VHF 機器の設計上の特徴。スキーム、説明

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VHF機器の設計上の特徴。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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超短波装置は、より長い波長で動作するように設計された装置と比較して、設計者が考慮しなければならない独自の特性を持っています。

これらの特徴は、高周波、特に超高周波では、ランプ、発振回路、およびさまざまなタイプの誘電体のエネルギー損失が急激に増加するという事実によって決まります。通常のランプは、特に高い周波数ではなく低い周波数 (最大 30 MHz) ではうまく動作し、高い周波数ではうまく動作しないか、まったく動作しません。

パラフィン、テキソライト、カーボライト、getinaks、ボール紙、ゴムなどの誘電体は、超短波機器での使用が完全に受け入れられないと見なされるべき回路で大きな損失を引き起こします。

これと他の多くの理由（以下で説明します）により、初心者の超短波は、アマチュアがしばしばトライアルと呼ぶ、いわゆる「フライング」モンタージュに頼って、XNUMXつまたは別のデザインをテストするべきではありません. 原則として、非常に優れたスキームに従って組み立てられたほとんどすべての超短波機器ですが、部品の無秩序な配置、低品質の絶縁体を使用した長くて絡み合った取り付けワイヤを使用して、急いで、ずさんに組み立てられました。常に満足のいく結果が得られないか、まったく機能しません。

そのため、意図したデザインの製造に進む前に、アマチュアにとって非常に役立つ次の注意事項とヒントをよく理解しておくことをお勧めします。

超短波装置の発振回路では、非常に低いインダクタンスのコイルとわずかな静電容量のコンデンサを扱わなければなりません。

受信機または送信機が計算される周波数が高いほど、動作インダクタンスとキャパシタンスは小さくなります。そう。 40、144、さらには 420 MHz の周波数では、これらの値は、ランプの電極間容量、リード線のインダクタンス、設備の寄生容量、およびのインダクタンスに匹敵することが判明しました。接続ワイヤ。したがって、高周波回路の実装容量を最小限に抑え、接続ワイヤをできるだけ短くまっすぐにするように常に努力する必要があります。上記の周波数では、長さ 5 ～ 10 cm の導体は、ループコイルのインダクタンスと同じオーダーのインダクタンスを持ちます。そして、この導体が曲がっている場合、つまり半巻きの形をしている場合、そのインダクタンスはさらに大きくなります。超短波設置リードの規則に従わない。第一に、固有振動の周波数の急激な変化、計算されたものからの偏差、そして第二に、品質係数、回路の劣化、およびその減衰の増加です。この観点から、ランプと高周波部品をシャーシに合理的に配置することは、超短波装置の優れた性能にとって決定的に重要です。

部品とランプを配置する場所とそれらの相対位置を選択するときは、次の規則に従う必要があります。

a）ループコイルは、それらが属するランプの近くに配置する必要があります。

b）高周波発振を増幅する段階のランプ、局部発振器、およびミキサーは、可変コンデンサーのブロックの近くに配置する必要があります。

c) 中間周波数の振動を増幅する段階のランプを、中間周波数変圧器の隣に配置します。

超短波装置の設計者も留意する必要があります。動作周波数が増加すると、従来の非特殊ランプのゲインは急速に低下し、80 MHz のオーダーの周波数ですでに 6 に近づきます。この場合、発振回路の品質を改善し、銀と高品質のセラミックを使用しても、良い結果は得られません。このため、設計者は、電極間容量が小さく、VHF 範囲で動作するように設計された特別なベースレスランプを使用するよう常に努力する必要があります。これらのランプには、「どんぐり」タイプのすべてのランプ、ランプ15N6P、1S6P、2S6P、6NZP、1Zh6P、6ZhZP、4Zh32P、GU-29が含まれます。 GU-XNUMXなど。

しかし、特殊なランプでさえ、超高周波では入力インピーダンスが低下します。動作周波数の増加に応じて、ランプの入力抵抗が減少する主な理由は、電子の慣性です。電子の流れの慣性により、グリッド電流が発生します。これは、入力導電率の有効成分の出現を意味します。 (同時に、グリッド電流によってノイズフロアが増加します。) ランプリードのインダクタンスによって、ランプの入力インピーダンスも低下します。高周波でのコイルのインダクタンスが小さく、ランプの損失が大きいという事実の結果として、回路の共振抵抗は小さくなります（1500オーム以下）。

このことを考えると、VHF 発生器の場合、Q 係数の高い回路を使用する必要があります。回路内の損失を減らすために、多数の誘電体の使用は常に避ける必要があります。高周波数で動作するように設計された、高品質の誘電体のみを使用する必要があります。 30 MHzを超える周波数のGetinaks、carbolite、textoliteは、それらの過度の損失のために使用しないでください。

発振回路に最適なコイルはコイルです。これは、高周波セラミックで作られたフレームで、らせん状の溝に沿って銀の層が蒸着されています。このようなコイルは損失が少なく、耐久性があり、広い温度範囲でほぼ一定の値のインダクタンスを提供します。このようなコイルを自励送信機に使用すると、十分な周波数安定性が保証されます。

接続導体の幾何学的寸法の変化によって引き起こされる加熱中のわずかな周波数ドリフトは、回路に負の温度係数を持つコンデンサを使用することで簡単に補償できます。

アマチュア条件では、そのようなコイルを製造することは事実上不可能です。ただし、主にマスターオシレーターに必要な安定性を高めたコイルは、100〜120°Cの温度に予熱した銅（できれば銀メッキ）ワイヤーから巻いて、溝にある程度の張力をかけて置くことができます。このセラミックフレーム。単純なフレームレスコイルは、周波数生成が発生しないダブラーや出力段で使用できることは明らかです。ただし、すべての場合において、輪郭が機械的に強いことを保証するために努力する必要があります。

非常に多くの場合、回路の品質係数を向上させたいラジオアマチュアは、不必要に大きな直径のコイルを作成します.これは、発電機では、大きな放射損失につながります. 出力段では直径 15 ～ 20 mm のコイルを推奨します - 30 ～ 35 mm。

渦電流損失を避けるために、コイルは金属塊から離して配置する必要があります。大きな金属表面からのコイルの最小距離は、少なくともコイルの直径でなければなりません。

400 ～ 450 MHz 以上の周波数では、420/425 波長の短絡線の形で作成された発振回路を使用すると便利です。通常の回線の品質係数が数十単位である場合、回線の品質係数は数千単位にまで高めることができます。このコレクションで説明されている伝送構造では、XNUMX ～ XNUMX MHz の範囲で動作するように設計されており、従来のコイルの代わりに、銀メッキの銅管で構成される線路が使用されています。

設計者は、可変コンデンサの品質、およびその中の摩擦接点の信頼性に特に注意を払う必要があります。可能な限り、コンデンサーローターは「アース」、つまりシャーシに接続する必要があります。これにより、オペレーターの手が回路設定に影響を与えるのを防ぐことができます。

送信機では、電子通信を備えた回路に従って励磁機を構築するのが最善です。これにより、コンデンサの固定が容易になり、生成された振動の周波数に対する手の影響がなくなります。通常、このような励磁器の陽極回路は XNUMX 次高調波に調整されているため、XNUMX つのランプを使用すると周波数が XNUMX 倍になります。マスターオシレーターの周波数を下げると、安定性が向上します。この方式の利点は、XNUMX つのランプを備えた発電機が XNUMX つのランプを備えた発電機よりも悪くないパラメータを持つことです。

送信機を構築するとき、設計者は、多段送信機の各発振回路に調整要素 (可変コンデンサノブ) が必要であることを考慮する必要があります。ダブラーと出力段のアノード回路を範囲の中間周波数に常に同調させると、送信機が平均以外の周波数に同調されると、アンテナに伝達される振動パワーが大幅に減少します。

