Простые схемы генерации CW от R2AJA (Лабораторная работа)

Пришло время провести точные измерения мощности, спектров и вида сигналов от простых схем генерации незатухающий колебаний (CW). Рассмотрены схемы: с биполярным транзистором (Michigan Mighty Mite), c полевым канальным транзистором (UI7K),
составная схема трансивера Pixie, составная схема N7KSB (74HC240)+ двухтактный УМ на биполярных транзисторах, составная схема N7KSB (74HC240) + УМ на полевом канальном транзисторе BS170. Все схемы настраивались на максимальную мощность по ваттметру SX-600 до лабораторных измерений.

Оборудование:
Ваттметр М3-56
Осциллограф Agilent Technologies DSO1022A
Анализатор спектра Agilent Technologies ESA-E4405B (9kHz-13.2GHz)

Первый проверяемый образец - схема Michigan Mighty Mite.

Внешний вид:

Ваттметр показал: 400 мВт. (важно отметить, что все проверяемые схемы имеют спад мощности, после непрерывной передачи, связанной с нагревом транзистора. Измерения ваттметром проводились в первую очередь и его показания получались несколько больше остальных). 

Осциллограмма сигнала:

Мощность можно оценить по формуле P = Vpp*Vpp/8*R, где R=50 Ом, сопротивление нагрузки. Форма сигнала показывает наличие гармоник незначительного уровня.

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц:

Здесь и далее показаны спектрограммы при дополнительном ослаблении 20 дБ. Т.е. ко всем значениям нужно добавлять 20 дБ. Пример: 1 гармоника на 7 МГц имеет уровень 6.4 дБм на картинке, истинный уровень = 6.4 + 20 = 26.4 дБм.

Спектр сигнала в диапазоне от 6.8 до 7.2 МГц:

Каких либо паразитных модуляций не обнаружено.

Второй проверяемый образец - схема UI7K на BS170.

В качестве R1 и R2 используется переменный резистор на 220 кОм. Настройка ведется из начального положения: R1=0, R2=220 до появления генерации  (примерно R1=58 кОм, R2=164 кОм.) Индуктивность имеет около 12 витков на оправке с диаметром 10 мм (примерно 1..1.5 мкГн). Емкости С4 и С5 подбираются по максимальной выходной мощности.

Внешний вид:

Ваттметр показал: 800 мВт. 

Осциллограмма сигнала:

Очевидна плохо подавленная  вторая гармоника (нужна оптимизация выходного фильтра)

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц:

Интересен "бугорок" гармоник в районе 120 МГц =)

Спектр сигнала в диапазоне от 6.8 до 7.2 МГц:

Каких либо паразитных модуляций не обнаружено.

Третий проверяемый образец - схема "Pixie".

Внешний вид:

Для "Pixie" Ваттметр показал: 850 мВт. 

Осциллограмма сигнала:

Очень достойная! 

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц:

Очень хорошее подавление высших гармоник!

Спектр сигнала в диапазоне от 6.8 до 7.2 МГц:

Без паразитных модуляций.

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц в режиме приема:

Спектр сигнала в диапазоне от 6.8 до 7.2 МГц в режиме приема:

Четвертый проверяемый образец - составная схема на генераторе N7KSB (74HC240) и усилителе на BS170.

N7KSB подключается к П-контуру с номиналами С1,2 = 470 пФ, L=1 мкГн

П-контур подключается к усилителю на BS170. Можно обойтись и без промежуточного П-контура, но гармоники на выходе возрастут.

Здесь сразу показан выходной П-контур, номиналы которого нужно подбирать по максимальной мощности. В качестве R1 и R2 используется переменный резистор на 100 кОм. Настройка ведется из начального положения: R1=0, R2=100 до появления усиления  (примерно R1=20 кОм, R2=80 кОм.) Индуктивность имеет около 12 витков на оправке с диаметром 10 мм (примерно 1..1.5 мкГн).  Усиление данной схемы получилось до 14 раз ! (чуть более 11 дБ)

Внешний вид:

Ваттметр показал: 2900 мВт. 

Осциллограмма сигнала:

Осциллограмма сигнала на затворе BS170:

Осциллограмма сигнала на выходе фильтра N7KSB, нагруженном на 50 Ом:

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц:

Спектр сигнала в диапазоне от 6.8 до 7.2 МГц:

Без паразитных модуляций.

Пятый проверяемый образец - составная схема на генераторе N7KSB (74HC240) и двухтактном усилителе SM0VPO на биполярных транзисторах.

Данная схема в отличии от предыдущих спроектирована под частоту 14 МГц. Полное описание можно посмотреть здесь: QRPP CW Маяк с ключеванием от Arduino

Сейчас я только хочу уточнить характеристики конструкции. Отличие есть в выходном фильтре, он однозвенный (С1=68 пФ, L=0.5...0.7 мкГн (10 витков на 1 см оправке), С2=5.6 пФ) вместо описанного в статье 2-звенного. 

Внешний вид:

Ваттметр показал: 2000 мВт. 

Осциллограмма сигнала:

Спектр сигнала в диапазоне от 1 до 200 МГц:

Спектр сигнала в диапазоне от 13.8 до 14.2 МГц:

Без паразитных модуляций.

Измеренные значения обобщены в виде таблицы.

Самыми точные показания получены из спектрограмм сигналов.

В столбцах показаны:

SX-600, мВт - мощность измеренная на любительском ваттметре;

М3-56, мВт - мощность измеренная на лабораторном ваттметре;

Vpp, В - напряжение пик-пик с осциллографа;

Pvpp-50, мВт - пересчитанное напряжение в мощность;

Pdbm - мощность с анализатора в дБм;

PmW, мВт - мощность, пересчитанная в мВт;

Ipit, A - ток питания схемы;

Pпотр - мощность питания схемы (Up=12 В);

n - КПД схемы;

kgarm - коэффициент гармоник (для 2 и 3 гармоник).

под названиями схем показаны измерения гармоник данных схем.

N7KSB (8 V) - измерение самой схемы с фильтром и без BS170.

Вывод: схемы с транзистором BS170 получились с большой второй гармоникой (около 10%),

требуется оптимизация фильтров.  Все схемы генерации могут быть использованы для работы с микроконтроллерами через электронный ключ на транзисторе  (ключевание по питанию)

Лавриненков Игорь Сергеевич 

Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру