементов, датчиков эффекта Холла, сверхвысокочастотных транзисторов. ИНДИЯ АРСЕНИД InAs, темно-серые крист, с металлич. блеском ( л 943 °С, не раств. в воде и орг. р-рителях. Получ. сплавлением In с As. Полупроводниковый материал для фотоэлементов, датчиков эффекта Холла, детекторов ИК излучений, термоэлектрич. генераторов, сверхвысокочастотных транзисторов. [c.220]

    Электрические цепи, из которых состоит то или иное функциональное электронное устройство (усилители, генераторы, аналоговые и цифровые преобразователи электрических сигналов), в свою очередь состоят из соответствующих элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивных катушек, диодов, транзисторов, источников электрической энергии и т. п.). Цепи и устройства могут изготавливаться в едином технологическом цикле и представлять собой отдельную неделимую конструкцию — аналоговую или цифровую интегральную микросхему. Следует заметить, что термин схема , изначально означавший графическое изображение электрической цепи или устройства, часто отождествляют с самой цепью или устройством, особенно в микроэлектронике. В современной электронике под элементами электроннсЗй схемы подразумевают и интегральные микросхемы, состоящие из определенного количества относительно простых элементов, а также большие и сверхбольшие интегральные микросхемы — БИС и СБИС, которые могут содержать до 10 и более элементов. [c.22]

    При замыкании контактов ТК, транзистор У8 закрывается, базовая цепь однопереходиого траизисюра обесточивается, генератор прекращает свою работу, и тиристор отключает нагрузку отцепи переменного тока. Ток, проходящий через замкнутые контакты ТК, при этом определяется наиряжеинеы питания схемы управления и величиной суммы сопротивлений + R3 (около 0. 2 мА). Питание схемы управления осуществляется от сети переменного тока через выпрямитель на диоде У6, стабилизатор иа рези сторе Н8, стабилитроне М7 и сглаживающем конденсаторе С/. [c.161]

    Схема с полевыми транзисторами имеет в частности то преимущество, что выключатель, в противоположность тиристорным нли тиратронным схемам, в определенный момент времени может быть снова разомкнут. Можно, например, после по-> тупления эхо-сигналов снова сделать излучатель (передатчик) высокоомным. Имеется также возможность повысить к.п.д. схемы, если отключать излучатель точно в тот момент, когда ко- лебательный элемент заканчивает первую половину волны своего механического колебания ( Square Wave Puiser — генератор прямоугольных импульсов). Благодаря этому удается избежать того, что схема излучателя снова отнимает энергию от колебательного элемента во время последующих периодов колебания. [c.207]

    Усилительное устройство для контактных термометров типа УКТ-4У2 по принципу действия представляет собой тиристорный выкл10чат( ль (рис. 10). После подачи питания на устройство При разомкнутых контактах ТК транзистор Уй открыт отрицательным потенциалом, подаваемым на его базу через резистор Rl. Генератор, состоящий КЗ однопереходно10 Транзистора резисторов Н2, Н4, К5 и конденсатора С2, включается в работу и генерирует импульсы с частотой порядка 7.5 кГц. Эти импульсы открывают тиристоры, осуществляя теы самым подключение нагрузки к цепи переменного тока. Контакты ТК при этом находятся под напряжением. [c.161]

    Арсенид индия 1пАз тоже применяется в инфракрасных детекторах, а также в приборах для измерения напряженности магнитного ноля. Для производства квантовых генераторов, солнечных батарей, транзисторов и других приборов перспективен и фосфид индия. Однако получить это соединение очень трудно оно плавится при 1070° С и одновременно разлагается. Избежать этого можно только создав в реакторе большое (порядка десятков атмосфер) давление паров фосфора. [c.38]

    Первый электрический прибор, сравнимый по точности с лучшими оптическими детекторами, был описан Гордоном и др. [34]. Эти авторы, по существу, использовали кондуктометрический метод, в котором измеряли на переменном токе сопротивление в канале, где движется граница, с помощью восьми небольших платиновых полосок (толщиной 0,01 мм и шириной 1,0 мм), впаянных в противоположные концы канала. В конструкцию ячейки, аналогичной изображенной на рис. 9,6, для изоляции проводов, идущих к микроэлектродам-зондам, от земли были внесены заметные усложнения. Для регистрации сопротивления между микроэлектродами-зондами применяли довольно простую цепь переменного тока, схематически представленную на рис. 14. Ячейку изолировали от остальной части электрической схемы двумя большими конденсаторами и емкостью 0,02 мкФ, что позволяет проводить измерения с помощью переменного тока, не прерывая постоянный. Генератор колебаний с частотой 20 кГц дает на переменном сопротивлении напряжение 1 В. Падение напряжения на фиксированном сопротивлении усиливается и после выпрямления транзистором Т регистрируется самописцем фирмы «Эстер-лайн-Энгус с пружинным приводом. Установлено, что величина Дс, определенная по выходному сигналу в соответствии с анализом эквивалентной схемы, завышена на 10%. Это обусловлено, по-видимому. [c.103]

    Зистор fi замкнут, то ключ (составной транзистор Tz—Т з) разомкнут и конденсатор заряжается током базы транзистора Т . В результате повышения напряжения на конденсаторе Сх транзистор Т запирается, что приводит к открытию составного транзистора Гг— (ключ замыкается). Схема удерлшвается в этом положении некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора С1, так как положительный потенциал заряженного конденсатора прикладывается к базе транзистора Ти оставляя его в закрытом состоянии. Конденсатор С1 разряжается через транзистор Г4, сопротивление которого зависит от величины выходного напряжения. При возрастании выходного напряжения сопротивление транзистора Т , уменьшается, при уменьшении выходного напряжения — увеличгшается, что приводит к изменению скорости разряда конденсатора, а следовательно, и времени открытого состояния ключа, так как при разряде конденсатора С1 снимается запирающее напряжение с базы транзистора Ти Это приводит к его открытию и соответственно к закрытию составного транзистора Гг—Гз (ключ размыкается). Дальше все повторяется, причем в зависимости от величины выходного напряжения меняется время открытого состояния составного транзистора, что приводит к поддержанию выходного напряжения на заданном уровне. Так как приведенная схема не имеет специального задающего генератора, то частота работы ключа колеблется в широких пределах. [c.88]

    Генератор пилообразного напряжения собран на транзисторе на базу которого подаются положительные полуволны напряжения частотой 100 Гц (рис. 2-39,а). При действии положительной полуволны транзистор T закрыт, при этом происходит заряд конденсатора С1 через резистор Кз- В момент времени tl (при переходе синусоиды через О) транзистор открывается и конденсатор С разряжается через переход коллектор— эмиттер. Образующееся пилообразное напряжение (рис. 2-39,6) подается на формирователь-усилитель синхронизирующих импульсов, собранный на транзисторах и Т3. Кроме пилообпазного нацряже-10 . 147 [c.147]

    При снижении напряжения ниже 2 В УКН обесточивает СН, и он прекращает работу. При нормальном входном напряжении на выходе СН обеспечивается напряжение порядка 1,85 В с точностью 0,05 В. Наличие напряжения на выходе СН определяется по свечению зеленого светодиода, включенного параллельно выходу. Стабилизированным напряжением постоянного тока питаются датчик Д и преобразователь напряжения ПН. Датчик, как и все термокаталитические датчики, состоит из реакционной камеры, внутри которой помещены рабочий и компенсационный чувствительные элементы, и мостовой измерительной схемы, плечами которой являются спирали чувствительных элементов. Выходной сигнал датчика, пропорциональный концентрации метана, поступает на усилитель постоянного тока УПТ, откуда после усиления подается на устройство формирования команд УФК. Питание УПТ и УФК осуществляется от ПН, представляющего собой одно-тактный генератор звуковой частоты, собранный на одном транзисторе и трансформаторе. Невы-прямленное повышенное выходное напряжение ПН служит источником напряжения для звуковой и световой сигнализации ЗСС, а выпрямленное, сглаженное и отстабилизированное напряжение — для питания УПТ и УФК. В УФК формируются следующие команды команда на включение звуковой, световой аварийной сигнализации и отключение машины при достижении ПДК метана. В этом случае включение машины при помощи кнопки [c.764]

    Применение полевых транзисторов позволило создать импульсные генераторы, преобразующие входные сигналы напряжением от 1 мкВ до 2 В точно в частотный диапазон 1 Гц — 2 МГц. Наименьшие доступные измерению площади составляли 1 мкВ-с, а наибольшие расчетные значения для счетчика— 10 —10 мкВ-с в 7 или 8 счетных декадах либо в полуло- [c.422]

    Генератор на б—10 Мгц для возбуждения колебаний в кварцевой пластинке собран на трех транзисторах типа П414 и П416А по осцилляторной схеме Монтаж схемы генератора возбуждения выполнен печатным способом. Печатная плата заключена в закрытый экран из дуралюминия. На верхней торцовой стенке экрана расположены тумблер для подключения питающего напряжения и два высокочастотных разъема, один из которых служит для присоединения в схему кварцевой пластинки, находящейся в рабочей камере, а другой — для подачи выходного сигнала от кварцевого резонатора на вход измерителя частоты. В качестве последнего использован кварцевый частотомер-калибратор марки 41-5 с погрешностью измерения частоты при использовании основного кварцевого генератора, равной +5 -10 3//С за 15 суток, но не лучше +1 -10 fx dz (- — коэффициент кра гности сравниваемых частот по фигурам Лиссажу). Для повышения стабильности работы возбуждающего генератора последний был помещен в камеру водяного термостата, вода из которого одновременно используется и для температурной стабилизации кварцевой пластинки в рабочей камере с точностью Г. [c.161]

    Триггеры и генераторы колебаний. Электронное пороговое устройство (с двумя устойчивыми состояниями выходного сигнала) называют триггером. Так,-в триггере Шмитта (рис. 41, а) положительная обратная связь осуществляется через сопротивление Яа- При отсутствии ВХОДНОГО сигнала или малой его величине транзистор Т1 закрыт, а Т2 открыт. При подаче на вход Т1 достаточно большого отрицательного сигнала Усраб транзистор Т1 начнет открываться, что приведет к уменьшению напряжения на его коллекторе. Транзистор Т2 при этом начнет запираться, причем уменьшение его коллекторного тока в,ызо-вет уменьщение падения напряжения на сопротивлении Яэ- Это приведет к уменьшению потенциала эмиттера Т1, что, в свою очередь, (из-за увеличения напряжения между базой и эмиттером) еще более его откроет. Процесс будет развиваться лавинообразно, и очень скоро Т1 окажется полностью открытым, а Т2 полностью закрытым. Таким образом, выходное напряжение триггера /вых скачкообразно увеличится. При дальнейшем увеличении /вх состояние триггера не изменится. [c.84]

    Постоянная составляющая тока линии через сглаживающий фильтр Е6, С4, Н7 поддерживает транзистор Т1 узла контроля в насьш1енном состоянии. Электромагнитные реле РЗ, Р4, находятся под током, релаксационный генератор и реле выдержки времени отключены, а сигнальная лампа, подключенная к прибору, горит неполным накалом. [c.13]

    ЛЯЮТ к ней с противоположных сторон металлические электроды. Если через эти электроды подвести к пластинке элект роэнергию, то она будет колебаться с характеристической частотой. Температурный коэффициент расширения кристаллического кварца очень невысок, поэтому частота генератора, изготовленного из надлежащим образом вырезанной пластинки, почти не зависит от температуры. Диапазон частот таких генераторов от 10 кГц до 50 МГц. Кварцевые генераторы обычно изготавливают с одним транзистором (рис. 27-23). ОУ используются редко из-за ограниченных возможностей в области высоких частот. [c.571]

    Выпрямители Варакгоры Туннельные диоды Лавинопролетные диоды Биполярные транзисторы Полевые транзисторы Генераторы Ганна Акустические усилители Датчики Холла Источники света, светодиоды [c.155]

Стабильный генератор вч. LC-генераторы на полевых транзисторах

Радиолюбителям необходимо получать различные радиосигналы. Для этого необходимо наличие нч и вч генератора. Зачастую такой тип приборов называют генератор на транзисторе за его конструктивную особенность.

