Гетеродинный индикатор резонанса (ГИР)

Контур генератора составлен из катушки Lк и конденсатора переменной емкости С2. Чтобы перекрыть достаточно широкий диапазон частот, генератор снабжается несколькими сменными катушками индуктивности. Шкала конденсатора переменной емкости С1 градуируется непосредственно в значениях частоты или имеет лимб с безразмерными делениями. В этом случае для каждого из диапазонов (т. е. каждой катушки) строится график изменения частоты генератора в зависимости от угла поворота оси конденсатора переменной емкости. Принцип работы ГИР основан на регистрации изменения сеточного тока лампы генератора в момент его настройки на общую резонансную частоту с другим каким-нибудь контуром, если он связан с катушкой генератора. Это явление обусловлено изменением величины обратной связи генератора при настройке в резонанс с генерируемыми колебаниями внешнего контура (связанного с катушкой генератора) за счет происходящей при этом потери энергии генератора. Спад сеточного тока регистрируется с помощью чувствительного индикатора микроамперметра, включенного в сеточную цепь лампы. Чем выше будет добротность (Q) исследуемого контура и величина связи с ним, тем больше будет вносимое им затухание в контур генератора и, следовательно, падение тока в цепи управляющей сетки лампы генератора. Если снять напряжение с анода лампы Л1, то ГИР может работать как резонансный волномер-индикатор. Высокочастотное напряжение, наводимое на контуре каким-либо источником ВЧ колебаний, выпрямляется лампой Л1 работающей как диодный детектор, и через микроамперметр будет проходить постоянная составляющая продетектированного сигнала.

Показание микроамперметра будет наибольшим в момент настройки контура в резонанс с частотой колебаний исследуемого источника. В ряде схем ГИР предусмотрены специальные устройства для модуляции высокочастотного сигнала. В простейшем случае это осуществляется с помощью подачи звуковой частоты на сетку лампы генератора от источника питания (в случае питания от сети переменного тока).
На рис. 2 приведена схема ГИР, имеющего специальный модулирующий каскад, собранный на правом триоде по схеме RC-генератора, частота которого определяется резисторами R8—R10 и конденсаторами С3, С5, С6. При указанных величинах этих деталей частота модуляции равна 1 ООО гц.

