Гетеродинный индикатор резонанса

В. Борисов

Гетеродинный индикатор резонанса в  Радио №3/1975, вы, полагаем смонтировали и провели опытную проверку его работы. Теперь надо отградуировать шкалу и поговорить о практике применения этого измерительного прибора. В предложенном ГИР три сменных катушки, расчитанных на перекрытие общего диапазона частот 0,35-15 МГц. Прибор, следовательно, должен иметь три шкалы, соответствующие трем поддиапазонам: I, II и III. Указателем настройки может быть отрезок стальной проволоки или, что лучше, продольная риска на пластинке из прозрачного органического стекла, скрепленной с ручкой (рис.5). Очень важно, чтобы ручка с указателем надежно сидела на оси конденсатора переменной емкости контура ГИР.


Рис. 5. Указатель настройки
Рис. 6

Для градуировки шкал нужен генератор стандартных сигналов, например, ГСС-6. К выходу ГСС подключите катушку диаметром 20-25 мм, содержащую 6-8 витков провода ПЭВ 0,3-0,5. Она будет излучать высокочастотную энергию ГСС.

Сначала определите получившиеся частотные границы поддиапазона I - наиболее низкочастотного. Движок переменного резистора R3 (по схеме на рис.1) установите в среднее положение, емкость контурного конденсатора - максимальной и, не подключая к ГИР источник питания, введите его катушку внутрь выходной катушки ГСС (рис.6 ). Плавно изменяя частоту ГСС в пределах 250-450 кГц, добейтесь наибольшего отклонения стрелки индикатора. Это момент резонанса. Резонансную частоту контура ГИР считывайте по шкале ГСС. После этого емкость контурного конденсатора установите минимальной и изменением частоты ГСС в пределах 1-1,5 МГц также добейтесь наибольшего показания индикатора.

Попробуйте сдвинуть контурную катушку ближе к концу ферритового стержня, чтобы уменьшить ее индуктивность, - НЧ граница поддиапазона сместится в сторону более высоких частот. А если передвигать ее ближе к середине стержня или увеличивать число ее витков, то, наоборот, НЧ граница поддиапазона будет смещаться в сторону более низких частот. При этом будет незначительно смещаться и высокочастотная граница. Так, изменяя индуктивность катушки, можно в некоторых пределах сдвигать в ту или иную сторону весь поддиапазон частот, перекрываемый контуром ГИР. Точно так же, сменив катушку, определите граничные частоты других поддиапазонов. Смещать эти поддиапазоны можно подстроечными сердечниками и изменением числа витков контурных катушек.

Точность частотных границ поддиапазонов и всего диапазона ГИР не имеет существенного значения. Важно лишь, чтобы в низкочастотный участок первого поддиапазона входила промежуточная частота 465 кГц, ВЧ граница этого поддиапазона перекрывалась НЧ границей второго поддиапазона, а его высокочастотная - низкочастотной границей третьего поддиапазона. Исходным, таким образом, должен быть первый поддиапазон. Под него подгоните второй поддиапазон, под второй - третий.

Справившись с этой задачей, приступайте к градуировке шкал. Только теперь частоты устанавливайте по шкале ГСС: в поддиапазоне I - кратные 50, 100 кГц, в поддиапазонах II и III - кратные 0,5 и 1 МГц. Контурным конденсатором ГИР добивайтесь максимальных отклонений стрелки индикатора и на дугах шкал делайте соответствующие отметки. Образец шкалы, отградуированной таким способом, показан на рис.7. Отметку промежуточной частоты 465 кГц желательно выделить красным цветом.

Как при такой градуировке работает ГИР? Поскольку батарея питания не подключена, генератор ГИР бездействует, а его контурная катушка выполняет роль антенны, принимающей сигналы ГСС. В контуре L1C1 на рис.1 возбуждаются колебания высокой частоты.


Рис. 7. Образец шкалы
Рис. 8. Измерение резонансной частоты

В момент резонанса их амплитуда максимальная. Колебания выпрямляются диодом Д1, а постоянная составляющая выпрямленного тока течет через регулировочный резистор R3 и индикатор ИП1. Чем больше амплитуда колебаний в контуре, тем значительнее отклонение стрелки индикатора.

А если нет возможности воспользоваться ГСС? Тогда потребуется трехдиапазонный ДВ, СВ, КВ радиовещательный приемник с возможно большей шкалой. В этом случае катушка генерирующего ГИР становится излучателем энергии, частоту колебаний которой определяют по шкале приемника. Таким способом измерения частоты ГИР вы уже пользовались на предыдущем Практикуме. Устанавливая по шкале приемника нужные частоты и подгоняя под них частоты ГИР, вы таким способом сможете отградуировать его шкалу.

Однако градуировка по шкале образцового приемника будет менее точной, чем с помощью ГСС, к тому же неполной, так как в настройке приемника есть "провалы" между частотами радиовещательных диапазонов. Как в этом случае нанести отметку промежуточной частоты? В диапазоне СВ настройте приемник на какую либо радиостанцию и плавно изменяйте частоту ГИР. При частоте 465 кГц в громкоговорителе приемника появится шум со свистом.