Дополнительная информация.
Генератор тока – это автоколебательное устройство, созданное и используемое для появления электрической энергии в сети или преобразования одного вида энергии в другой с заданной эффективностью.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

• по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
• по типу выдаваемого сигнала;
• по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

• 30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
• 300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
• 3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
• более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

• синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
• функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
• генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

• RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
• LC – основная область применения – высокие частоты;
• Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Изображение на электрических схемах

Для начала рассмотрим получение синусоидального типа сигнала. Самый известный генератор на транзисторе такого типа – генератор колебаний Колпитца. Это задающий генератор с одной индуктивностью и двумя последовательно соединёнными ёмкостями. С помощью него производится генерация требуемых частот. Оставшиеся элементы обеспечивают требуемый режим работы транзистора на постоянном токе.

Дополнительная информация.
Эдвин Генри Колпитц – руководитель отдела инноваций «Вестерн Электрик» в начале прошлого века. Был пионером в разработке усилителей сигнала. Впервые произвёл радиотелефон, позволяющий разговаривать через Атлантику.

Также широко известен задающий генератор колебаний Хартли. Он, как и схема Колпитца, достаточно прост в сборке, однако требуется индуктивность с отводом. В схеме Хартли один конденсатор и две последовательно соединённые катушки индуктивности производят генерацию. Также в схеме присутствует дополнительная ёмкость для получения плюсовой обратной связи.

Основная область применения вышеописанных приборов – средние и высокие частоты. Используют для получения несущих частот, а также для генерации электрических колебаний малой мощности. Принимающие устройства бытовых радиостанций также используют генераторы колебаний.

Все перечисленные области применения не терпят нестабильного приёма. Для этого в схему вводят ещё один элемент – кварцевый резонатор автоколебаний. В этом случае точность высокочастотного генератора становится практически эталонной. Она достигает миллионных долей процента. В принимающих устройствах радиоприёмников для стабилизации приёма применяют исключительно кварц.

Что касается низкочастотных и звуковых генераторов, то здесь есть очень серьёзная проблема. Для увеличения точности настройки требуется увеличение индуктивности. Но увеличение индуктивности ведёт к нарастанию размеров катушки, что сильно сказывается на габаритах приёмника. Поэтому была разработана альтернативная схема генератора Колпитца – генератор низких частот Пирса. В ней индуктивность отсутствует, а на её месте применён кварцевый резонатор автоколебаний. Кроме того, кварцевый резонатор позволяет отсечь верхний предел колебаний.

В такой схеме ёмкость не даёт постоянной составляющей базового смещения транзистора дойти до резонатора. Здесь могут формироваться сигналы до 20-25 МГц, в том числе звуковые.

Производительность всех рассмотренных устройств зависит от резонансных свойств системы, состоящей из емкостей и индуктивностей. Отсюда следует, что частота будет определена заводскими характеристиками конденсаторов и катушек.

Важно!
Транзистор – это элемент, произведённый из полупроводника. Имеет три вывода и способен от поданного входного сигнала небольшой величины управлять большим током на выходе. Мощность элементов бывает разная. Используется для усиления и коммутации электрических сигналов.

Дополнительная информация.
Презентация первого транзистора была проведена в 1947 г. Его производная – полевой транзистор, появился в 1953г. В 1956г. за изобретение биполярного транзистора была вручена Нобелевская премия в области физики. К 80-м годам прошлого века электронные лампы были полностью вытеснены из радиоэлектроники.

Функциональный транзисторный генератор

Функциональные генераторы на транзисторах автоколебания изобретены для производства методично повторяющихся сигналов-импульсов заданной формы. Форма их задаётся функцией (название всей группы подобных генераторов появилось вследствие этого).

Различают три основных вида импульсов:

• прямоугольные;
• треугольные;
• пилообразные.

Как пример простейшего нч производителя прямоугольных сигналов зачастую приводится мультивибратор. У него самая простая схема для сборки своими руками. Часто с её реализации начинают радио электронщики. Главная особенность – отсутствие строгих требований к номиналам и форме транзисторов. Это происходит из-за того, что скважность в мультивибраторе определяется емкостями и сопротивлениями в электрической цепи транзисторов. Частота на мультивибраторе находится в диапазоне от 1 Гц до нескольких десятков кГц. Высокочастотные колебания здесь организовать невозможно.

Получение пилообразных и треугольных сигналов происходит путём добавления в типовую схему с прямоугольными импульсами на выходе дополнительной цепочки. В зависимости от характеристик этой дополнительной цепочки, прямоугольные импульсы преобразуются в треугольные или пилообразные.

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников. Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Генераторы импульсов на полевых транзисторах

Главное отличие полевых транзисторов – сопротивление на входе соизмеримо с сопротивлением электронных ламп. Схемы Колпитца и Хартли можно собирать и на полевых транзисторах, только катушки и конденсаторы необходимо подбирать с соответствующими техническими характеристиками. В противном случае генераторы на полевых транзисторах работать не будут.

Цепи, задающие частоту, подчиняются таким же законам. Для производства высокочастотных импульсов лучше приспособлен обычный прибор, собранный с использованием полевых транзисторов. Полевой транзистор не шунтирует индуктивность в схемах, поэтому генераторы вч сигнала работают более стабильно.

Регенераторы

LC-контур у генератора можно заменить путём добавления активного и отрицательного резистора. Это регенеративный путь получения усилителя. Такая схема обладает положительной обратной связью. Благодаря этому происходит компенсация потерь в колебательном контуре. Описанный контур называется регенерированным.

Генератор шума

Главное отличие – равномерная характеристика нч и вч частот в требуемом диапазоне. Это означает, что амплитудная характеристика всех частот этого диапазона не будет отличаться. Используются преимущественно в аппаратуре для измерений и в военной отрасли (особенно самолёто,- и ракетостроении). Кроме того, применяют для восприятия звука человеческим ухом – так называемый «серый» шум.

Простой звуковой генератор своими руками

Рассмотрим простейший пример – ревун. Понадобятся всего четыре элемента: плёночный конденсатор, 2 биполярных транзистора и резистор для подстройки. Нагрузкой будет электромагнитный излучатель. Для питания устройства достаточно простой батарейки на 9В. Работа схемы проста: резистор задаёт смещение на базу транзистора. Через конденсатор происходит обратная связь. Резистор для подстройки изменяет частоту. Нагрузка должна быть с высоким сопротивлением.

При всём многообразии типов, размеров и форм исполнения рассмотренных элементов мощных транзисторов для сверхвысоких частот до сих пор не придумано. Поэтому генераторы на транзисторах автоколебания применяют в основном для нч и вч диапазонов.

Видео

Предлагаемый генератор работает в диапазоне частот от 26560 кГц до 27620 кГц и предназначен для настройки СВ-аппаратуры. Напряжение сигнала с » Вых. 1 » составляет 0,05 В на нагрузке 50 Ом. Имеется и «Вых.2». к которому можно подключать частотомер при налаживании приемников. В генераторе предусмотрена возможность получения частотно-модулированных колебаний. Для этого служит «Вх. мод.», на который подается низ-кочастотный сигнал с внешнего генератора звуковой частоты. Питание генератора производится от стабилизированного источника +12 В. потребляемый ток не превышает 20 мА. Задающий генератор выполнен на полевых транзисторах VT1. VT2. включенных по схеме «общий исток — общий затвор».

Генератор, собранный по такой схеме, хорошо работает на частотах от 1 до 100 МГц. потому что в нем применены полевые транзисторы с граничной частотой >100 МГц. Согласно проведенным исследованиям . этот генератор имеет кратковременную нестабильность частоты (за 10 с) лучшую, чем генераторы, выполненные по схемам емкостной и индуктивной трехточки. Уход частоты генератора за каждые 30 мин работы после двухчасового прогрева, а также уровни второй и третьей гармоник меньше, чем у генераторов, выполненных по схеме трехточки. Положительная обратная связь в генераторе осуществляется конденсатором С10. В цепь затвора VT1 включен колебательный контур С5…С8. L1. определяющий частоту генерации схемы. Через небольшую емкость С9 к контуру подключена варикапная матрица VD1. Подавая на нее низкочастотный сигнал, изменяем ее емкость и тем самым осуществляем частотную модуляцию генератора. Питание генератора дополнительно стабилизируется VD2. Высокочастотный сигнал снимается с резистора R6. включенного в истоковые цепи транзисторов. К генератору через конденсатор С 11 подключен широкополосный эмиттерный повторитель на VT3 и VT4. Преимущества такого повторителя приведены в . К его выходу через конденсатор С 15 подключен делитель напряжения (R14.R15). Выходное сопротивление по «Вых.1» равно 50 Ом. поэтому с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом к нему можно подключить схему с входным сопротивлением 50 Ом. например ВЧ-аттенюатор. опубликованный в [З]. К выходу эмиттерного повторителя подключен истоковый повторитель на VT5. Это позволило полностью исключить взаимное влияние нагрузок. подключенных к «Вых.1» и «Вых.2».

Детали. Конденсаторы Сб…С 10 — типа КТ6. Остальные конденсаторы: керамические — типа К10-7В. К10-17. электролитические — типа К50-35. Катушка L1 намотана на керамическом ребристом каркасе (размер по ребрам — 15 мм) посеребренным проводом диаметром 1 мм с шагом 2 мм. Количество витков — 6.75. Намотка производится нагретым проводом с «натягом». Дроссель L2 — от черно-белых ламповых телевизоров (можно использовать и другие) индуктивностью от 100 до ЗООмкГн. Резисторы — типа МЛТ-0.125. Полевые транзисторы можно применить любые из серии КПЗОЗ. еще лучше — из серии КП307. Высокочастотные разъемы Х1…ХЗ — типа СР50-73ФВ. Транзистор VT3 — любой высокочастотный прп-типа. VT4 — высокочастотный рпр-типа.

Литература
1. Котиенко Д.. Туркин Н. LC-генератор на полевых транзисторах. — Радио. 1990. N5. с.59.
2. Широкополосный повторитель напряжения. — Радио. 1981. N4. с.61.
3. ВЧ аттенюатор. — Радиолюбитель. KB и УКВ. 1996. N10. с.36.
4. Мухин В. Нестандартное поведение катушек индуктивности при нагревании. — Радиолюбитель. 1996. N9. с.13. 14.
5. Маслов Е. Расчет колебательного контура для растянутой настройки. — Радиолюбитель, 1995. N6. с. 14-16.

Предлагаемый высокочастотный генератор сигналов привлекает простотой конструкции и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения в широкой полосе частот.

Общеизвестны требования, предъявляемые к широкополосному генератору сигналов. В первую очередь, это достаточно малая величина выходного сопротивления, позволяющая согласовать его выход с волновым сопротивлением коаксиального кабеля (обычно 50 Ом), и наличие автоматической регулировки амплитуды выходного напряжения, поддерживающей его уровень практически постоянным независимо от изменения частоты выходного сигнала. Для диапазона СВЧ (выше 30 МГц) большое значение имеют простая и надежная коммутация диапазонов, а также рациональная конструкция генератора.

Высокочастотный сигнал с генератора через конденсатор С4 поступает на затвор полевого транзистора VT3. Этим обеспечивается почти идеальная развязка нагрузки и генератора. Для установки напряжения смещения транзисторов VT3 и VT4 служат резисторы R7, R8, а токовый режим каскада определяют резисторы R12 — R 14. Для увеличения степени развязки выходное высокочастотное напряжение снимается с коллекторной цепи VT4.

Для стабилизации уровня сигнал ВЧ через конденсатор С9 подводится к выпрямителю с удвоением напряжения, выполненного на элементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорциональное амплитуде выходного сигнала выпрямленное напряжение дополнительно усиливается в цепи управления на VT5 и VT6. При отсутствии сигнала ВЧ транзистор VT6 полностью открыт; при этом к задающему генератору поступает максимальное напряжение питания. В результате облегчаются условия самовозбуждения генератора и в начальный момент устанавливается большая амплитуда его колебаний. Но это напряжение ВЧ через выпрямитель открывает VT5, при этом напряжение на базе VT6 увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения питания генератора и в конечном счете к стабилизации амплитуды его колебаний. Равновесное состояние устанавливается при амплитуде сигнала ВЧ на коллекторе VT4 несколько выше 400 мВ.

Переменный резистор R17 (показан как потенциометр) в действительности представляет собой ВЧ аттенюатор и при отсутствии нагрузки на его выходе максимальное напряжение достигает четверти входного, т.е. 100 мВ. При нагрузке коаксиального кабеля на сопротивление 50 Ом (что является необходимым для его согласования в частотном диапазоне от 50 до 160 МГц и выше) на выходе генератора устанавливается напряжение ВЧ около 50 мВ, которое регулировкой аттенюатора может быть уменьшено до необходимого уровня.

В качестве регулятора R17 в схеме генератора был использован 50-омный аттенюатор фирмы Prech. Если для некоторых конкретных применений не требуется регулировки уровня выходного напряжения, аттенюатор R17 может быть заменен фиксированным резистором с сопротивлением 50 Ом.

Однако и в этом случае сохраняется возможность регулировки уровня напряжения ВЧ в некоторых пределах: с этой целью конденсатор С9 присоединяют не к коллектору VT4, а к его эмиттеру, при этом приходится учитывать небольшое изменение (уменьшение) уровня сигнала на высших частотах рабочего диапазона. Тогда нагрузку для VT4 образуют аттенюатор R17 и резисторы R11, R12. Увеличение амплитуды выходного высокочастотного напряжения может быть достигнуто замыканием резистора R11 проволочной перемычкой, если же требуется уменьшить амплитуду выходного напряжения, то резистор R11 оставляют в устройстве, а конденсаторы С7, С8 выпаивают. Еще большее уменьшение уровня выходного сигнала может быть получено снижением величины сопротивления R17, но в этом случае уже не будет согласования с кабелем, а на частотах выше 50 МГц это недопустимо!

Все детали генератора расположены на печатной плате небольших размеров. Катушки индуктивности генератора L1 — L3 намотаны на каркасах диаметром 7,5 мм. Их индуктивности подстраивают ферритовыми сердечниками с малыми потерями, предназначенными для работы в диапазоне УКВ. Катушка L3 имеет 62 витка, L2 — 15 и L1 — 5 витков провода ПЭЛ 0,2 (намотка всех катушек в один слой). Индуктивность WL1 выполнена в виде шлейфа, который одной своей стороной прикреплен к переключателю диапазонов, а другой — к конденсатору С1 переменной емкости. Размеры шлейфа приведены на рис. 2. Он выполнен из медного посеребренного провода диаметром 1,5 мм; для фиксации расстояний между его проводниками применяются три пластины из изоляционного материала с малыми потерями (например фторопласта), в которых просверлены по два отверстия диаметром 1,5 мм, находящиеся соответственно на расстоянии 10 и 2,5 мм (рис. 2).

Весь прибор размещают в металлическом корпусе размерами 45х120х75 мм. Если аттенюатор и ВЧ разъем установлены в корпусе на стороне, противоположной той, на которой находится печатная плата, то внутри корпуса прибора еще остается достаточно места для узлов блока питания: трансформатора питания мощностью 1 Вт с понижением напряжения сети до 15 В, выпрямительного моста и микросхемы 7812 (отечественный аналог- КР142ЕН8Б). В корпусе может быть размещен также миниатюрный частотомер с предварительным делителем частоты. При этом вход делителя следует подключить к коллектору VT4, а не к выходному разъему, что позволит производить отсчет частоты при любом напряжении ВЧ, снимаемом с аттенюатора R17.

Возможно изменение частотного диапазона прибора путем изменения индуктивности катушки контура или емкости конденсатора С1. При расширении частотного диапазона в сторону более высоких частот следует уменьшать потери контура настройки (применение в качестве С1 конденсатора с воздушным диэлектриком и керамической изоляцией, катушек индуктивности с малыми потерями). Кроме того, диоды VD1 и VD2 должны соответствовать этому расширенному диапазону частот, в противном случае с увеличением частоты выходное напряжение генератора будет увеличиваться, что объясняется уменьшением эффективности цепи стабилизации.

Для облегчения настройки параллельно С 1 подключают дополнительный переменный конденсатор малой емкости (электрический верньер) или же применяют механический верньер к конденсатору настройки с передаточным отношением 1:3 — 1:10.

От редакции.
В этой конструкции транзисторы BF199 могут быть заменены отечественными — КТ339 с любым буквенным индексом, а при расширении диапазона генератора в сторону более высоких частот — КТ640, КТ642, КТ643. Вместо полевого транзистора BFW11 допустимо установить КП307Г или КП312, а вместо транзистора ВС252С подойдет КТ3107 с индексами Ж, И, К или Л. В качестве диодов можно применить детекторные диоды СВЧ, например, 2А201, 2А202А. Если же генератор работает на частотах, не превышающих 100 МГц, то могут быть использованы и диоды типа ГД507А (с коррекцией сопротивления резистора R11). Переключатель SA1 — ПГК. Мощность резисторов — 0,125 или 0,25 Вт.

Конденсатор С1 должен быть с воздушным диэлектриком и иметь керамическую или кварцевую изоляцию как статорных пластин от корпуса, так и роторных от оси; его максимальную емкость лучше ограничить 50 пф. Аттенюаторы типа, который применен в генераторе, нашей промышленностью не выпускаются. Вместо него допускается использовать плавный регулятор в цепи авторегулирования и обычный ступенчатый аттенюатор с П или Т-образными звеньями на выходе.

Состоящем из 3.5 деталей и выдающем несколько ватт мощности на частоте в 400-500 мегагерц, достаточных для того, чтобы засвечивать газоразрядные приборы типа неонок, слегка обжигать пальцы и сообщать о себе частотомерам.

При наличии правильных транзисторов, понимания методик составления ВЧ плат и некотором везении можно значительно усилить эту конструкцию, подняв мощность до 40-50 ватт на той же частоте.

Транзисторы, которые работают на таких частотах и мощностях, уже значительно отличаются от привычных многим читателям моего скромного блога трёхногих TO-247, TO-220, и других корпусов, равно как и от «кирпичей». Форма их корпусирования в значительной степени диктуется поведением сигналов на высоких частотах. Обычно это квадрат или прямоугольник, характерного белого оттенка, с расположенными с двух или четырёх сторон позолоченными выводами довольно внушительной толщины. Стоят эти транзисторы также значительно дороже силовых инверторных, причём цена растёт пропорционально как мощности, так и частоте, и может доходить до сотен долларов за штуку и выше.

Для данной конструкции ВЧ транзистор с маркировкой MRF 6522- 70 был аккуратно выпаян из демонтированной платы GSM базовой станции. Как нетрудно заметить по даташиту, он может выдавать до 70 ватт на частоте в 900 мегагерц. Однако, для ввода его в такой режим необходимо довольно тщательно спроектировать плату — все эти характерные для высоких частот изгибы дорожек, гальванически никуда не подключенные куски фольги и прочие странные выверты, кажущиеся не особо осмысленными, но на деле влияющие на поведение сигнала, здесь уже совершенно необходимы. А на меньших мощностях и частотах на них можно забить и сделать плату банальным методом гравировки прорезей.

Принципиальных отличий конструкции от упоминавшегося выше нет. Разве что, в качестве резонатора взяты две медные полосы, определённой длины и размеров (расстояние между ними, их ширина и длина определяют L и С резонансного автогенераторного контура — они сами себе и индуктивность, и ёмкость).

Генератор потребляет по входу 18 вольт с током до 4 ампер, и довольно ощутимо разогревает радиатор. Принудительное охлаждение является совершенно необходимым для его работы, учитывая КПД в 50-60%. Кроме радиатора, довольно неплохо нагреваются пальцы, если поднести их поближе к медному резонатору. Принцип нагрева здесь тот же, что у продуктов в микроволновке (что убедительно опровергает бредни про резонансные явления в молекулах воды, которые якобы происходят на её рабочей частоте). Если поджечь факел на конце резонатора, то он успешно удерживается там продолжительное время — маленький светящийся шарик плазмы с размытыми краями, диаметром в 3-5 миллиметров.

Схема генератора прилагается:

Но самое интересное, ради чего я вообще начал всё это рассказывать, это явления, происходящие с разреженными газами на таких частотах. Поведение плазменного жгута начинает резко отличаться от стандартных изгибов, характерных для частот в десятки и сотни килогерц, использовавшиеся мною ранее (при работе с качером и т. д.). Довольно долго описывать при помощи текста все различия, достаточно просто посмотреть галерею изображений и приложенные видео. Наиболее интересным образом себя ведут, конечно, ксенон, криптон и их смеси с добавками. Поразительные сочетания оттенков, форм и движений создают ощущение, что в бутылке или колбе живое существо, приехавшее к нам прямиком из мифологии Лавкрафта или из чего-то подобного. Щупальца, присоски, резкие и в то же время плавные движения, зеленовато-призрачные оттенки как будто бы живая иллюстрация к рассказам о Ктулху и других жителях глубин.

Все четыре видео крайне заслуживают просмотра. Очень рекомендую.

Предлагаемые генераторы высокой частоты предназначены для получения электрических колебаний в диапазоне частот от десятков кГц до десятков и даже сотен МГц. Такие генераторы, как правило, выполняют с использованием LC-колебательных контуров или кварцевых резонаторов, являющихся частотозадающими элементами. Принципиально схемы от этого существенно не изменяются, поэтому ниже будут рассмотрены LC-генераторы высокой частоты. Отметим, что в случае необходимости колебательные контуры в некоторых схемах генераторов (см. , например, рис. 12.4, 12.5) могут быть без проблем заменены кварцевыми резонаторами.

Генераторы высокой частоты (рис. 12.1, 12.2) выполнены по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Они различаются наличием эмиттерной RC-цепочки, задающей режим работы транзистора (рис. 12.2) по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности (рис. 12.1, 12.2) делают отвод (обычно от ее 1/3… 1/5 части, считая от заземленного вывода). Нестабильность работы генераторов высокой частоты на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации «плавает». Для ослабления влияния транзистора на рабочую частоту генерации следует максимально ослабить связь колебательного контура с транзистором, до минимума уменьшив переходные емкости. Кроме того, на частоту генерации заметно влияет и изменение сопротивления нагрузки. Поэтому крайне необходимо между генератором и сопротивлением нагрузки включить эмиттерный (истоковый) повторитель.

Для питания генераторов следует использовать стабильные источники питания с малыми пульсациями напряжения.

Генераторы, выполненные на полевых транзисторах (рис. 12.3), обладают лучшими характеристиками.

Генераторы высокой частоты, собранные по схеме «емкостной трехточки» на биполярном и полевом транзисторах, показаны на рис. 12.4 и 12.5. Принципиально по своим характеристикам схемы «индуктивной» и «емкостной» трехточек не отличаются, однако в схеме «емкостной трехточки» не нужно делать лишний вывод у катушки индуктивности.

Во многих схемах генераторов (рис. 12.1 — 12.5 и другие схемы) выходной сигнал может сниматься непосредственно с колебательного контура через конденсатор небольшой емкости или через согласующую катушку индуктивной связи, а также с неза-земленных по переменному току электродов активного элемента (транзистора). При этом следует учитывать, что дополнительная нагрузка колебательного контура меняет его характеристики и рабочую частоту. Иногда это свойство используют «во благо» — для целей измерения различных физико-химических величин, контроля технологических параметров.

На рис. 12.6 показана схема несколько видоизмененного варианта ВЧ генератора — «емкостной трехточки». Глубину положительной обратной связи и оптимальные условия для возбуждения генератора подбирают с помощью емкостных элементов схемы.

Схема генератора, показанная на рис. 12.7, работоспособна в широком диапазоне значений индуктивности катушки колебательного контура (от 200 мкГн до 2 Гн) [Р 7/90-68]. Такой генератор можно использовать в качестве широкодиапазонного высокочастотного генератора сигналов или в качестве измерительного преобразователя электрических и неэлектрических величин в частоту, а также в схеме измерения индуктивностей.

Генераторы на активных элементах с N-образной ВАХ (туннельные диоды, лямбда-диоды и их аналоги) содержат обычно источник тока, активный элемент и частотозадающий элемент (LC-контур) с параллельным или последовательным включением. На рис. 12.8 показана схема ВЧ генератора на элементе с лям-бдаобразной вольт-амперной характеристикой. Управление его частотой осуществляется за счет изменения динамической емкости транзисторов при изменении протекающего через них тока.

Светодиод НИ стабилизирует рабочую точку и индицирует включенное состояние генератора.

Генератор на аналоге лямбда-диода, выполненный на полевых транзисторах, и со стабилизацией рабочей точки аналогом стабилитрона — светодиодом, показан на рис. 12.9. Устройство работает до частоты 1 МГц и выше при использовании указанных на схеме транзисторов.

На рис. 12.10 в порядке сопоставления схем по степени их сложности приведена практическая схема ВЧ генератора на туннельном диоде. В качестве полупроводникового низковольтного стабилизатора напряжения использован прямосме-щенный переход высокочастотного германиевого диода. Этот генератор потенциально способен работать в области наиболее высоких частот — до нескольких ГГц.

Высокочастотный генератор частоты , по схеме очень напоминающий рис. 12.7, но выполненный с использованием полевого транзистора, показан на рис. 12.11 [Рл 7/97-34].

Прототипом RC-генератора, показанного на рис. 11.18 является схема генератора на рис. 12.12 .

Этот генератор отличает высокая стабильность частоты, способность работать в широком диапазоне изменения параметров частотозадающих элементов. Для снижения влияния нагрузки на рабочую частоту генератора в схему введен дополнительный каскад — эмиттерный повторитель, выполненный на биполярном транзисторе VT3. Генератор способен работать до частот свыше 150 МГц.

Из числа всевозможных схем генераторов особо следует выделить генераторы с ударным возбуждением. Их работа основана на периодическом возбуждении колебательного контура (либо иного резонирующего элемента) мощным коротким импульсом тока. В результате «электронного удара» в возбужденном таким образом колебательном контуре возникают постепенно затухающие по амплитуде периодические колебания синусоидальной формы. Затухание колебаний по амплитуде обусловлено необратимыми потерями энергии в колебательном контуре. Скорость затухания колебаний определяется добротностью (качеством) колебательного контура. Выходной высокочастотный сигнал будет стабилен по амплитуде, если импульсы возбуждения следуют с высокой частотой. Этот тип генераторов является наиболее древним в ряду рассматриваемых и известен с XIX века.

Практическая схема генератора высокочастотных колебаний ударного возбуждения показана на рис. 12.13 [Р 9/76-52; 3/77-53]. Импульсы ударного возбуждения подаются на колебательный контур L1C1 через диод VD1 от низкочастотного генератора, например, мультивибратора, или иного генератора прямоугольных импульсов (ГПИ), рассмотренных ранее в главах 7 и 8. Большим преимуществом генераторов ударного возбуждения является то, что они работают с использованием колебательных контуров практически любого вида и любой резонансной частоты.

Еще один вид генераторов — генераторы шума, схемы которых показаны на рис. 12.14 и 12.15.

Такие генераторы широко используют для настройки различных радиоэлектронных схем. Генерируемые такими устройствами сигналы занимают исключительно широкую полосу частот — от единиц Гц до сотен МГц. Для генерации шума используют обратносмещенные переходы полупроводниковых приборов, работающих в граничных условиях лавинного пробоя. Для этого могут быть использованы переходы транзисторов (рис. 12.14) [Рл 2/98-37] или стабилитроны (рис. 12.15) [Р 1/69-37]. Чтобы настроить режим, при котором напряжение генерируемых шумов максимально, регулируют рабочий ток через активный элемент (рис. 12.15).

Отметим, что для генерации шума можно использовать и резисторы, совмещенные с многокаскадными усилителями низкой частоты, сверхрегенеративные приемники и др. элементы. Для получения максимальной амплитуды шумового напряжения необходим, как правило, индивидуальный подбор наиболее шумящего элемента.

Для того чтобы создать узкополосные генераторы шума, на выходе схемы генератора может быть включен LC- или RC-фильтр.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Общие принципы генерирования ВЧ колебаний 1 ПЛАН

Общие принципы генерирования ВЧ колебаний 1

ПЛАН ЛЕКЦИИ Классификация ВЧ и СВЧ генераторов; Структурная схема генератора; Физический механизм работы ВЧ и СВЧ генераторов. 2

ЛИТЕРАТУРА Муравьев О. Л. Радиопередающие устройства. — М. : Связь. 1984, 455 с. Радиопередающие устройства. Под ред. В. В. Шахгильдян. – М. : Радио и связь, 2003, 559 с. Достиярова А. М. Радиотехнические устройства. Т. 1 – Уч. пособие. – Каз. АТК, 2011. 3

НАЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА Основное назначение генератора состоит в преобразовании энергии источника постоянного тока в энергию ВЧ или СВЧ колебаний.

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ — Автогенераторы (АГ), работающие в режиме самовозбуждения или автоколебаний, частота которых определяется параметрами самого устройства; генераторы с внешним возбуждением (ГВВ), работающие в режиме усиления входного сигнала по мощности или умножения его частоты. 5

ДВА ОСНОВНЫХ ТИПА ГЕНЕРАТОРОВ 6

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ГЕНЕРАТОРА 7

ОБЩИЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ ВСЕХ ТИПОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Общий принцип работы ЭП взаимодействие потока движущихся носителей заряда с электромагнитным полем. Различие состоит в разном характере этого взаимодействия и в способах управления потоком носителей заряда. 8

ГЕНЕРАТОРНАЯ ЛАМПА 9

Биполярный транзистор

Полевой транзистор

Транзисторы 123

ГЕНЕРАТОР С ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫМ ПРИБОРОМ — ТРИОДОМ ИЛИ ТЕТРОДОМ Поток электронов движется в приборе от катода к аноду, проходя сквозь управляющую сетку. Управление этим потоком — электростатическое, с помощью сигнала, приложенного к сетке. Ток прибора Возбуждает э/м поле в колебательном контуре. В генераторе следует выполнить соотношение Δ = ωТпр

ГЕНЕРАТОР С БИПОЛЯРНЫМ ТРАНЗИСТОРОМ (БТ) Управление током прибора осуществляется за счет заряда неосновных носителей заряда (в транзисторе типа n-р-n ими являются электроны), накапливаемых в области базы. В транзисторном генераторе следует выполнить соотношение: Δ = ωТпр

ГЕНЕРАТОР С ПОЛЕВЫМ ТРАНЗИСТОРОМ (ПТ) В ПТ происходит перенос только ос. новных носителей заряда (электроны) — от истока к стоку. Управление током в приборе осуществляется за счет воздействия электрического поля на поток основных носителей заряда, движущихся в полупроводниковом канале. Это управляющее поле, создаваемое внешним сигналом возбуждения, приложенным к затвору, направлено перпендикулярно потоку. Δ = ωТпр

КЛИСТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ СВЧ Проходя сквозь зазор вх. резонатора, поток электронов модулируется по скорости. Затем в пространстве дрейфа прибора происходит преобразование одного вида модуляции потока по скорости в другой — по плотности. Усиленный по мощности поток электронов, проходя сквозь зазор выходного резонатора, возбуждает в нем электромагнитное поле. 17

ЛАМПА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ (ЛБВ) ТИПА О В ЛБВ э/м волна со скоростью света движется вокруг спирали — замедляющей структуры, возбуждаемой СВЧ сигналом. Внутри спирали от катода к коллектору движется поток электронов. Скорость э/м волны, вектор которой направлен вдоль спирали, меньше скорости света. Происходит взаимодействие потока электронов с э/м волной, движущейся в прямом направлении, которая увеличивает свою энергию по мере распространения. 18

ПРИБОРЫ ТИПА М: МАГНЕТРОН И АМПЛИТРОН 19

Благодарю за внимание! 20

Твердотельный микроволновый генератор мощностью 6 кВт для ISM-приложений | 2020-04-06

Твердотельный микроволновый генератор

RFHIC мощностью 6 кВт обеспечивает повышенную производительность для промышленных, научных и медицинских (ISM) приложений с частотой 2,4 ГГц, таких как реакторы CVD для выращивания искусственных алмазов, оборудование для осаждения тонких пленок методом PVD для полупроводниковых пленок и сушки/стерилизации пищевых продуктов. обработка.