На рис. 3 приведена схема ГИР на высокочастотном транзисторе. Колебательный контур включен в цепь базы транзистора T1 наивыгоднейший режим генерации устанавливается с помощью подстроечного конденсатора С3 и переменного резистора R2, включенных в цепь эмиттера транзистора. Переменный резистор R2 в цепи микроамперметра служит для регулировки чувствительности ГИР на разных поддиапазонах. Ток полного отклонения стрелки микроамперметра должен быть не более 100—200 мка. В качестве детектора могут быть использованы германиевые точечные диоды типа Д1, Д2, Д9 и т. п. Можно применить транзисторы П403А или П403, П423.
Детали.
Количество сменных катушек Lк определяется диапазоном частот, на которых предполагается работать, и емкостью конденсатора C4. Желательно, чтобы он имел максимальную емкость не менее 100—80 пф. В этом случае для перекрытия диапазона 1—48 Мгц потребуется изготовить всего пять сменных катушек. Данные катушек приведены в табл. 1. В схемах, изображенных на рис. 1 и 3, отвод на катушках берется от среднего витка. При отсутствии чувствительных приборов в ламповом ГИР можно использовать миллиамперметр на 5—10 ма. Он включается не в сеточную, а в анодную цепь лампы генератора. В этом случае резонансная настройка генератора с частотой исследуемого контура будет отмечаться увеличением анодного тока лампы генератора.
Для ГИР, показанного на схеме рис. 2, можно использовать трансформатор питания от радиовещательного приемника или изготовить трансформатор самостоятельно, намотав на сердечнике из пластин Ш-19 (набор 22 мм) обмотку 1 800 витков провода ПЭЛ 0,1, обмотку II — 78 витков провода ПЭЛ 0,3. Для питания ГИР от сети напряжением 127в обмотка III должна содержать 1 500, а для сети напряжением 220в — 2 650 витков провода ПЭЛ 0,12. В последнем случае, сделав отвод от середины обмотки III, можно питать прибор от сети 110 и 220 в.
Полупроводниковый диод Д7 в выпрямителе (рис. 2) можно заменить селеновым выпрямителем, собранным из 12—15 шайб диаметром 15 мм. Можно в выпрямителе использовать кенотрон (например, типа 6Ц4П или 6Ц5С), в этом случае на трансформаторе Тр1 следует намотать дополнительную обмотку в 78 витков провода ПЭЛ 0,6 для накала кенотрона.
Конденсатор С2 — керамический типа КД или КТ, остальные слюдяные или бумажные. Конденсатор С — электролитический типа КЭ - 2, К50-3 или К50-7. Переменные резисторы типа СП или СП О, все постоянные резисторы типа MJIT или ВС.
Монтаж ГИР производится на металлическом шасси, размеры которого определяются деталями, используемыми в схеме ГИР. Гетеродинный индикатор резонанса, схема которого приведена на рис. 2, удобнее монтировать в виде двух блоков. В одном из них размещаются трансформатор питания Тр1, детали выпрямителя и микроамперметр, в другом все остальные детали схемы. Для подключения сменных контурных катушек индуктивности устанавливается ламповая панелька (октальная или семиштырьковая для пальчиковой лампы).
Катушки монтируются на цоколях от перегоревших ламп или для них изготовляются специальные основания с контактными шпильками. Детали высокочастотного генератора следует располагать так, чтобы длина соединительных проводников была наименьшей, это обеспечит устойчивую работу ГИР на частотах УКВ диапазона. Конденсатор переменной емкости С1 следует устанавливать так, чтобы выводы от его статорных и роторных пластин находились возможно ближе к контактным лепесткам панельки для сменных катушек. Ламповую панель лампы Л1 также располагают с расчетом наивыгоднейшего подключения ее анодной и сеточной цепей к контуру.
Соединительный кабель между высокочастотным блоком и блоком питания может быть взят любой.
Настройка и налаживание ГИР.
После проверки цепей питания ГИР прежде всего следует убедиться в его работе. Для этого в контактные гнезда ламповой панельки, предназначенной для сменных катушек, вставляют одну из катушек и, вращая движок переменного резистора R3 (рис. 2), наблюдают за показаниями сеточного микроамперметра. При некотором начальном положении движка появится сеточный ток, который должен увеличиваться по мере изменения напряжения на управляющей сетке лампы Л1.
Проверить наличие колебаний в контуре генератора можно также по исчезновению сеточного тока (срыву колебаний) в момент касания рукой витков катушки. Убедившись в нормальной работе генератора, переходят к определению и подгонке диапазонов. Начать следует с самого длинноволнового диапазона — 1 — 2,8 Мгц. Проще всего подгонку диапазонов производить с помощью градуированного приемника. Подгонку УКВ диапазона при отсутствии градуированного приемника можно произвести с помощью двухпроводной измерительной линии.
Вся подгонка диапазонов должна производиться таким образом, чтобы нижняя крайняя частота следующего диапазона была несколько меньшей, чем высшая частота предыдущего диапазона (например, в данном случае при наибольшей частоте 2,8 Мгц первого диапазона второй диапазон начинается с 2,7 Мгц). Первоначальная подгонка диапазонов осуществляется изменением индуктивности контурных катушек, отмоткой или домоткой у них витков. Более точную подгонку можно произвести укреплением внутри каркасов катушек кусочков карбонильного железа в случае необходимости увеличения индуктивности или помещением короткозамкнутых витков из медного провода для уменьшения индуктивности катушки.
Контрольный приемник, на котором будет проверяться ГИР, собранный по схеме на рис. 1 или 3, должен иметь второй гетеродин, применяемый для приема телеграфных сигналов. Для градуировки ГИР, собранного по схеме на рис. 2, наличие такого гетеродина в контрольном приемнике необязательно, так как в ГИР предусмотрена модуляция несущей частоты. Определив границы первого диапазона, переходят к следующему, обеспечивая в каждом отдельном случае перекрытие концов соседних диапазонов. По окончании подгонки всех сменных катушек ГИР рекомендуется для большей механической прочности и защиты от проникновения влаги произвести пропитку их изоляционным лаком (например, раствором полистирола в дихлорэтане).
Еще лучше изготовить защитные цилиндры из изоляционного материала (с толщиной стенок 0,5—1 мм), в которые и поместить катушки. В этом случае совершенно исключается повреждение обмотки катушек при работе с ГИР. Для градуировки шкалы ГИР устанавливают на некотором расстоянии от контрольного приемника с таким расчетом, чтобы около катушки L1 не было никаких металлических предметов, и положение ГИР оставалось бы неизменным на все время производства его градуировки. Если в используемом для градуировки KB приемнике рабочий диапазон начинается с 1,5 Мгц, следует принять на него вторую гармонику ГИР и, разделив пополам полученное значение частоты, сделать первую отметку (риску) на шкале.
Перестроив приемник на частоту, соответствующую следующей желательной отметке, ГИР подстраивают по максимуму слышимости в приемнике и делают на шкале следующую отметку и т. д. Количество отдельных значений частоты, отмеченных на шкале, зависит от желательной точности, а также от цены делений на шкале используемого для градуировки приемника. Кроме общих частотных отметок на шкале, для удобства работы с KB и УКВ аппаратурой можно сделать дополнительные отметки крайних частот соответствующих любительских диапазонов.
Если предполагается использовать ГИР для работы с радиовещательной аппаратурой, то для него нужно изготовить дополнительные катушки на диапазон частот 150 кгц—1,2 Мгц. Подбор катушек и градуировку ГИР начинают с частоты 150 кгц с помощью обычного вещательного приемника с заведомо правильной шкалой. Налаживание транзисторного ГИР мало чем отличается и производится в том же порядке, как и налаживание лампового прибора. В основном оно сводится к подбору емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R8. Они должны быть таковы, чтобы обеспечить стабильную работу генератора на всех диапазонах.
Коллекторный ток Т1 при этом не должен превышать 3—5 ма. О наличии ВЧ колебаний в контуре можно судить по отклонению стрелки индикаторного прибора. Для облегчения налаживания ГИР можно рекомендовать вначале собрать его на небольшой экспериментальной панельке и, лишь добившись стабильной работы генератора, монтировать прибор «начисто».