Назначение и принципы работы гир. Гетеродинные индикаторы резонанса на транзисторах Что такое гетеродин индикатор резонанса

(ГИР) —универсальный измерительный прибор. С помощью его настраивают высокочастотные каскады приемников, радиостанций и измеряют частоты колебательных контуров, емкости конденсаторов и индуктивности катушек и производят ряд других измерений.

Рис. 31. Схема гетеродинного измерителя резонанса.

Схема ГИР показана на рис. 31. Прибор представляет собой генератор высокой частоты, собранный по схеме-трехточке на лампе Л1. Изменения сеточного тока лампы фиксируются микроамперметром. Питание прибора осуществляется от одиополупернодного выпрямителя переменного напряжения сети.

Принцип пользования прибором заключается в том, чтобы при любом измерении отмечать, на какой частоте происходит резонанс, характеризующийся резким падением сеточного тока лампы. Если на анод лампы ГИР подавать небольшое напряжение, чтобы генератор не возбуждался, а затем поднести катушку ГИР к контуру работающего передатчика, то во время резонанса прибор даст более высокие показания. Прибор имеет шесть сменных катушек, рассчитанных на частоты от 1,5 до 150 Мгц.

Генератор ГИР монтируют в отдельном металлическом корпусе и разъемом соединяют с выпрямителем трехжильным экранированным проводом длиной 50 см (рис. 32). Микроамперметр находится на лицевой панели корпуса выпрямителя.

Рис. 32. Внешний вид гетеродинного измерителя резонанса.

Монтаж генератора нужно выполнять короткими проводниками, иначе прибор трудно будет настроить на частоту 150 Мгц. Лампу помещают возле колодки для включения сменных катушек. Все провода и конденсаторы, идущие на «землю», соединяют с корпусом в одной точке.

Детали. Трансформатор питания Tpi от любого лампового радиоприемника 3-го класса. Важно лишь, чтобы у него обмотка накала ламп была на 6,3 в и повышающая обмотка — на напряжение 150—200 в.

Намоточные данные катушек L1—L5 приведены в табл. 2. Каркасами катушек служат стержни из изоляционного материала — текстолита, эбонита, органического стекла.

Катушка L6 (рис. 32), рассчитанная на диапазон частот 80—150 Мгц, бескаркасная. Она представляет собой незамкнутую вытянутую петлю высотой 45 мм из провода МГ диаметром 2 мм. Отвод сделан на расстоянии 30 мм от заземленного конца.

Выводы и отводы катушек припаивают к штырькам октальных цоколей радиоламп. Для подключения катушек к генератору используют восьми-штырьковую фарфоровую панельку. Для градуировки прибора нужны генераторы стандартных сигналов высокой частоты типов ГСС-6 и ГВМ.

При включении любой катушки в панель генератора ГИР стрелка микроамперметра отклоняется. Резистором R2 устанавливают стрелку прибора в среднее положение шкалы прибора.

Настройку ГИР начинают с катушки L1 Частоту ГСС устанавливают около 2 Мгц, выходное напряжение максимальное. К выходным зажимам ГСС подключают катушку, содержащую 8 витков провода ПЭЛ 0,5. Диаметр катушки должен быть такой, чтобы ее можно было свободно надеть на каркас катушки ГИР. Движок резистора R2 устанавливают в положение, при котором ГИР не генерирует. Катушку ГСС надевают на катушку L4 ГИР и конденсатором C1 добиваются максимального отклонения стрелки прибора —, индикатора настройки. Затем проверяют диапазон частот, перекрываемый ГИР с этой катушкой (для L1 1,55—3,5 Мгц), Если диапазон частот значительно отличается от указанного в табл. 2, то несколько изменяют данные катушки, чтобы установить нужный диапазон частот.

Если стрелка индикатора не отклоняется и, следовательно, невозможно определить резонансную частоту ГИР, тогда включают телефоны в гнезда: при настройке контура ГИР в резонанс с частотой ГСС в телефонах будет слышна модуляция ГСС.

Так настраивают все катушки ГИР. Так как ГСС рассчитан на частоты до 26 Мгц; то катушки L5 и L6 настраивают с помощью генератора метровых волн.

Шкалы частот первых трех диапазонов (катушки L1—L3) чертят на одной половине диска на корпусе генератора ГИР, а шкалы трех остальных диапазонов (катушки L4—L6)—на второй половине диска. Стрелку шкалы делают из органического стекла шириною 12 мм и длиною во всю шкалу. Посередине стрелки наносят риску, которую заливают черной тушью. Стрелку надевают на ось конденсатора переменной емкости и по риске производят отсчет частот.