Компактный и легкий генератор РИУ256К0-40Т с GaN-усилителями мощности (УМ) работает от 2. от 4 до 2,5 ГГц, объединяя четыре GaN-усилителя мощностью 1,6 кВт в автономный твердотельный усилитель мощности (SSPA), монтируемый в стойку, модульный и отказоустойчивый (см. , рис. 1 ). SSPA поддерживает как непрерывную, так и импульсную работу и может быть настроен в соответствии с требованиями приложения. В регулируемом диапазоне мощности от 5 до 100 процентов от номинальной мощности RIU256K0-40T использует технологию RFHIC, обеспечивающую высокую эффективность системы как при низком, так и при высоком уровне мощности (см. , рис. 2, ).

Рисунок 1 Головка SSPA.

Рис. 2 Эффективность системы в зависимости от выходной мощности.

В каждом из четырех GaN-усилителей мощности в генераторе используется высокоэффективная технология RFHIC GaN на SiC-транзисторах, которая обеспечивает широкую полосу пропускания, высокий КПД, высокое напряжение пробоя и уменьшает общий размер системы. В RIU256K0-40T используются транзисторы мощностью 200 Вт (IE24200P), которые имеют насыщенную выходную мощность 230 Вт и эффективность стока 74% при смещении 50 В. Полностью согласованные транзисторы интегрированы с блокировочными конденсаторами по постоянному току на обоих ВЧ-портах, чтобы упростить интеграцию SSPA.

SSPA по сравнению с TUBE

Во многих исторических применениях ВЧ-энергии в качестве основного источника питания используются вакуумные лампы или магнетроны. Такие системы имеют существенные недостатки управления частотой, мощностью и фазой. RIU256K0-40T включает привод RFHIC и модуль управления для точной установки выходной частоты и мощности, а генератор выдает чистый сигнал с низким уровнем шума и паразитных составляющих по сравнению с магнетроном (см. , рис. 3, ). Еще одним преимуществом является возможность генерировать полную мощность без времени прогрева.

Лампы имеют короткий срок службы — часто менее 6000 часов — что приводит к простоям и увеличению эксплуатационных расходов. Срок службы RIU256K0-40T составляет от 50 000 до 100 000 часов в зависимости от условий эксплуатации, что обеспечивает значительную экономию средств. В отличие от магнетронов и других ламповых систем с одним источником питания, RIU256K0-40T сочетает в себе четыре прочных GaN SSPA, что позволяет системе плавно снижать производительность при выходе из строя одного из усилителей мощности. Ламповые системы требуют источников питания высокого напряжения внутри генератора, которые подвержены дуговому разряду.SSPA работает при более безопасном напряжении 50 В.

Рисунок 3 Чистота сигнала головки SSPA (SH) по сравнению с головкой магнетрона (MH).

RIU256K0-40T использует водяное охлаждение, чтобы исключить большие металлические радиаторы и уменьшить размеры генератора. Благодаря водяному охлаждению SSPA может быть совместим с существующей инфраструктурой охлаждения для трубной системы, что снижает затраты на установку и эксплуатацию для заказчика. Система имеет несколько датчиков для определения расхода воды, температуры SSPA и КСВ.В случае ненормальной работы система автоматически отключится и предупредит пользователя, гарантируя, что генератор не будет поврежден. RIU256K0-40T оснащен сенсорным ЖК-экраном и поворотным колесиком, обеспечивающим полный доступ к элементам управления системы, датчикам и сигналам тревоги; полный мониторинг и управление также доступны с ноутбука или удаленного ПК. В качестве опции доступно дистанционное управление системой через ПЛК, CAN или Bluetooth.

МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

RIU256K0-40T представляет собой автономную систему, монтируемую в стойку, состоящую из двух частей:

• Головка SSPA с изолятором, что составляет 42.Ширина 4 см, длина 74,7 см, высота 25,6 см, вес 41 кг.
• Блок питания шириной 48,3 см, длиной 43,2 см, высотой 17,7 см и весом 29 кг. Источник питания использует трехфазное напряжение 380 В переменного тока и создает смещение 50 В для GaN-транзисторов. Блок питания содержит шесть выпрямительных модулей мощностью 3 кВт, предназначенных для распределения нагрузки, с возможностью горячей замены и резервированием по схеме n+1, что означает, что SSPA продолжит работу в случае отказа одного из силовых модулей. Вышедший из строя модуль можно заменить без замены всего генератора.

Четыре SSPA мощностью 1,6 кВт объединяются для получения выходной мощности 6 кВт CW с использованием четырехполосного волноводного сумматора RFHIC. В диапазоне частот от 2,4 до 2,5 ГГц сумматор WR340 имеет максимальное вносимое затухание 0,1 дБ при КСВ 1,1:1 и дисбалансе между портами менее 3 градусов. Генератор является масштабируемым, что означает, что пользователи могут добавлять коммерческие стандартные усилители мощности RFHIC без ручной фазовой синхронизации. Такая гибкость максимально увеличивает коэффициент использования усилителя, снижает капитальные затраты и сокращает время разработки.

Корпорация RFHIC является полувертикально интегрированной, единственной компанией с портфолио от транзисторов GaN и усилителей мощности до полных систем, от коммерческих готовых продуктов до нестандартных конструкций модулей и подсистем с выходной мощностью до нескольких мегаватт. Широкие возможности RFHIC обеспечивают недорогую и качественную продукцию с короткими сроками поставки и послепродажным обслуживанием.

RFHIC Corp.
Аньян, Южная Корея
www.rfhic.com

(PDF) МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВЫХ ТРАНЗИСТОРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ХАОСА

Рис.9. Спектр мощности в трехточечной схеме с транзистором BFP620

.

Фазовый портрет этой схемы показан на рис.

10.

Рис. 10. Фрагмент фазового портрета трехточечной схемы с транзистором

BFP620.

4. Выводы

В работе исследована трехточечная схема

как платформа для генераторов СВЧ. Мы оценили три модели транзисторов

. Обсуждались принципы моделирования от низких

до высоких частот.Показана возможность

создания хаотического генератора на частотах

до нескольких гигагерц.

Настоящий отчет частично поддержан грантом

Российского фонда фундаментальных исследований (№ 03-

02-16747, № 02-02-16802).

Литература

[1] Косарев Л., Халле К.С., Экерт К., Чуа Л.,

Парлиц У. «Экспериментальная демонстрация защищенной связи

посредством хаотической синхронизации

» // Межд. J. Бифуркация и хаос.

1992. Т. 2. N 3. С. 709.

[2] Куомо К. и Оппенгейм А. «Схема

реализации синхронизации хаоса с

приложениями для связи» // Физ. Рев.

Письмо. 1993. Т. 71. № 1. С. 65.

[3] Бельский Ю.Л., Дмитриев А.С. «Передача информации

с детерминированным хаосом»,

Радиотехника и Электроника, 1993, Т.38, N7,

с.1310-1315.

[4] Дмитриев А.С., Панас А.И., Старков С.О.

«Динамический хаос как парадигма современных

систем связи», Зарубежная

Радиоэлектроника, Успехи современной

радиоэлектроники. 1997. №10. стр.4-26.

[5] Bauer A., ​​Kilias T., Schwarz W. «Генераторы хаотических битов

для применения в радаре pulsstream

» // Proc. 5-й междунар. Семинар

Нелинейная динамика электронных систем

(НДЭС-1997), 26-27 июня 1997, Москва, М.:

А.С. Попова, стр. 410.

[6] Кислов В.Я. «Динамический хаос и его использование в

радиоэлектронике для генерации, приема и

обработки колебаний и информации»,

Радиотехника и Электроника, 1993, Т. 38, N 10, с.

1783- 1815

[7] Дмитриев А.С., Иванов В.П., Лебедев М.Н.

«Модель транзисторного генератора с хаотической

динамикой» // Радиотехника и электроника. 1988.

В.33. N 5. P. 1085.

[8] Кеннеди М. «Хаос в генераторе Колпитца» //

IEEE Trans. 1994. Т. КС-41. N. 11. P. 771.

[9] Feo O., Maggio G., Kennedy M. Осциллятор Колпитца

: семейства периодических решений и их

бифуркаций // Межд. J. Бифуркации и Хаоса.

2000. Т. 10. N 5. С. 935-958.

[10] P. Antognetti и G. Massobrio, Semiconductor

, моделирование устройств с помощью SPICE, New York:

McGraw-Hill, Second Edition 1993.

RFMW — RF Energy Resource

Радиочастотные (РЧ) энергетические приложения используют контролируемое электромагнитное излучение для нагрева предметов или для питания всех видов процессов. Сегодня магнетронные трубки обычно генерируют эту энергию.Твердотельные радиочастотные решения могут использоваться для замены существующих систем на основе магнетронов. Как правило, системы замены магнетрона состоят из модулей мощностью 1 кВт, некоторые системы могут достигать 50-60 кВт на их конечном (волноводном) выходе.

Твердотельная радиочастотная энергия предлагает ряд ключевых преимуществ по сравнению с магнетроном:

• Точная мощность, частота, фаза, ШИМ-управление. Это обеспечивает даже нагрев в приложениях от промышленных сушильных систем мощностью в несколько кВт до 10 Вт при точном нагревании крови в медицинских целях
• Высокоскоростное обнаружение и отключение дуги
• Стабильность при всех уровнях мощности
• Нет снижения мощности с возрастом
• Повышенная надежность: >10 лет непрерывной работы
• Нет высокого напряжения.Можно использовать низковольтные, легкие, надежные и эффективные импульсные источники питания

Возможно, его наиболее привлекательными характеристиками являются быстрое изменение частоты, фазы и мощности, дополненное сверхточностью. В совокупности атрибуты технологии обеспечивают беспрецедентный диапазон управления технологическим процессом, равномерное распределение энергии и быструю адаптацию к изменяющимся условиям нагрузки.

Столь же обширны области применения твердотельной радиочастотной энергии. Они варьируются от профессиональных, физико-химических процессов до практических потребительских, коммерческих и промышленных устройств.На самом деле, он уже используется в медицинской визуализации (МРТ) и анализе (ЯМР) и находится в стадии разработки для применения в микроволновых печах и автомобильном искровом зажигании.

