Для начинающих. Делаем супергетеродин. Приборы для налаживания.

Одним из вопросов, стоящих перед радиолюбителем, является градуировка шкалы приемника или генератора ВЧ для налаживания этого приемника. Сейчас проблема решается просто - цифровой частотомер на Ардуинке, или сам генератор на цифровом синтезаторе. А ка обходились мы в 70-х , а наши предки еще ранее?

Как только появились кварцевые генераторы с высокой стабильностью частоты их стали использовать в качестве калибраторов. Использовались такие калибраторы, обычно с частотами 1 МГц и 100 кГц как в период Второй мировой войны, так и позже, до появления цифровых шкал. Вот, например, схема кварцевого калибратора приемника "Волна - К", выпускавшегося с 1959 года:

Рис. 1. С сайта https://djvu.online/file/OeK7ij84yXOrv

В этой схеме использовались два кварца: 1 МГц и 100 кГц. А вот часть блок-схемы приемника Davco DR‑30, выпускавшийся в 1960‑х годах в США компанией Davco Electronics.

Рис. 2. Из инструкции по эксплуатации Davco DR‑30.

Здесь используется кварц на 100 кГц. Такой же калибратор использовался и в приемнике Collins 75S-3B выпускался с 1963 по 1975 год в США компанией Collins Radio Company

Рис. 3. Из инструкции по эксплуатации (Collins 75S-3B User Guide)

Принцип действия калибраторов очень прост: сигналом калибратора является сильно искаженная синусоида, содержащая большое число гармоник, кратных основной частоте. Этот сигнал подается на вход приемника, работающего в режиме приема телеграфа. При настройке приемника на частоту, близкую частоте одной из гармони, в наушниках слышен звуковой тон. При настройке по "нулевым биениям" частота настройки точно совпадет с частотой гармоники, т.е. будет кратна 100 кГц или 1 МГц. Если, например, при настройке по шкале приемника на 14 МГц будут "нулевые биения" ( в этот момент в наушниках ничего не слышно, но при небольшой расстройке относительно этой частоты вверх или вниз в наушниках появляется звук, повышающий свой тон при увеличении расстройки), то шкала точная, а, если будет слышен тон, то шкалу нужно корректировать.

Несколько иная методика была описана в статье двух ленинградских радиолюбителей Г. Румянцева (UA1DZ) и В. Ченышева (UA1MS) в журнале Радио №5 за 1966 год.

Рис. 4. Из журнала Радио №5 за 1966 год.

Эта схема представляет собой мультивибратор с кварцевой стабилизацией частоты. Обратите внимание, что гармоники частоты 100 кГц предполагают принимать на частотах 200 - 300 МГц.

Вот как расположены гармоники частоты 1 МГц (красные) и 100 кГц (синие).

Рис. 5.

Так как с повышением номера гармоники ее уровень немного уменьшается, то уровень гармоник частоты 1 МГц будут иметь уровень выше, чем гармоники частоты 100 кГц. Обратите внимание, что на частотах 14 и 15 МГц гармоники обоих частот совпадают.

В начале 80-х у нас поступил в продажу радиоконструктор "Калибратор кварцевый".

Рис. 6. С сайта https://rw6ase.narod.ru/

А в 12 номере журнала Радио за 1982 год, в разделе "РАДИО - начинающим", появилась статья об этом радиоконструкторе.

Рис. 7. Из журнала Радио №12 за 1982 год

В схеме калибратора использовались три микросхемы: генератор был собран на 155ЛБ3 (155ЛА3) двух десятичных делителей 155ИЕ1

Рис. 8. Из журнала Радио №12 за 1982 год

Конструктор был очень востребован, так как редкий по тем временам кварцевый резонатор 1 МГц можно было использовать в цифровых частотомерах, которые в то время активно начали строить радиолюбители на 155-й серии и газоразрядный индикаторах типа ИН‑1, ИН‑8.

Вот и я предлагаю тоже сделать простой кварцевый калибратор. Основа его - все тот же кварцевый генератор, только вот заботиться о форме сигнала.

Рис. 9.

Только вот вместо кварцевого генератора я использовал дешевенький пьезокерамический резонатор, который можно приобрести в любом интернет-магазине.

Рис. 10.

И еще одно отличие - вместо эмиттерного повторителя теперь усилитель-ограничитель.

Рис. 11.

А вот формы сигналов на эмиттере генератора(внизу) и коллекторе усилителя (вверху).

Рис. 12.

Как видите, частота отличается от нужной на 300 Гц. Установить частоту точно можно с помощью подстроечного конденсатора С3.

Но иметь частотные метки через 1 МГц - это грубовато, поэтому я добавил делитель. Для делителя я использовал имевшуюся у меня SN74LS90. Вот его структурная схема.

Рис. 13. И datasheet SN74LS90

Внутри микросхемы 4 триггера и 4 элемента 2И-НЕ. Тг1 имеет отдельный вход и выход, не соединенной с остальными, и обеспечивает деление на 2. Этот триггер имеет более высокое быстродействие, чем остальные. Оставшиеся три триггера образуют делитель на 5. Если соединить выход первого триггера с входом делителя на пять, то получится делитель на 10. Полным аналогом этой микросхемы является отечественная 555ИЕ2, в том числе и по цоколевке, и по схеме включения.

Рис. 14.

К выходам микросхемы я добавил эмиттерные повторители.

Рис. 15.

Вот сигналы на выходе импульсов 100 кГц (вверху) и 500 кГц (внизу)

Рис. 16.

Использование SN74LS90 (555ИЕ2) дает нам в виде бонуса еще и метки через 500 кГц. Так как третий эмиттерный повторитель у меня не поместился, то я использовал сигнал с эмиттера VT2 (рис. 9).

Рис. 17.

Хотя амплитуда импульсов 1 МГц меньше, чем 500 и 100 кГц, но это не имеет особого значения.

Вот такой простой но полезный сигнал.