ジェネレーターをセットアップするときは、後続のステージのランプを決して取り外さないでください。ランプはソケットに入れたままにしておく必要があり、ランプが故障しないようにするには、ランプからアノード電圧を取り除く必要があります。設計者が、マスタオシレータの動作を調整し、生成された周波数の望ましい範囲を設定するときに、ダブラランプを取り外し、ダブラチューニングを完了した後、元の場所に戻した場合、これらの間の容量結合が原因で、ステージでは、マスターオシレーターは非常に離調されるため、ダブラー回路では変動が見られません。同じ理由で、できません。たとえば、結合コンデンサがオフになっているときに、ダブラーのアノード回路でXNUMXつまたは別の高調波を選択します。

VHF 受信機を設計する場合、設計者は最高の感度を得ることに全力を注ぐ必要があります。これは、最小レベルの固有ノイズを備えた高周波増幅器を使用する場合にのみ可能です。この目的には、スイッチがオンになっているが「接地されたカソード - 接地されたグリッド」方式の三極管を使用するのが最善です。

すでに述べたように、超短波では、ランプの入力抵抗と出力抵抗が大幅に減少します。したがって、ランプ自体の振動エネルギーの損失は、回路の損失を大幅に上回ります。さらに、ランプは回路を急激にシャントし、品質係数を低下させます。ランプのシャント効果を弱めるには、回路全体ではなく、その一部のみをランプグリッドに接続する必要があります。同じ目的のために、増幅回路と後続のランプのグリッドとの接続は単巻変圧器にする必要があります。これにより、ランプによって回路に導入される減衰が減少し、最高のステージゲインを得ることができます。大容量コンデンサは、VHF 受信機のデカップリング回路やカソード回路には使用できません。これは、高周波数での値を無視できない顕著なインダクタンスがあるためです。

それにもかかわらず、大容量のコンデンサが回路で使用されている場合、たとえば、知られているように顕著なインダクタンスを持つ電解コンデンサが使用されている場合、この場合、低インダクタンスの小容量のマイカコンデンサを接続する必要がありますそのようなコンデンサと並列に。したがって、超高周波数と低周波数の両方が同時にフィルタリングされます。

高周波パス内の長い接続ワイヤと共通のグランドワイヤによって、顕著な寄生インダクタンスと寄生容量が生じることは明らかです。したがって、誘電体が追加のエネルギー損失を引き起こすため、絶縁なしで、まっすぐで短い接続導体を使用する必要があります。回路の各ポイントは個別のワイヤで接地する必要があり、同じランプとカスケードに関連するすべての接地導体は XNUMX 点でシャーシに接続する必要があります。

構造的に、アマチュアステーションはさまざまな方法で設計できます。疑いの余地のない利点には、変調器と発生器が共通の送信機フレームに囲まれた独立したブロックの形で作られているブロック設計があります。ブロック設計により、故障時の調整、修理、交換が容易になります。

受信機は、多くの理由から、送信機にしっかりと接続することなく、個別に作成する必要があります。これにより、受信機を送信機から取り外す必要がある場合の実験の可能性が広がります。

整流器は、電源ホースで送信機に接続された独立したユニットとして作成することをお勧めします。チップの形で作られた整流器の出力を、クランプ付きのソケットで複製すると便利です。複製クランプの使用は、電力を必要とし、整流器をこの送信機に接続するために使用されるものとは異なるタイプのチップまたはコネクタを持つ他の設計を整流器に接続する場合に非常に便利です。

この簡単な紹介では、超短波無線アマチュアが関心を持っている他の問題には触れていません。しかし、彼はそれらの多くに対する答えを、個々の構造の説明から直接見つけることができます。

文学:

S.M. アレクセーエフ。「無線アマチュア VHF 機器」。 Gosenergoizdat、モスクワ、1958 年。

出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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