РЧ-энергетические решения

RFMW предлагает компоненты и решения для диапазонов RF Energy (433, 915 МГц, 2,45 ГГц и 5,8 ГГц). Мы можем поддерживать клиентов на различных уровнях с:

1. Радиочастотные компоненты , такие как генераторы сигналов, фазовращатели, разветвители, сумматоры, усилители мощности, циркуляторы/изоляторы, оконечные устройства, кабели и соединители.
2. Полное радиочастотное тестирование, поддоны 50 Ом. Разработанные для оптимизации производительности и надежности поддоны значительно ускоряют цикл разработки. Они экономичны даже при больших объемах производства. Доступны одноступенчатые и двухступенчатые поддоны, в которых используется технология «медных монет» для достижения наилучших тепловых характеристик.
3. COTS Генераторы сигналов и модули усилителей мощности. Модули мощностью до 450 Вт обеспечивают простой путь к лабораторным испытаниям твердотельной радиочастотной энергии, или их можно использовать в качестве хорошо контролируемой замены твердотельного магнетрона.Дополнительный радиатор, блок питания переменного тока в постоянный, интерфейс ПК и программное обеспечение для точного управления модулями также доступны для индивидуальной настройки оценочных комплектов. Доступны модульные «блоки кода», позволяющие реализовать многие общие функции в системе, что ускоряет время разработки программного обеспечения.

Модули	Описание
БПЦ2425М9С2С250-1-МОД-ИСО	Модуль усилителя мощности, 2. 45 ГГц, 250 Вт, 2 этапа, с изолятором
ЛЕАНГЕН-433М-200-М	Микроволновый генератор, 423–433 МГц, 200 Вт
ЛЕАНГЕН-915М-250-М	Микроволновый генератор, 903–927 МГц
ЛЕАНГЕН-2450М-250-М	Микроволновый генератор, 2400–2500 МГц, 250 Вт
ЛЕАНГЕН-2450М-500-М	Микроволновый генератор, 2400–2500 МГц, 500 Вт
ЛЕАНГЕН-2450М-250-Е	Микроволновый генератор с сенсорным экраном, 2450 МГц, 250 Вт CW
M0401A	Микроволновый генератор, от 423 до 443 МГц, 200 Вт CW, 28 В, 194 x 72 x 41 мм
М2401А	Микроволновый генератор, от 2 400 до 2 500 МГц, 250 Вт CW, 32 В, 122 x 72 x 41 мм

Справочная информация о конструкции

Генератор сигналов

Эволюция генератора сигналов в период с 1960 по 1980 год

Развитие генератора сигналов в шестидесятые годы было относительно медленным. Можно назвать ряд причин, объясняющих это. Прежде всего, к концу пятидесятых годов в каталоге Hewlett Packard уже было множество генераторов сигналов, идеально соответствующих потребностям рынка. 606, 608 и 612 были современными источниками сигналов для измерения характеристик приемников РЧ, ОВЧ и УВЧ того времени. Серии 610 и 620 соответствовали тому же требованию для низких и высоких частот микроволнового спектра. Во всех этих генераторах использовались электронные лампы или задающий генератор на клистроне с высокодобротными или резонаторными схемами настройки, фундаментальная конструкция которых гарантировала выходной сигнал с низким уровнем шума и высокой спектральной чистотой.

Настоящий скачок вперед должен был бы сохранить хотя бы эти качества и, если возможно, устранить некоторые недостатки в вакуумной лампе, например, плохую стабильность из-за рассеивания тепла. Очевидным решением был транзистор, но транзистор впервые появился на свет в 1960 году. Первое доступное коммерческое производство транзисторов имело очень плохие характеристики на высоких частотах и ​​было очень далеко от удовлетворения требований линейки продуктов HP Signal Sources. Таким образом, чтобы компенсировать эту слабость, подразделение HPA компании Hewlett Packard вложит значительные средства в исследования и разработки для производства высокочастотных микроволновых транзисторов с самыми высокими характеристиками на рынке в течение шестидесятых годов.Исследования и разработки подразделения HPA не ограничивались транзисторами, поэтому подразделение HPA довольно быстро произвело полную линейку современных микроволновых компонентов. Диоды с барьером Шоттки, PIN, Step Recovery и IMPATT для использования не только в приборах HP, но и в потребительских, промышленных и высоконадежных устройствах.

Это внутреннее технологическое мастерство могло бы в 70-е годы помочь HP сохранить свое лидерство, несмотря на растущую конкуренцию.Ноу-хау HP в области дискретных компонентов будет естественным образом развиваться в индустрии интегральных схем и окажет значительное влияние на линейку продуктов источников сигналов и на новое компьютерное производство HP вплоть до конца века.

1962 г., Последняя эволюция клистронного генератора

Генераторы сигналов HP 8614A и HP 8616A

Механическая сложность клистронового генератора нашла свое последнее достижение в генераторах сигналов 8614A и 8616A, представленных в 1962 и 1963 годах соответственно.

Модель 8614A была описана в июльском выпуске журнала Hewlett Packard Journal за 1963 год. Он работает в диапазоне от 800 до 2400 мегагерц, а 8616A, представленный в каталоге 1963 года, охватывает диапазон от 1800 до 4500 мегагерц. Оба генератора обеспечивают практически плоскую выходную ВЧ-мощность (в пределах ± 0,5 дБ) во всем диапазоне, а частота и затухание настраиваются цифровыми циферблатами прямого считывания. Плоский выходной сигнал достигается за счет автоматической внутренней системы выравнивания и устраняет необходимость перенастройки выходной мощности при каждом изменении частоты, что облегчает проведение многих измерений.

Точность, стабильность и повторяемость клистронного генератора с резонаторной настройкой в ​​решающей степени зависели от качества их механической конструкции и конструкции. Механические соединения с элементами управления на передней панели сначала включали настройку плунжера резонатора и обычно требовали нелинейного механизма. В резонаторе 8614A, показанном ниже, использовался кулачковый привод, соответствующий кривой настройки клистрона.

, вид изнутри

Недостаточно стабилен? … Закрой !

Вернувшись в шестидесятые годы и ожидая, когда транзистор улучшит свои высокочастотные характеристики, много инженеров было потрачено на разработку схемы, чтобы компенсировать слабость электронной лампы.
Первым шагом было найти способ повысить стабильность и точность существующих генераторов сигналов, и это было целью синхронизатора 8708A, о котором было объявлено в 1966 году.

Синхронизатор HP 8708A представляет собой стабилизатор частоты с фазовой синхронизацией, который позволяет получить стабильность кварцевого генератора в генераторах сигналов 606B или 608F.Фазовая синхронизация устраняет микрофонный эффект и дрейф, что обеспечивает стабильность частоты 2 x 10E-7 за 10 минут, что в 250 раз больше, чем у генератора свободного хода HP 608. Модель 8708A включает в себя сверхтонкий верньер частоты, который может настраивать генератор опорной частоты в диапазоне +/- 0,25%, что позволяет устанавливать частоту с точностью до 2 частей в 10E7. Это обеспечивает очень стабильный, но при этом настраиваемый генератор сигналов, отвечающий критическим требованиям, предъявляемым к SSB и узкополосным приемникам. К концу шестидесятых годов однополосная передача по сравнению с классической AM давала значительные преимущества.

УКВ-генератор HP 3200B

Одним из последних УКВ-генераторов, использующих только электронные лампы, был 3200B, произведенный HP в 1966 году. HP 3200B был недорогой очень упрощенной версией генератора 608 для тестирования приемников и усилителей, а также приводных мостов, щелевых линий, антенн и сетей фильтров.

Модель 3200B также может использоваться в качестве гетеродина для систем с гетеродинным детектором и в качестве источника маркера для систем с разверткой. 3200B охватывал диапазон частот от 10 до 500 МГц в шести диапазонах. Максимальная выходная мощность составляла 25 милливатт на частоте до 500 МГц, а диапазон затухания 120 дБ был достигнут за счет аттенюатора Waveguide-Beyond-Cutoff. Дополнительный пробник-удвоитель частоты HP 13515A обеспечивал дополнительный охват частот от 500 до 1000 МГц.

Анимационный дисплей: панорамный вид главного генератора HP 3200B

Генератор-подметальная машина HP 8601A

HP 8601A — это, прежде всего, генератор развертки, но развитие транзисторной технологии 1969 года дало ему некоторые характеристики генератора сигналов, которые начали конкурировать с предыдущими ламповыми источниками сигналов.

В каталоге 1969 года HP 8601A представлен как сверхуниверсальный широкополосный источник «Два прибора в одном». Охватывая диапазон от 100 кГц до 110 МГц, генератор/развертка 8601A сочетает в себе высокую линейность и неравномерность прецизионного развертки с точностью частоты генератора сигналов и широким диапазоном калиброванных уровней мощности.

В качестве генератора сигналов 8601A предлагает отличные характеристики CW с точностью +/- 1% от набора частоты и широким диапазоном плавно регулируемых уровней выходной мощности с точностью до +/- 1 дБ от +13 до -110 дБм.Измеритель выходной мощности откалиброван как в дБм, так и в среднеквадратичном значении вольт при сопротивлении 50 Ом.

HP 8601A, как подметальная машина, будет более подробно описан в главе 4 «Краткого обзора» источника и генератора сигналов.

Как показано на рисунке ниже, 8601A является одним из первых приборов HP, использующих преимущества идеальной модульной конструкции. Уменьшение размеров компонентов и разработка первого поколения тонкопленочных гибридных микросхем на сапфировой подложке позволили скомпоновать ВЧ-секции прибора в отдельные модули.Последовали два основных преимущества. Во-первых, утечка РЧ-помех может быть крайне низкой за счет прокладки между модулями экранированных линий передачи. Утечка РЧ-помех генератора/уборщика была настолько мала, что он мог обеспечивать входные уровни всего один микровольт при измерениях чувствительности приемника без ухудшения РЧ-помех. Во-вторых, модульная упаковка упрощает устранение неполадок и обслуживание; неисправные модули могут быть идентифицированы и заменены быстро.

Генератор сигналов HP 8654A

и синхронизатор HP 8655A

Модель 8654A представляет собой компактный недорогой полупроводниковый генератор сигналов, который обеспечивает автоматическое выравнивание мощности от +10 до -130 дБмВт в диапазоне частот от 10 до 520 МГц.

Модель 8654A была представлена ​​в каталоге 1972 года. Синхронизатор 8655A был представлен четырьмя годами позже, в 1976 году. Сочетание двух инструментов было недорогим решением, приближающимся по производительности к HP 8640, представленному в 1973 году.

HP 8654A был первым, полностью транзисторным, реальной заменой генератору сигналов HP 608. Его можно рассматривать как следующий шаг в переходе от ламповых к транзисторным в конструкции источников сигналов. Углубленный анализ пошагового развития различных схем, используемых в генераторе сигналов, был сделан в 1974 году на «Семинаре по генераторам сигналов».Копию книги в формате PDF можно загрузить по ссылке ниже.

