Написав статью о трехточках, я решил "заглянуть в анналы", а именно в знаменитую в узких кругах книгу инженера из ФРГ Эрика Рэда "Схемотехника радиоприемников", вышедшая у нас в 1989 году. Книга фундаментальная, очень вменяемая, для практиков, без рядов Фурье и других интегралов. На меня произвел впечатление прекрасно описанный блочный принцип конструирования.
И вот я вновь открыл эту книгу на странице 43, где помещена схема гетеродина по схеме емкостной трехточки на частоту 5,0 - 5,5 МГц.
Собственно генератор собран на СВЧ транзисторе Т1 типа MRF904 с граничной частоте 4 ГГц и уровень шумов 1,5 дБ (на частоте 450 МГц). Рэд объясняет это Тем, что такие транзисторы позволяют получить бОльшую стабильность параметров и более чистый спектр сигнала. А чтобы не было возбуда на СВЧ, на базовый вывод транзистора одевается ферритовая бусинка, а в эмиттерной цепи резистор 56 Ом, через которую осуществляется ООС по переменному и постоянному току.
Перестройка генератора - с помощь. КПЕ, так как использование варикапа, которые имеют малую добротность (это было четверть века тому назад), в результате чего снижается добротность контура и увеличивается дрожание фазы и нестабильность частоты. Но время-то идет, появились высокодобротные варикапы, и если постараться ... По поводу фазовых шумов ничего сказать не могу - на своем опыте я их не осязал и они мне не мешали :).
Интересен метод выбора емкости конденсаторов делителя (С5, С6) и конденсатора связи. Емкость конденсаторов С5 = С6 и их реактивное сопротивление на рабочей частоте Хс = 50 - 75 Ом, а реактивное сопротивление С4 Хс=100 - 150 Ом. В данной схеме С5 = С6 = 390пФ. Используя онлайн калькулятор получим Хс = 75,8 Ом, а для С4 = 220 пФ Сх = 151,6 Ом. Но в другой своей книге "Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике" на стр. 151 в практически точно такой же схеме гетеродина данные конденсаторов несколько другие: С4 =220 пФ, а С5 = С6 = 470 пФ.
Несколько другую методику расчета этих конденсаторов дает Владислав Артеменко (UT5UDJ) в своей статье в журнале Радиолюбитель №2 за 2007 год. Но результаты обоих методик близки. Отсюда возникает вопрос: а не шунтирует ли колебательный контур низкое сопротивление цепочки С4-С5-С6 ? В некоторых источниках рекомендовалось делать емкость конденсатора С4 как можно меньше, чтобы уменьшить влияние всех остальных компонентов схемы на колебательный контур.
Интересен способ подачи смещения на базу транзистора: вместо высокоомных резисторов - относительно низкоомный (1 кОм + 1 кОм) делитель напряжения со средней точки которого напряжение подается на базу транзистора через цепочку из резистора 1 кОм и дросселя 150 мкГн. А для частоты 5 МГц этот дроссель имеет сопротивление 4,7 кОм.
Есть и еще одна интересная конструктивная особенность генератора; его катушка намотана не на керамике и не посеребренным проводом, а простым медным проводом диаметром 0,5мм на ..... кольце из порошкового железа T50-6 (внешний диаметр 12 мм, проницаемость 8). У меня есть похожие (красного цвета), но с проницаемостью 10.
Ну и как же у этого гетеродина со стабильностью? А неплохо, только вот разогревать нужно.
Т.е. выбег частоты около килогерца, а через полчаса 30-40 Гц, а через час - вполне можно принимать цифру.
Еще оригинальным является способ снятия сигнала генератора: с помощью включенного в коллекторную цепь резистора сопротивлением 56 Ом. По идее это отличный выход: низкое выходное сопротивление, небольшой уровень сигнала и, как следствие, малое влияние следующего каскада на генератор.
Я решил смоделировать эту схему генератора в LTspice. И результат меня озадачил.
Во-первых, амплитуда колебаний на контуре (А) не велика, что говорит о его невысокой добротности или шунтирования его. Во-вторых, в точке Б форма колебаний не лезет ни в какие ворота. А вот в точке В - почти правильная синусоида.
Я уменьшил емкость конденсатора С2 до 80 пФ. Добротность контура и, соответственно, напряжение на нем возросли. А форма колебаний не изменилась.
Вот форма сигнала в увеличенном виде в точках Б и В.
Почему такое несоответствие? Может быть разница в параметрах транзисторов (в модели параметры по умолчанию). Меня это так заинтересовало, что решил собрать этот генератор в натуре на транзисторе 2SC3355 с граничной частотой 6,5 ГГц и уровнем собственных шумов на частоте 1 ГГц 1,1 дБ.
Всем здоровья и успехов!