Измерения с помощью гетеродинного измерителя резонанса

Измерения с помощью ГИР сводятся в основном к сравнению резонансных частот электрических контуров. Чтобы произвести те или иные измерения, в ГИР вставляют катушку соответствующего диапазона частот (иногда сменяют несколько катушек, когда частота измеряемого контура неизвестна) и индуктивно связывают ее с катушкой исследуемого контура. Наблюдая за стрелочным индикатором ГИР, вращают ручку конденсатора переменной емкости, добиваясь резонанса частот. Резонанс фиксируют по резкому уменьшению показаний стрелочного индикатора.

Характер изменения показаний индикатора зависит от добротности катушки и степени связи измеряемого контура с катушкой ГИР: чем выше добротность контура, тем значительнее изменения показаний индикатора.

Измерение коэффициента связи между двумя катушками. С помощью ГИР довольно точно можно измерить коэффициент связи между катушками индуктивности. Делают это так (рис. 38). К одной из этих катушек, лучше всего к катушке с наибольшей индуктивностью L1, подключают конденсатор емкостью 20—100 пф, дважды измеряют резонансную частоту получившегося контура — при разомкнутой второй катушке L2 и при замыкании ее коротким отрезком провода. Соответственно получают две частоты; f1 и f2. Коэффициент связи между катушками определяют по формуле

Рис. 33. Схема измерения коэффициента связи между катушками индуктивности.

Этим методом можно измерять коэффициент связи от 0,1 до 0,7. Меньший коэффициент связи измерить трудно, так как разница между частотами ft и f2 мала. При коэффициенте более 0,7 из-за шунтирующего действия второй катушки падает добротность измеряемой катушки, и точно определить резонанс частоты трудно.

Определение частоты ВЧ генератора.

Для определения частоты генератора, в том числе и вспомогательного гетеродина приемника, переменным резистором (на рис. 31—R2) срывают генерацию ГИР, подносят его катушку к катушке исследуемого генератора и, изменяя емкость конденсатора настройки и сопротивление переменного резистора, добиваются наибольшего отклонения стрелки прибора ГИР. Частоту генерации определяют по шкале конденсатора переменной емкости ГИР в момент резонанса. При этом связь катушки ГИР с генератором ослабляют до минимума: чем меньше эта связь, тем точнее будет определена частота генерации.

Частоту генератора, мощность которого превышает 1 вт, надо измерять очень осторожно, чтобы не повредить прибор ГИР из-за большого тока через него. В этом случае достаточно поднести катушку ГИР к катушке генератора не ближе 20—40 мм. По мере настройки ГИР в резонанс с частотой генератора его постепенно относят от катушки генератора дальше. Это предупреждает повреждение прибора и дает более точный отсчет частоты.

Измерение индуктивности катушки. Для измерения индуктивности катушки к ней подключают конденсатор, емкость которого известна, и с помощью ГИР измеряют резонансную частоту получившегося контура. Индуктивность катушки определяют по формуле

где L — измеряемая индуктивность, мгн\ С — известная емкость конденсатора, пф; f — резонансная частота контура, Мгц.

Для измерения индуктивности катушки с большим числом витков емкость подключаемого к ней конденсатора должна быть 150~ 300 пф. При измерении индуктивностей катушек УКВ диапазона его емкость должна быть 25—30 пф. Для упрощения расчета индуктивности катушек диапазонов средних и длинных волн к ним подключают конденсатор емкостью 100 пф.

Измерение емкости конденсатора производят с помощью эталонной катушки, индуктивность которой известна. Индуктивность этой катушки может быть от 10 до 200 мгн. Методика измерения такая же, как при измерении индуктивности катушки, с той лишь разницей, что эталоном является не емкость, а индуктивность. Отмечая точку резонанса, определяют емкость конденсатора по той же формуле, только емкость и индуктивность меняют местами:

где С — измеряемая емкость, пф; L — индуктивность катушки, мкгн f — резонансная частота, Мгц.

Этим способом можно измерять емкости конденсаторов от 10 до 1500 пф.

Настройка антенны с помощью ГИР заключается в измерении ее резонансной частоты. Для этого используют индуктивную (рис. 34) или емкостную (рис. 35) связь ГИР с антенной. Выбор места связи ГИР с антенной и вид связи (емкостная или индуктивная) имеют значение при измерении резонансной частоты антенны. Для точного измерения резонансной частоты антенны нужно знать хотя бы приблизительно частоту, на которой будет работать антенна. Коэффициент связи должен быть больше, чем при определении резонансной частоты контура. Особенно сильная связь антенны с ГИР должна быть на частотах меньше 10 Мгц.

Если длина антенны более половины длины волны, то применяют емкостную связь (через конденсатор емкостью 5— 15 пф). При длине антенны меньше половины волны используют индуктивную связь. При настройке полуволновых вибраторов место разреза вибратора соединяют проводом так, чтобы образовался виток связи (рис. 36) который при настройке подносят к ГИР.

При помощи ГИР можно согласовать антенну с кабелем, а кабель с выходом передатчика. Существует такое правило: при правильном согласовании антенны с кабелем и с передатчиком резонансная частота антенны не должна изменяться при подключении к ней кабеля. Поэтому, изменяя связь ка-беля с передатчиком и размеры симметрирующих элементов, добиваются, чтобы частота ГИР при отключении антенны от кабеля или кабеля от передатчика почти не изменилась.

При измерении резонансной частоты фидеров (кабелей) с малым волновым сопротивлением учитывают, что их индуктивность очень мала (доли микрогенри), поэтому определение резонансных частот проводят тщательно.

В.В. Вознюк. В помощь школьному радиокружку

Ключевые теги: радиолампы, Вознюк, Измерения

Измерительная техникаГетеродинный индикатор на 1,8 - 150 MHzДля радиолюбительских измерений можно применить гетеродинный индикатор резонанса приведенный на рисунке.В схеме можно применитьтранзисторы типа КП303 (VT1) и КТ361 (VT2),диоды КД514.Данные катушек индуктивности зависят от выбранного диапазона. В оригинале был использован набор из 6 контуров, смонтированных на трехконтактных разъемах.Elektronisches Jarbuch 1988, c.169....

Для схемы "ПРОВЕРКА ИНДИКАТОРОВ НА ЖК"

Измерительная техникаПРОВЕРКА НА ЖКВ "Радиолюбителе" была статья о проверке индикатора на жидких кристаллах с использованием сетевого напряжения. Хорошей альтернативой для проверки жидкокристаллических индикаторов может стать применение в качестве пробника генератора прямоугольных импульсов, собранного на любой доступной элементной базе. Один из вариантов такого пробника на инверторах К561ЛН2 приведен на схеме. Пробник размещен на печатной плате размерами 21х37 мм в корпусе от батареи типа "КРОНА". К выводу 4 инвертора DD1.2 припаян провод, который пропущен через днище основание батареи, вывод 7 соединен с корпусом, а к выводу 1.4 подключается "+" источника питания. Проверка индикатора очень проста. Пробник подключают к источнику питания, и металлический корпус пробника зажимают в левой руке. Выход пробника подключают к общему проводнику индикатора, и сжимая с легким усилием большим и указательным пальцами правой руки выводы индикатора, убеждаются в его работоспособности. Такая оперативная проверка индикаторов на жидких кристаллах позволяет избежать приобретения бракованных приборов. Литература 1. Мурзич А. Проверка ЖКИ. - Радиолюбитель, 1997; N10, С 19.И.ЦАПЛИН, г.Краснодар. (РЛ 2-99)...

Для схемы "ВКЛЮЧЕНИЕ МОЩНЫХ СЕМИЭЛЕМЕНТНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ ИНДИКАТОРОВ"

Цифровая техникаВКЛЮЧЕНИЕ МОЩНЫХ СЕМИЭЛЕМЕНТНЫХ СВЕТОДИОДНЫХ Е. ЯКОВЛЕВ г. Ужгород Светодиодные индикаторы серий АЛС321, АЛС324, АЛС333 и многие другие имеют хорошие светотехнические характеристики, но в номинальном режиме потребляют довольно большой ток - для каждого элемента приблизительно 20 мА. При динамической индикации амплитудное роль тока в несколько раз больше.В качестве преобразователей двоично-десятичного кода в семиэлементный промышленность выпускает дешифраторы К514ИД1, К514ИД2, КР514ИД1, КР514ИД2. Для совместной работы с указанными индикаторами с общим катодом они непригодны, так как максимально вероятный ток выходных ключевых транзисторов дешифраторов К514ИД1 и КР514ИД1 не превышает 4...7 мА, а К514ИД2 и КР514ИД2 предназначены только для работы с индикаторами, имеющими общий анод.На рис. Реле поворотов на тиристоре схемы 1 показан вариант согласования дешифратора К514ИД1 и мощного индикатора АЛС321 А с общим катодом. Для примера на схеме показано включение элемента "а". Остальные элементы включают через подобные транзисторно-резисторные цели. Выходной ток дешифратора не превышает 1 мА при токе питания элемента индикатора приблизительно 20 мА.Puc.1На рис. 2 показано согласование индикатора АЛС321 Б (с общим анодом) с деши-фратором КР514ИД1. Этот вариант целесообразно использовать при отсутствии дешифратора К514ИД2.Puc.2На рис. 3 изображена схема для включения индикатора с общим катодом.Puc.3Изображенные на рисунк...

Для схемы "УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ГИР"

Измерительная техникаУСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ГИРВсе, кто имел дело с гетеродинным индикатором резонанса, знают, что работа с ним является довольно кропотливым делом, т.к. в процессе измерения приходится манипулировать не только ручкой настройки частоты, но и регулятором чувствительности прибора, а в некоторых конструкциях - и ручкой режима.Это связано с тем, что практически во всех перестраиваемых в широком диапазоне частот генераторах амплитуда ВЧ напряжения также меняется в широких пределах. Чтобы не пропустить момент резонанса, ручку настройки нужно вращать как можно медленнее и участливо наблюдать за показаниями стрелочного индикатора.Работа с ГИРом существенно упрощается и ускоряется, если дополнить его устройством, фиксирующим момент каким-либо световым индикатором. На рис. 1 приведена схема ГИРа со светодиодным индикатором резонанса. Работу его поясняют графики рис. Очень мошне зарядне устройство схема 2 и рис.3. Чем выше скорость вращения ротора конденсатора настройки, тем круче фронт изменения В Ч напряжения на контуре (линия А1 на графиках рис. 2 и рис. 3). Задача содержится в фиксации резкого уменьшения уровня В Ч напряжения. Решается она применением дифференциального усилителя, который, в общем случае, реагирует не на абсолютную величину параметра, а на его изменение в какую-либо сторону. Задающий генератор ГИРа собран на транзисторе VT1 по схеме, описанной в . Дифференциальный усилитель собран на транзисторах VT3, VT4, VT5. При перестройке по диапазону в сторону уменьшенияемкости или, что то же самое, в сторону увеличения ВЧ напряжения (показано стрелкой на рис. 2 и рис. 3) выпрямленное напряжение отрицательной полярности на затворе VT3 плавно увеличивается. На стоке VT3 и левой обкладке конденсатора С7 напряжение положительной полярности также плавно увеличивается. Транзи...

Для схемы "ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОСХЕМЕ С520"

Измерительная техникаЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР НА МИКРОСХЕМЕ С520D (производство ГДР)Принципиальная схема вольтметраПечатная платаВарианты выполнения входной цепиВключение светодиодных индикаторов с общимкатодомВ качестве дешифраторов можно использовать, например, К514ИД1, К514ИД2.Возможно использование и К155ИД1, если используются декадные индикаторы.Транзисторы - типа КТ361 или подобные другие p-n-p проводимости....

Для схемы "ВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА НА 144 МГЦ"

АнтенныВЕРТИКАЛЬНАЯ АНТЕННА НА 144 МГЦОписываемая антенна выпускается в Бельгии под названием "BIG STAR". Антенна представляет собой систему вертикальных коллинеарных вибраторов с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости. Рис.1Теоретическое усиление антенны - 6,5 дБ по отношению к полуволновому вибратору. Экспериментальная проверка показала, что на расстоянии в 100 км переход с диполя на описываемую антенну дает выигрыш в 9 дБ. Общая высота антенны - приблизительно 5 метров. Электрическая схема антенны показана на рис.1, конструктивное выполнение на рис.2 -6. Вибратор выполнен из дюралевых труб, разбитых тефлоновыми изоляторами.Настройка антенны сводится к перемещению точки подключения центральной жилы кабеля к индуктивности С до получения резонанса на рабочей частоте. Данная антенна использовалась при работе через спутники серии RS и показала хорошие результаты, особенно при низком расположении спутника над горизонтом. "ОТС" 4/92.SP2FBC & SP2MBE...

Для схемы "Простой передатчик на диапазон 144 МГц"

Радиопередатчики, радиостанцииПростой передатчик на диапазон 144 МГц Простой двухтранзисторный передатчик (см. рисунок) предназначен для работы в диапазоне 144 МГц. Его можно использовать как возбудитель в более мощных передатчиках или как генератор при налаживании радиоприемника. В задающем генераторе (на транзисторе Т1) применен кварцевый резонатор с частотой собственного резонанса 48 МГц. Контур L1C2 настроен на эту же частоту. На транзисторе Т2 выполнен утроитель частоты.Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 12,7 мм. Она содержит 8 витков провода диаметром 0.25 мм. Длина намотки 12,7 мм. Отвод выполнен от середины катушки. Катушка L2 содержит 8 витков провода диаметром 1.3 мм. Длина намотки 25 мм (диаметр каркаса приблизительно 8 мм). Катушка L3 содержит 3 витка провода диаметром 1,3 мм. Индуктивность обоих дросселей (Др1, Др2) порядка 1.8-2 мкГ."73 Magazine" (США), 1974. февраль. В передатчике можно использовать транзисторы КТ315Д и КТ603А, но при этом нужно изменить полярность включения источника питания....