1974 Семинар по генераторам сигналов

На семинаре по генераторам сигналов 1974 года был проведен очень полный анализ достижений в конструкции генераторов сигналов от 608 до 8640 и в конструкции синтезаторов от 5100 до 8660. В документе перечислены преимущества и недостатки различных технологий генерации радиочастотных сигналов, доступных в 1974 году.Обсуждаются различные подходы от задающего генератора до выходного разъема и анализируется их влияние на конечную производительность.

PDF-файл семинара по генераторам сигналов 1974 г. (90 страниц, 12,6 мес.)

1973: HP 8640… Еще один шаг вперед

Это изображение взято с «Семинара по генераторам сигналов» 1974 года, которое можно загрузить по ссылке выше.Он был прокомментирован со следующим текстом:

«Чтобы наглядно проиллюстрировать, как далеко продвинулись конструкции генераторов сигналов за последнее десятилетие, вот оборудование, замененное или частично замененное новым высокопроизводительным генератором сигналов HP 8640B с удвоителем частоты. (Слева направо, сверху вниз: 204 функции) генератор, счетчик 5300, синхронизатор 8708A, генератор сигналов 606, генераторы сигналов AM 612 и 608 и генератор сигналов FM 202.)»

1973: HP 8640, полупроводниковый генератор УКВ-сигналов

для строгих требований 1970-х годов

В 1973 году, в течение примерно 20 лет, знакомый генератор сигналов на электронных лампах HP 608 был первым прибором, выбранным для критических ВЧ-тестирований.С самого начала программа 8640 была нацелена на создание полупроводникового генератора, который, как минимум, соответствовал бы характеристикам CW старых ламповых генераторов. Спектральная чистота лампового генератора и отсутствие эффектов старения, характерных для твердотельных генераторов, были объединены в новом генераторе сигналов 450 кГц-550 МГц наряду с высококачественными возможностями ЧМ и АМ в дополнение к CW.

Схема HP 8640A/B

Блок-схема генератора сигналов модели 8640A/B показана ниже. ВЧ-генератор всегда работает в диапазоне 230-550 МГц, что позволяет использовать высокодобротный резонаторный контур. Переключаемые полупроводниковые делители частоты дают нижние диапазоны вплоть до 450 кГц. Цепи счетчика
и фазовой синхронизации есть только в модели 8640B: в остальном модели 8640A и 8640B идентичны.
Модель 8640 версии B может привязывать свою выходную ВЧ-частоту к внутреннему или внешнему опорному кристаллу для уменьшения дрейфа. Он также содержит встроенный счетчик, который может отображать выходную частоту (счетчик также может использоваться для измерения частоты внешнего сигнала до 550 МГц).

Сердце HP 8640

Сердцем этого инструмента является коаксиальный резонаторный генератор.Активное устройство представляет собой малошумящий транзистор HP-21, работающий по схеме с общей базой, смещенный от источника тока.
Резонатор имеет длину менее 1/4 длины волны, поэтому короткая нижняя часть приводит к тому, что противоположный конец, около настроечного плунжера, кажется индуктивным. Емкость между коническим настроечным плунжером и центральной стойкой резонирует с результирующей индуктивностью на выбранной частоте. Движущийся плунжер изменяет емкость и, таким образом, изменяет резонансную частоту. Варакторные диоды включены последовательно с емкостью между торцевой крышкой варактора и плунжером; образованная таким образом общая емкость параллельна емкости плунжера.

Обратная связь для колебаний обеспечивается петлями коллектора и эмиттера, магнитно связанными через резонатор. АРУ, необходимая для стабильной генерации, достигается за счет модуляции угла проводимости с собственным смещением, возникающим за счет выпрямления в переходе база-эмиттер генератора.

Анимационный дисплей: панорамный вид генератора сигналов HP 8640B

Гибридная технология HP в начале 70-х годов

Усилитель мощности на тонкопленочной гибридной микросхеме 8640B расположен в верхнем левом углу (красная стрелка) увеличенной фотографии, показанной выше.На фото ниже показана эта схема в открытом корпусе. Он изготавливается путем нанесения тонкопленочных элементов на сапфировую подложку и приклеивания к пленке кристаллов транзисторов и диодов. Как показано, в технологии использовались чип-конденсаторы, чипы ВЧ-транзисторных усилителей и дорожки индуктивности. Габаритные размеры подложки составляют 18 x 11 миллиметров.

Генератор сигналов

, специальные указания по применению

В помощь инженеру, использующему HP 8640, были опубликованы четыре указания по применению, посвященные измерениям генератора сигналов.Сканы этих оригинальных публикаций доступны на странице AN этого веб-сайта. Ищите АН 170-1, АН 170-2, АН 171-1 и АН 171-2.

Микроволновые устройства – обзор

7.1 Общие понятия и основные определения

Активные и пассивные микроволновые устройства и компоненты являются основными строительными блоками микроволновых цепей и систем, работающих в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц (соответствующих длинам волн от 1 м до 1 мм в свободном пространстве).В этой главе представлены только пассивные компоненты, состоящие из сосредоточенных или распределенных элементов или их комбинации. На более низких частотах (например, от 300 МГц до 10 ГГц) упор делается на элементы с сосредоточенными параметрами, чтобы размеры схемы были небольшими. На более высоких частотах качество сосредоточенных элементов быстро ухудшается, и используются в основном распределенные элементы. Микроволновые схемы представляют собой комбинацию пассивных и активных компонентов, при этом пассивная часть легко занимает 75% или более площади полезной площади схемы. Без пассивных компонентов (например, фильтров, согласующих цепей, циркуляторов, изоляторов, резисторов и т. д.) активные компоненты (например, транзисторы, лампы) не могут работать.

Пассивный компонент представляет собой физическую структуру или компоновку схемы, которая выполняет одну или несколько линейных электронных функций, не прибегая к внешним источникам смещения или управления электрическими и/или магнитными источниками и не потребляя их. Другими словами, функциональность схемы пассивного компонента самодостаточна и самопроявляется без каких-либо расходных материалов и внешнего стороннего вмешательства.На практике микроволновый сигнал, проходящий через пассивный компонент, всегда испытывает потери и рассеивает мощность. Пассивный компонент может быть описан как закрытая сеть с одним или несколькими портами.

Многопортовый пассивный микроволновый компонент произвольной формы (четыре порта в следующем примере) изображен на рисунке 7.1, в котором приходящая (или падающая) мощность всегда равна исходящей (или отраженной) мощности плюс возможная рассеиваемая мощность в схема. В большинстве практических приложений микроволновая цепь моделируется рассеянием или S -параметрами, которые определяются через падающую и отраженную измеряемые волны напряжения (или, альтернативно, тока) I ⁱ и I ^r ) в определенных плоскостях отсчета для данного режима распространения, такого как поперечная электрическая мода (TEM).Свойства цепи с учетом нескольких режимов работы (распространяющийся или затухающий) описываются с помощью обобщенной матрицы параметров S . Разница заключается в том, что только для одного режима распространения напряжения и S -параметры на порт являются однозначными, тогда как для многомодового распространения или затухающих мод напряжения и S -параметры становятся векторами и подматрицами соответственно. Для одномодового распространения используется матрица S четырехпортового примера на рисунке 7.1 представлен в виде матрицы 4 × 4 со следующими комплексными элементами:

РИСУНОК 7. 1. Графическое описание обобщенного четырехпортового микроволнового пассивного компонента, который может включать в себя различные сегментированные материалы в области цепи произвольной формы.

(7.1)[V1rV2rV3rV4r]=[S11S12S13S14S21S22S23S24S31S32S33S34S41S42S43S44][V1iV2iV3iV4i]

Эта матрица устанавливает отношения между потоками сигналов, такие как передача, отражение и отражение. S _ii ( i = 1, 2, 3, 4) обозначается коэффициентом отражения (или Г) на соответствующем i -м порту.Это значение часто выражается в децибелах [− 20log ( S )] и называется обратными потерями. S _ii (i, j = 1, 2, 3, 4 и i ≠ j) определяется как коэффициент передачи (или T ) от j -го порта (входящего) к i -й порт (исходящий) согласно уравнению 7.1. Это значение, выраженное в децибелах, определяется как вносимое затухание между двумя конкретными портами. Одним из фундаментальных свойств матрицы параметров S для линейной пассивной сети без потерь является унитарное соотношение:

(7. 2) [S][S]t*=I,

, где верхние индексы t и * обозначают транспонированный и сопряженный комплекс соответственно. Это уравнение выводится из принципа сохранения энергии. Величина S -параметров пассивной сети всегда равна или меньше единицы, в зависимости от того, работает ли она без потерь или с потерями. Из унитарного условия можно установить правильное соотношение между элементами S -матрицы.

Параметры S полностью описывают электрические свойства сосредоточенной или распределенной микроволновой сети. S -параметры могут быть преобразованы в другие представления сетевых параметров, такие как матрицы Y, Z и ABCD (Collin, 1992). Матрица ABCD (цепочка) популярна при анализе и проектировании микроволновых цепей, когда можно применить концепции напряжения и тока. Методы диаграммы Смита также обеспечивают простой инструмент для решения большинства практических задач проектирования и анализа (Collin, 1992).

Пассивные микроволновые компоненты могут состоять из сосредоточенных элементов (катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов) или распределенных элементов (отрезков линий передачи и разрывов) или из того и другого. Цепь устроена в определенной конфигурации (топологии), так что выбранные свойства сигнала (амплитуда, частота и фаза) обрабатываются или управляются желаемым образом. Сосредоточенные элементы можно также рассматривать как особый класс конструкций линий передачи, геометрические размеры которых всегда находятся в пределах небольшой доли рабочей длины волны, и, таким образом, встроенные электромагнитные поля ведут себя стационарно. В этом смысле все микроволновые пассивные компоненты можно рассматривать как структуры линий передачи, состоящие из определенных разрывов линий передачи и соединительных линий, соответствующих длинам волн.

В зависимости от функциональных возможностей схемы пассивные компоненты можно разделить на следующие категории: согласование/трансформатор импеданса, разделение/объединение мощности, перенаправление/связывание сигналов, частотный фильтр/резонатор, и фазовращатель/замедлитель/сдвигатель фазы. Среди них фильтры представляют собой особый и очень важный класс пассивных компонентов из-за их технических возможностей и сложности конструкции. Гибриды и направленные ответвители не менее важны, но их реализация охватывает гораздо меньший диапазон, чем у фильтров.Согласование импеданса или трансформаторные сети считаются наиболее фундаментальными строительными блоками практически для любой микроволновой схемы. Возможные реализации сильно зависят от среды схемы, и автономные компоненты невозможны, если они не настраиваются. Ферритовые компоненты и схемы из некоторых специальных материалов (например, сегнетоэлектрики) составляют другой класс пассивных микроволновых компонентов. Их можно использовать для разработки настраиваемых схем путем приложения внешних магнитных или электрических полей.В идеале даже в этом случае не происходит внешнего потребления энергии. Ферритовые компоненты широко используются для изоляторов, фазовращателей и других функций невзаимных цепей, таких как циркуляторы и другие.