Итак, градуировка закончена. Каркас катушки первого поддиапазона и подстроечные сердечники катушек второго и третьего поддиапазонов закрепите несколькими каплями клея БФ-2. Сделать это надо для того, чтобы во время работы с ГИР индуктивность катушек не изменялась. Полезно, кроме того, катушки закрыть цилиндрическими колпачками, склеенными из тонкого органического стекла, для защиты от механических повреждений.

Большая часть измерений, производимых с помощью ГИР, сводится в основном к определению и сравнению резонансных частот колебательных контуров. Так, например, чтобы измерить резонансную частоту какого-то контура, катушку ГИР подносят к катушке этого контура (рис.8) и, плавно изменяя частоту генератора, по резкому отклонению стрелки индикатора в сторону нуля определяют момент резонанса.

С таким способом измерения вы уже знакомы по предыдущему Практикуму. Но тогда ГИР еще не имел отградуированной шкалы. Сейчас же, повторив тот же опыт, по шкале ГИР вы сможете определить резонансную частоту этого контура. Какой длине радиоволны она будет соответствовать?

Во время таких измерений стрелку индикатора с помощью регулировочного резистора поддерживайте в средней части шкалы. Чем сильнее связь между катушками ГИР и исследуемого контура, тем значительнее в момент резонанса "скачек" стрелки индикатора в сторону нуля. Подобными измерениями можно пользоваться, например, для оценки контура магнитной антенны приемника. Измерив резонансные частоты контура при максимальной и минимальной емкости конденсатора настройки, вы тем самым, определите диапазон частот (радиоволн), в котором может работать приемник. Учтите: в емкость контура магнитной антенны, встроенной в приемник, входит и емкость монтажа, уменьшающая его резонансную частоту.

Второй пример - измерение индуктивности контурной катушки и емкости конденсатора. Из исследуемой катушки и конденсатора известной емкости, например 100 пФ, составьте колебательный контур и с помощью ГИР измерьте его резонансную частоту. Индуктивность катушки рассчитывайте по такой упрощенной формуле:

Предположим, емкость конденсатора, как условились, 100 пФ, а резонансная частота контура равна 0,7 МГц. Индуктивность катушки, следовательно, будет:

Примерно такой индуктивностью должна обладать катушка контура средневолнового диапазона приемника. При измерении емкости конденсатора к нему надо подключить катушку, индуктивность которой известна (10-200 мкГ), и также измерить резонансную частоту получившегося колебательного контура. Емкость конденсатора Cx рассчитывают по такой же формуле:

Допустим, индуктивность образцовой катушки равна 100 мкГ, резонансная частота контура - 2 МГц. Тогда:

Третий пример - измерение частоты колебаний работающего (генерирующего) генератора. Не включая питания ГИР, его катушку подносят к контурной катушке исследуемого генератора и конденсатором ГИР добиваются максимального отклонения стрелки индикатора. Частоту генератора считывают по шкале ГИР. Так с помощью ГИР вы можете, например, измерить частоту колебаний гетеродина конструируемого супергетеродина и, если надо, подбором индуктивности катушек и конденсаторов подогнать граничные частоты гетеродинных контуров.


Рис. 9

Четвертый пример - ГИР в качестве источника высокочастотных сигналов. Допустим, контур L1C1C2 магнитной антенны Ан1 (рис.9) приемника прямого усиления должен перекрывать участок СВ диапазона, соответствующий частотам 0,5-1,5 МГц (радиоволны длиной 200-600 м).

Емкость конденсатора C2 установите максимальной, ГИР настройте на частоту 500 кГц, поднесите его катушку к катушке L1 контура магнитной антенны и, перемещая ее по ферритовому стержню, добейтесь появления звукового сигнала ГИР на выходе приемника.

Затем установите минимальную емкость конденсатора C2. ГИР настройте на частоту 1,5 МГц и подстроечным конденсатором C1 добейтесь сигнала ГИР на выходе приемника. Так, пользуясь ГИР как источником высокочастотных сигналов, вы уложите частотные границы выходного контура приемника в заданный участок диапазона.

Однако, пользуясь ГИР как источником ВЧ сигналов, не следует забывать, что он излучает еще и гармоники - колебания, частоты которых кратны основной частоте. Так, например, при настройке генератора ГИР на частоту 500 кГц, он излучает еще сигналы частотой 1 МГц (2-я гармоника), 1,5 МГц (3-я гармоника) и т.д. Чтобы избежать ошибки при настройке контуров приемника по сигналам ГИР, подводить настройку приемника к сигналу ГИР следует со стороны низших частот.

В журнале "Радио" №10/1974 в статье А. Соболевского рассказано о технике настройки высокочастотного тракта супергетеродина. Многое из того, что там говорится об использовании для этой цели генератора ВЧ, приемлемо и для ГИР.

"Радио" №4/1975 год