Для схемы "ЦИФРОВАЯ ШКАЛА С КОРРЕКЦИЕЙ ПОКАЗАНИЙ"

Цифровая техникаЦИФРОВАЯ ШКАЛА С КОРРЕКЦИЕЙ ПОКАЗАНИЙПрименение цифровых шкал позволяет при небольших затратах существенно повысить точность отсчетных устройств трансиверов и приемников. Одним из наиболее простых вариантов построения цифровой шкалы является вариант измерения частоты перестраиваемого гетеродина (ГПД) . Этот метод часто применяют в УКВ трансиверах. Измерение частоты гетеродина "подставки", переносящего сформированный сигнала на рабочую частоту (144, 430 МГц и т. д.), и суммирование ее с частотой ГПД и ПЧ требует быстродействующих и, следовательно, дорогих цифровых микросхем. Но они доступны не всем. Поэтому нередко цифровая шкала предусматривает индикацию только сотен, десятков и единиц килогерц частоты ГПД. Индикаторами, отображающими единицы, десятки и сотни мегагерц управляют переключателем, связанным с переключателем диапазонов, но не связанным с логикой работы цифровой шкалы. Определенное неудобство при этом вызывает необходимость выбора частоты гетеродина "подставки" такой, чтобы начало диапазона, например, 144,000 МГц соответствовало нулевым значениям сотен, десятков и единиц частоты ГПД. Как подключить реостат к зарядному устройству Часто бывает сложно реализовать это условие из-за невозможности приобрести кварцевые резонаторы на необходимую частоту. Так, например, на двухметровом диапазоне при использовании кварцевого фильтра на 10,7 МГц и изменении частоты ГПД от 11 до 12 МГц частота кварцевого гетеродина "подставки" должна быть 122,3 МГц. На диапазоне 70-сантиметров его частота должна равняться 410,3 МГц. Кардинальное решение этой проблемы содержится в использовании программируемого счетчика на микросхеме 561ИЕ11 или 564ИЕ11. Этот счетчик позволяет при подаче на его входы Dl, D2, D4, D8 комбинации из логических 0 (земля) и логических 1 (+ 9 В) вписать в каждом разряде число от 0 до15. При этом, подавая 0 или 1 на вход счетчика "+1", можно суммировать или вычитать записанное число из измеряемой частоты ГПД. Так, например, у автора частота кварцевого гетеродина на двухметровом диапазоне равнялась 121505 кГц. Это достигалось девятикратным умножением коле...

Для схемы "СТАБИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ УКВ ПЕРЕДАТЧИКА"

Узлы радиолюбительской техникиСТАБИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ УКВ ПЕРЕДАТЧИКАВ. ГЛУШИНСКИЙ (UW6MA) г. Ростов-на-ДонуДля успешной работы с дальними станциями на диапазоне 144 Мгц часто возникает необходимость работы на одной частоте с корреспондентом. Особенно очевидным это становится при работе в соревнованиях, когда на диапазоне прослушиваются десятки и более того сотни станций, создающих сильные взаимные помехи, или во пора QSO за "круглым столом". Задающие генераторы, собранные по смесительным схемам, а также перестраиваемые кварцевые генераторы неоднократно описывались и ранее, но все они довольно сложны. Предлагаемый задающий генератор прост, по стабильности почти не уступает кварцевому генератору и не требует существенных переделок в случае применения в уже готовом передатчике. Возможное перекрытие частоты составляет 400-500 кгц. Принцип работы задающего генератора основан на следующем явлении. Если в кварцевом генераторе, собранном по схеме емкостной "трехточки", включить последовательно с резонатором катушку, частота генерации понизится по отношению к частоте кварца. Регулятор мощности на тс122 25 Если же мы включим (также последовательно) конденсатор, частота увеличится. В обоих случаях степень изменения частоты будет зависеть от величин индуктивного (ХL) и емкостного (Хс) сопротивлений. В данном генераторе (см. рисунок) в цепь кварца включен последовательный контур L1C1. При резонансе напряжений (ХL=Хс и Z=0) генератор работает вблизи частоты последовательного резонанса кварца. Изменение емкости конденсатора в ту или иную сторону от положения резонанса приведет к преобладанию влияния либо емкости, либо индуктивности.Для того, чтобы частота генератора при максимальной емкости после умножения была равна 144 Мгц, надобно применить кварц с частотой, соответствующей гармонике 144,25-144,33 Мгц (4010, 6015, 8020, 12030 кгц и т. д.). Так как у многих радиолюбителей таких кварцев нет, то можно применять любые кварцы на 4...

Для схемы "ПРОСТОЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ"

Бытовая электроникаПРОСТОИ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ Металлоискатель, схема которого приведена на рисунке, можно собрать всего за несколько минут. Он состоит из двух практически идентичных LC-генераторов, выполненных на элементах DD1.1-DD1.4, детектора по схеме удвоения выпрямленного напряжения на диодах VDI, VD2 и высокоомных (2 кОм) головных телефонов BFI, изменение тональности звучания которых с свидетельствует о наличии под катушкой-антенной металлического предмета. Генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. самовозбуждается на частоте резонанса последовательного колебательного контура L1CI, настроенного на частоту 465 кГц (использованы элементы фильтра ПЧ супергетеродинного приемника). Частота второго генератора (DD1.3. DD1.4) определяется индуктивностью катушки-антенны L2 (30 витков провода ПЭЛ 0,4 на оправке диаметром 200 мм) и емкостью конденсатора переменной емкости С2, позволяющего перед поиском настроить металлоискатель на обнаружение предметов определенном массы. Схема недогрева паяльника Биения, возникшие в результате смешения колебания обоях генераторов, детектируются диодами VD1, VD2, фильтруются конденсатором С5 и поступают на головные телефоны BF1.Все устройство собрано на небольшой печатной плате, что позволяет при питании от плоской батареи для карманного фонаря сделать то очень компактным и удобным в обращении.При повторении металлоискателя можно использовать микросхему К 155ДАЗ,любые высокочастотные германиеяые диоды и КПЕ от радиоприемника "Альпинист".Janeczek A. Prosty wykrywacz metali. - Radioelec>tronik, 1984, N 9, str. 5.(Радио 2-85, с.61)...

Радиолюбительские измерения

Гетеродинный индикатор резонанса

Гетеродинный индикатор резонанса генерирует колебания частотой до 100 МГц и совмещает в себе функции автогенератора и индикатора одновременно..

Для генерации колебаний разных диапазонов используют сменные катушки L, включаемые через гнезда Гн1 и Гн2 в контур генератора.

Рис.1. Принципиальная схема ГИРа

Генератор собран по схеме емкостной трехточки. В его контур, кроме катушки L входит блок КПЕ С1С2, секции которого включены между анодом и управляющей сеткой лампы. Чтобы устранить влияние руки оператора при настройке, роторы конденсаторов соединяют с корпусом.
Для измерения резонансной частоты неизвестного контура сменную катушку генератора приближают к катушке этого контура и подбирают частоту генератора блоком С1С2.

Момент совпадения частоты генератора с резонансной частотой неизвестного контура фиксируют по индикатору ГИР.

Это явление характеризуется "отсасыванием" исследуемым контуром высокочастотной энергии из контура генератора. А так как контур ГИР включен в сеточную цепь лампы, это явление сопровождается уменьшением угла сектора на экране индикатора. Резонансную частоту исследуемого контура определяют по шкале блока С1С2, у которого угол поворота ротора прямо пропорционален изменению емкости его секций. Шкалу ГИР градуируют при помощи волномера промышленного изготовления.
Сменные катушки генератора наматывают проводом ПЭЛ 0,4 на каркасах диаметром 12 мм. Числа витков катушек приведены в таблице.

С помощью ГИР можно также измерять малые емкости и индуктивности.

Для измерения емкости составляют контур из катушки и конденсатора известной емкости Ск; определяют резонансную частоту этого контура f1. Затем параллельно контуру присоединяют конденсатор, емкость которого нужно измерить, и снова определяют резонансную частоту f2 получившегося контура. Измеряемую емкость конденсатора, пФ, определяют по формуле:

Если известна индуктивность контурной катушки, то емкость конденсатора, включенного в контур, пФ, определяют по формуле:

где, fрез - в мГц; Lо - в мГ.
Для определения индуктивности катушки составляют контур из конденсатора известной емкости С0 и катушки, индуктивность которой нужно измерить. Затем изложенным выше способом определяют собственную частоту этого контура. Измеряемую индуктивность, мГ, определяют по формуле.

Статьи публикуются по мере поступления. Для упорядоченного тематического
поиска воспользуйтесь блоком

В радиолюбительской практике для измерения резонансной частоты пассивной колебательной системы чаще всего применяют гетеродинный индикатор резонанса — ГИР. Он объединяет в себе резонансный волномер и маломощный генератор калиброванной радиочастоты. Колебательный контур волномера ГИРа является одновременно и контуром его гетеродина. С помощью такого измерительного прибора несложно определить резонансную частоту колебательного контура, отрезков соединительных линий, элементов антенн коротковолновых радиостанций. ГИР, кроме этого, можно использовать и как сигнал-генератор. Принципиальная схема предлагаемого ГИРа приведена на рис. 1.