При проектировании пассивного компонента наиболее важными обычно являются параметры, зависящие от функции, такие как полоса частот, вносимые/возвратные потери, уровни входного/выходного импеданса, групповые/фазовые задержки, изоляция и переходная характеристика. Другие параметры, такие как температурная стабильность, виброустойчивость, низкая пассивная интермодуляция или эффекты мультипакта, являются второстепенными, хотя, в зависимости от применения, могут оказывать прямое влияние на конструкцию схемы.

Лавинные транзисторные генераторы импульсов — электронные проекты для развлечения

В следующем содержании показаны некоторые лавинные транзисторные генераторы импульсов, которые я построил:

Схема практически одинакова для всех типов транзисторов, которые я пробовал:

Это просто пример для входа 100 В. Есть входной фильтр, значит у нас есть делитель напряжения, который нужно установить на значение, при котором транзистор просто не лавинит без триггерного сигнала.Энергия импульса для лавины хранится в небольшом конденсаторе . Другой альтернативой колпачку для хранения является короткий кусок коаксиального кабеля на 50 Ом, дающий импульсы прямоугольной формы, длительность которых пропорциональна длине кабеля. Эмиттер транзистора имеет рабочий резистор 50 Ом, который передает импульс на внешнюю нагрузку. Схема триггера имеет некоторые защитные элементы для предотвращения утечки мощности импульса обратно в генератор триггера.

Некоторые предостережения:

• Частота повторения импульсов должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить достаточное время перезарядки крышки для хранения.
• Если увеличить крышку накопителя, амплитуда и ширина импульса также увеличатся, но слишком большая крышка пробьет транзистор и уничтожит его.

Образец печатной платы для транзисторов в корпусе ТО-18 показан ниже (печатные платы для других корпусов транзисторов выглядят аналогично):

Я проводил опыты со следующими транзисторами:

• 2N2368, 2N2369
• 2N3700
• БК140-16
• БД239
• БФР91А

Лавинное поведение обычно не является определенной характеристикой транзисторов (за исключением некоторых типов ZETEX), и даже не гарантируется, что лавинное движение вообще произойдет. Вам нужно будет протестировать каждое устройство по отдельности перед использованием.

Импульсные измерения проводились на осциллографе Tektronix MSO4104 с частотой 1 ГГц и на осциллографе PicoScope 9200 с частотой 12 ГГц. Понятно, что объем реального времени здесь ограничен пропускной способностью; поэтому иногда огромные различия во времени нарастания объяснимы. Другой проблемой является несовершенное согласование масштаба реального времени в верхнем частотном углу; это означает, что амплитуды сигналов не должны быть очень точными (в любом случае вы должны ожидать падения на -3 дБ на углах полосы).

Запуск осциллографа в реальном масштабе времени прост, но осциллографу выборки требуется внешний запуск для качественных измерений. Сигнал запуска был получен непосредственно от генератора входных импульсов с линией задержки (10 м коаксиального кабеля) между генератором импульсов и входом триггера лавинной головки.

Avalanche — это «хаотичный» процесс, вызывающий сильное дрожание выходного сигнала. Причиной этого является достаточно неопределенное время от начала триггерного сигнала до формирования лавины носителей, зависящее от сильно флуктуирующей, очень малой начальной концентрации свободных носителей в обедненной зоне широкой непроводящей базы/коллектора. узел под высоким напряжением.Сильный и быстрый сигнал запуска может улучшить, но не устранить джиттер.

Ниже вы можете увидеть область реального времени 1 ГГц для транзистора 2N2368:

… а теперь на осциллографе (с аттенюатором 20 дБ):

Когда вы посмотрите на время нарастания, у нас есть ок. 480 пс на осциллографе реального времени 1 ГГц и 367 пс на осциллографе выборки. Время нарастания добавляется за счет геометрического сложения, так что это правдоподобно. Амплитуда была ок. 10В в обоих случаях.

Следующий пример — транзистор 2N3700, сначала с MSO4104:

Это просто шлепок! У нас есть амплитуда сигнала 42 вольта при времени нарастания 437 пс.Весь пульс заканчивается ок. 850пс.

Теперь по объему выборки:

Время нарастания здесь 440пс, амплитуда сигнала 40В.

Следующий СВЧ-транзистор BFR91A:

Здесь мы видим 6 вольт с временем нарастания 467 пс. В области выборки это выглядит так:

Время нарастания здесь всего 240 пс, так что неплохо.

Наконец, низкочастотный звуковой транзистор, BD239:

… а по объему выборки:

Амплитуда сигнала довольно большая (46 В), но время нарастания довольно медленное (ок.1нс). Однако форма сигнала очень чистая.

Некоторые очень хорошие советы по высокоскоростным методам в целом и пример лавинного генератора импульсов можно получить у знаменитого Джима Уильямса в его заметках по применению AN47 от Linear Technologies.

Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с указаниями по применению AN47 от JimWilliams

Нравится:

Нравится Загрузка. ..

Компактный микроволновый генератор мощностью более 100 Вт на частоте 2,45 ГГц.

Резюме пресс-релиза:

Модель ISYS245 размером 11,8 x 2,2 x 10,8 дюйма оснащена ГУН с низким уровнем шума, а также четырехкаскадным усилителем на твердотельных транзисторах, эффективность которого превышает 62%. Устройство обеспечивает усиление слабого сигнала от 55 до 58 дБ, а также может усиливать сигналы от внешних источников. Работая от 100-240 В переменного тока, 50/60 Гц, он обеспечивает измерение отраженной мощности с коэффициентом шума менее 10 дБ.В комплект поставки входят передняя панель управления и параллельный коммуникационный интерфейс для управления и регистрации данных через ПК.

Оригинальный пресс-релиз:

Прохладный, компактный источник обеспечивает более 100 Вт CW на 2,45 ГГц и предлагает отличные измерения отражения

Alloa, Шотландия — Emblation Microwave, Emblation микроволновый генератор модели ISYS245 для коммерческих, промышленных, исследовательских и испытательных приложений, требующих мощного микроволнового источника. Чрезвычайно компактный источник генерирует выходную мощность более 100 Вт в непрерывном режиме на частоте 2,45 ГГц. Он остается холодным благодаря высокоэффективной твердотельной технологии и заменяет гораздо более крупные магнетронные системы и усилители на основе ламп бегущей волны. Он обеспечивает чистую выходную мощность микроволн, которую можно регулировать с помощью простого пользовательского интерфейса или удаленно с помощью персонального компьютера (ПК).

Микроволновый генератор модели ISYS245 фактически представляет собой полноценную микроволновую систему в компактном корпусе размером всего 11.8 x 2,2 x 10,8 дюйма (300 x 85 x 275 мм). Он включает в себя малошумящий генератор, управляемый напряжением (VCO), мощный транзисторный усилитель, а также схемы управления и контроля. Четырехкаскадный твердотельный усилитель мощности (SSPA) основан на современной технологии с использованием транзисторов из нитрида галлия (GaN) на подложках из карбида кремния (SiC) для эффективного управления температурой. Усилитель, смещенный для работы в режиме класса AB, достигает КПД выше 62%.

Помимо подачи сигналов высокой мощности, модель ISYS245 может усиливать сигналы от внешнего источника, например генератора сигналов.В качестве автономного SSPA он обеспечивает усиление слабого сигнала от 55 до 58 дБ на частоте 2,45 ГГц. В режиме свипирования выходная мощность может изменяться от 0 до 100 Вт с шагом 5 Вт. GaN-усилитель модели ISYS245 обеспечивает выходную мощность в насыщенном режиме до +51 дБм (110 Вт) на частоте 2,45 ГГц, доступную для гнездового разъема типа N. Он обеспечивает широкий динамический диапазон по сравнению с ламповыми усилителями, с коэффициентом шума менее 10 дБ и выходной точкой пересечения третьего порядка (OIP3) от +56 до +58 дБм. При работе в качестве автономного усилителя ISYS245 поддерживает максимальный уровень входного сигнала +15 дБм от внешних источников сигнала.

Микроволновый генератор ISYS245 прост в использовании. Он имеет простую в навигации переднюю панель с возможностью включения или отключения выходной мощности РЧ нажатием кнопки. Питание также можно отключить с помощью таймера с 99-минутным диапазоном. ISYS245 включает в себя простой параллельный коммуникационный интерфейс для внешнего управления и регистрации данных с ПК, а также доступен с дополнительным интерфейсным модулем USB для использования с компьютерами, оборудованными USB. Разнообразные светодиоды и звуковые сигналы предупреждают о включении ВЧ-мощности, серьезных несоответствиях нагрузки и избыточной отраженной мощности.

ISYS245 включает в себя инновационную систему измерения отраженной мощности, которая обеспечивает исключительную точность при использовании в режиме свипирования. Например, при работе с тестируемым устройством (ИУ), полное сопротивление которого не соответствует выходному сигналу ISYS245 (высокие обратные потери), система измерения отраженной мощности может значительно уменьшить ошибки и погрешность измерений. Для некоторых приложений, таких как анализ свойств материалов, важна высокая точность измерения отраженной мощности.

Хотя ISYS245 доступен в качестве стандартного продукта, генеральный директор Emblation Microwave Гэри Бил отмечает, что они также будут поставлять индивидуальные версии: «В конце концов, мы разработаем любой тип системы, который требуется нашему клиенту. Наша модульная конструкция позволяет быстрые и экономичные модификации».

ISYS245 — это недорогое и легкое решение для приложений, требующих высоких уровней микроволновой мощности, таких как физика плазмы, микроволновая химия (для ускорения реакции), обработка пищевых продуктов, консервация, анализ материалов, нагрев и сушка материалов. и в общих измерительных приложениях.Он использует методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для поддержания мощности в пределах 5% от выбранного значения даже при перегреве. ISYS245 работает от 100 до 240 В переменного тока, 50/60 Гц. Мощный микроволновый источник, соответствующий требованиям FCC, соответствует сертификату CE, а также стандартам безопасности продукции UL 61010 и IEC 61010 в США, Великобритании и Канаде.

Об Emblation Microwave

Emblation Microwave является одной из компаний Emblation Limited, шотландского новатора в области использования микроволновой энергии для медицинских и промышленных целей.Emblation Limited также включает компанию Emblation Medical, пионера в области медицинских процедур, основанных на применении микроволновой энергии.

Emblation Microwave, компания Emblation Limited Company, Forrester Lodge, Inglewood, Alloa FK10 2HU, Шотландия, Великобритания; Тел.: +1 (781) 577-2796 (США), +44 (1259) 236132 (Великобритания), факс: +44 (1259) 210430 (Великобритания), электронная почта: [email protected], Интернет: www. emblationmicrowave.com.

Контактное лицо компании:

Гэри Бил

Emblation Microwave

Гэри[email protected]

+44 (1259) 236132

Другие продукты для архитектурного и гражданского строительства

.