Рис.1

Его гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT1, включенном по схеме с общим истоком. Такой транзистор обеспечивает прибору значительно большую стабильность частоты, чем биполярный. Диод VD1, подсоединенный к выводам затвора и истока транзистора, улучшает форму генерируемого напряжения, приближая ее к синусоидальной. Без диода положительная полуволна тока стока станет искажаться из-за увеличения коэффициента усиления транзистора с повышением напряжения на затворе, что неизбежно приводит к появлению четных гармоник в спектре сигнала гетеродина. Резистор R5 ограничивает ток стока полевого транзистора.
Колебательный контур прибора образуют сменная катушка L1, подключаемая к разъему XI, блок конденсаторов переменной емкости С1 и соединенные с ним последовательно конденсаторы С2, СЗ. Переключают прибор на работу в одном из пяти диапазонов измерения (3...6, 6...10, 8...15, 13...25 и 24...35 МГц) включением катушки L1 соответствующей индуктивности.
Через конденсатор С5 напряжение радиочастоты поступает на вход высокочастотного вольтметра-индикатора, состоящего из детектора, диоды VD2 и VD4 которого включены по схеме удвоения напряжения, и усилителя постоянного тока на транзисторе VT2 с микроамперметром РА1 в коллекторной цепи. Диод
VD3 стабилизирует образцовое напряжение на диодах VD2, VD4, тем самым повышая чувствительность детекторам стабильность работы усилителя. Переменным резистором R3, объединенным с выключателем питания SA1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 в исходное положение. Дроссель L2 — элемент развязки гетеродина от источника питания по высокой частоте.
Источником питания прибора может быть встроенная в него батарея напряжением 3....9 В (предпочтение следует отдать батарее «Корунд» или аккумуляторной 7Д-0.1) или внешний сетевой блок питания с таким же выходным напряжением.
В описываемом ГИРе нет дополнительного стабилизатора питающего напряжения, поэтому при работе с ним необходимо пользоваться источником с одним и тем же значением напряжения постоя иного тока.
Внешний вид прибора показан в заголовке статьи, а монтаж деталей в корпусе — на рис.2.

Рис.2

Его корпусом служит латунная хромированная коробка размерами 120х70х45 мм с плотно закрывающейся крышкой. Блок конденсаторов переменной емкости С1, индикатор РА1 и переменный резистор R3 размещены на лицевой стенке корпуса. Конденсаторы С2 и СЗ смонтированы непосредственно на выводах секции блока КПЕ и, гнездах разъема XI. Остальные детали, кроме батареи питания, смонтированы на печатной плате (рис.3),

Рис.3

выполненной из фольгированного стеклотекстолита.
Блок КПЕ, использованный в ГИРе, от малогабаритного радиоприемника «Сел-га». Конденсаторы С2 и СЗ — КСО-1, С5 — КД, С9 и С10—оксидныеК52-1Б, осталь-ные — КМ-5. Все постоянные резистора типа МЛТ, переменный R3 с выключателем питания SA1 — СПЗ-4вМ. Диоды КД512А (VD1), КД521Б (VD3) можно заменить на любые другие кремниевые высокочастотные, например КД509А, а германиевыеД9А(VD2иVD4)—наД18, Д20 или ГД508.
Микроамперметр РА1 на ток полного отклонения стрелки 500 мкА. Можно установить прибор бытового магнитофона, например, типа М4762.
Дроссель L2 намотан на кольце типоразмера К7х4х2 из феррита 1000НМ и содержит 150 витков провода ПЭВ-2 0,12. Катушка готового дросселя пропитана клеем «Суперцемент».
Намоточные данные контурной катушки пяти диапазонов измерения приведены в таблице. Каркасами катушек первых трех диапазонов могут служить отрезки полиэтиленовой изоляции коаксиального кабеля РК-106. Катушки двух последних диапазонов бескаркасные. Катушку диапазона 24...35 МГц желательно намотать медным посеребренным проводом диаметром 1 мм.

Конструктивно каждая контурная катушка размещена в карболитовом корпусе от кварцевого резонатора (рис. 4).

Рис.4

Между основанием корпуса и защитным колпаком зажат согнутый из тонкого алюминия уголок, к которому приклеена шкала соответствующего диапазона измерения. Делать одну общую шкалу для всех диапазонов нецелесообразно — при различной плотности перестройки применяемых контуров это затруднит пользование прибором.

На торцевой стенке корпуса укреплена двухгнездная колодка кварцедержателя, в которую и вставляют штыри контурной катушки. Шкала при этом оказывается под ручкой блока КПЕ с указательной стрелкой.
Монтаж высокочастотных цепей и соединении выполнен голым медным посеребренным проводом диаметром 1 мм, низкочастотных — проводом МГШВ.
Налаживание ГИРа начинают с тщательной проверки правильности всех соединений. Затем в гнезда разъема X1 вставляют контурную катушку любого из диапазонов измерения и включают питание. При этом стрелка микроамперметра РА1 должна отклониться от нулевой отметки. Переменным резистором R3 ее устанавливают на крайнюю правую отметку шкалы. Затем, вращая ручку блока КПЕ из одного крайнего положения в другое, наблюдают небольшое перемещение стрелки прибора. При минимальной емкости КПЕ стрелка должна отклоняться больше вправо, что объясняется повышением добротности контура с повышением частоты генератора.
Шкалы всех диапазонов измерения градуируют, пользуясь, например, калиброванным приемником.
Если в каких-то участках диапазона необходимо повысить точность шкалы, то параллельно катушке подключают слюдяной конденсатор постоянной емкости. Индуктивность контурной катушки и емкость контура с учетом дополнительного конденсатора можно рассчитать по формуле

где С—в пикофарадах, L — в микрогенри, f — в мегагерцах.
Определяя резонансную частоту исследуемого контура, к нему возможно ближе подносят катушку ГИРа и, медленно вращая ручку блока КПЕ, следят за показаниями индикатора. Как только его стрелка качнется влево, замечают соответствующее положение указателя на ручке КПЕ. При дальнейшем вращении ручки настройки стрелка прибора возвращается в исходное положение. Та отметка на шкале, где наблюдается максимальный «провал» стрелки, как раз и будет соответствовать резонансной частоте исследуемого контура.

Г. ГВОЗДИЦКИЙ

Применяют их, в частности, и при настройке антенн. Однако классические варианты ГИР ориентированы на индуктивную связь с измеряемым колебательным контуром. Их небольшие по размерам катушки индуктивности в большинстве случаев не позволяют обеспечить достаточную связь с элементами антенны, например, с проволочной рамкой. В результате индикация резонансной частоты элемента становится нечёткой, что приводит к значительным погрешностям измерений.

Английский коротковолновик Питер Додд (G3LDO) решил эту проблему просто, изготовив для настройки элементов своего "двойного квадрата" несложный специализированный ГИР. Он отличается от классических вариантов этого прибора лишь его конструктивным исполнением (Peter Dodd. Antennas. — RadCom, 2008, March, p. 66,67).

Рис. 1 ГИР для настройки проволочных антенн

Схемотехническое решение гетеродинного индикатора резонанса может быть любым — великое множество их было опубликовано в радиолюбительской литературе. Питер Додд использовал один из простейших вариантов ГИР Схема его показана на рис. 1. Индикация резонанса осуществляется в нём по изменению тока истока транзистора VT1, а чтобы эти изменения были более ярко выражены, на измерительный прибор РА1 подается напряжение смещения. Его можно регулировать переменным резистором R4, устанавливая перед началом измерений стрелку прибора близко к конечной отметке его шкалы. Частоту резонанса регистрируют цифровым частотомером. Из отечественных транзисторов в этом ГИР можно применить, например, транзисторы КП303В. Частотомер подключают к разъёму XW1.

Рис. 2 Фото устройства

Конструктивное отличие от традиционных вариантов исполнения ГИР состоит в том, что автор применил катушку больших размеров, которая позволила обеспечить заметную связь с элементом антенны, резонансную частоту которого надо измерить (рамкой или линейным вибратором). Внешний вид его прибора приведен на рис. 2. Его основанием служит диэлектрическая пластина шириной 150 и толщиной 15 мм. Длина её некритична — зависит от размеров коробки, в которой размещаются элементы ГИР, и от размеров частотомера. Автор использовал частотомер заводского изготовления. В верхней части этой пластины намотана катушка, которая содержит пять витков провода диаметром 1 мм в изоляции. Её индуктивность получилась около 3 мкГн, что обеспечило перекрытие ГИР при использованном КПЕ от 12 до 22 МГц. Изменяя число витков, можно получить и другое, требуемое для настройки конкретной антенны, перекрытие по частоте. В верхней части пластины размещены два диэлектрических крючка (из тех, что используют для крепления электропроводки), которыми прибор подвешивают на проволочный элемент антенны. Это позволяет зафиксировать взаимное положение катушки ГИР и этого элемента, что также повышает точность измерений. Часть проволочного элемента антенны будет параллельна длинной стороне прямоугольных витков катушки. Это, как показала проверка, обеспечивает достаточно сильную связь катушки ГИР с элементом антенны и надёжную регистрацию его резонансной частоты. Так, при работе с рамками "двойного квадрата" изменение показаний измерительного прибора при резонансе составляло примерно 40% от всей шкалы.