Следующий узел приемника - буфер для DDS VFO.
В связи с тем, что в первом смесителе приемника для повышения устойчивости к сильным сигналам в каждом плече будет по 2 диода (высокоуровневый кольцевой смеситель на диодах Шоттки), возникает необходимость в усилении сигнала DDS VFO до соответствующего уровня. Поэтому решено было построить буферный усилитель со следующими параметрами:
- форма сигнала на выходе усилителя должна оставаться синусоидальной (минимально достижимый КНИ, желательно менее 5%);
- диапазон рабочих частот - примерно от 14,2 до 40,4 МГц (первая ПЧ приемника 10,7МГц, диапазон входных сигналов от 3,5 до 29,7 МГц, плавное перекрытие);
- уровень выходного напряжения нагрузке 50 Ом - порядка 2,8 В пик-пик под нагрузкой, порядка 3,2 В пик-пик без нагрузки, стабильность уровня - не хуже 10% во всем диапазоне;
- по возможности избежать применения транзисторов (ламповый или гибридный усилитель, не более 1-2 транзисторов, не более 1 лампы);
- транзисторная часть усилителя не должна использовать никакое дополнительное напряжение питания (кроме стандартного напряжения накала +6.3В).
После нескольких экспериментов с различными вариантами построения усилителя была разработана гибридная схема на широко распространенных недорогих деталях - одном транзисторе 2N3904 и одной лампе 6Ж9П.
Построение широкополосного усилителя, способного выдавать 3В пик-пик синусоидального напряжения на нагрузке 50 Ом в диапазоне от 14 до 40МГц - это достаточно сложная задача. DDS VFO - это очень хороший и очень стабильный VFO, но если учесть, что амплитуда выходного напряжения примененного в VFO модуля DDS на AD9850 на частоте 40 Мгц падает на 8-10 дб, т.е. в 2,5 - 3 раза, было очень интересно ее решить. Уровень выходного напряжения модуля DDS на частоте 40МГц не превышает 350мВ пик-пик, т.е. нужно усиление примерно 20дб. Кроме того, на выходе модуля стоит ФНЧ, довольно эффективно подавляющий частоты выше 30МГЦ, действие которого в данном случае на ВЧ-краю диапазона придется преодолеть, И, вдобавок, мы знаем, что коэффициент устойчивого усиления большинства даже высокочастотных и широкополосных ламп на частоте 40 МГц падает более, чем в полтора раза по отношению к коэф. устойч. усиления на частоте 15МГц, поэтому было интересно, какими средствами можно было бы решить такую задачу.
Эту задачу можно было решить классическим способом, введя в усилитель АРУ, но этот вариант мне не понравился. Простая АРУ не обеспечивает желаемой стабильности уровня выходного напряжения, а если строить усиленную быстродействущую АРУ, то схема получается довольно сложной.
В итоге, после серии экспериментов, были приняты следующие решения:
- Обеспечить заданный уровень выходного напряжения 3,2В пик-пик в контрольных точках - в середине каждого из спортивных диапазонов, т.е. на частотах DDS VFO 14300, 17800, 24875, 31925 и 39800 кГц.
- Для этого построить на 1 транзисторе резонансный усилитель с переключаемыми с помошью реле частотами настройки контура (реле управляются автоматически от схемы автоматического выбора диапазона DDS VFO).
- Добротность резонансного усилителя должна быть не слишком высокой, чтобы на краях целевых диапазонов обеспечивалось изменение уровня напряжения на нагрузке усилителя не более 10%.
- Обеспечить некоторый запас усиления, чтобы степенью расстройки контура в резонансном каскаде можно было эффективно установить нужный уровень выходного напряжения буферного усилителя.
- После резонансного каскада для дальнейшего усиления использовать широкополосный апериодический УВЧ на 6Ж9П, выход которого с помощью ШПТЛ согласовать с низкоомным портом гетеродинного входа кольцевого смесителя.
- Уровень выходного напряжения на нагрузке ШПТЛ настройками контура резонансного каскада устаналивается на уровне 2,8 В пик-пик на нагрузке усилителя 50 Ом.
- Ввиду относительно невысокой добротности контура резонансного каскада усилителя, отклонениями от заданного уровня выходного напряжения, получающимися на вещательных дапазонах, решено пренебречь, т.к. требования к приему на вещательных диапазонах существенно ниже, и эти диапазоны реализуются по остаточному принципу, как получится.
В итоге получилась вот такая схема, параметры которй полностью удовлетворяют поставленным в ТЗ условиям:
На пятом, самом высокочастотном диапазоне, все реле обесточены, резонанс на частотах выше примерно 34 МГц обеспечивается монтажными емкостями. Добротность контура там уже достаточно низка, так что требуемый уровень выходного напряжения обеспечивается сам собой.
Плата резонансного каскада вытравлена с помощью ЛУТ и прикручена к "спине" DDS VFO так, чтобы получился "сэндвич":
На плате видны отверстия, оставшиеся от нескольких попыток создать полностью транзисторный усилитель и экспериментов с разными схемами. Ни одна из опробованных схем транзисторных усилителей так и не обеспечила выполнение всех желаемых параметров - то сигнал искаженный, то усиления не хватает, и нужно городить еще и еще транзисторы, то АЧХ так неравномерна, что даже настройками резонансного каскада не удается обеспечить одинаковое выходное напряжение синусоидальной формы на всех 5 диапазонах. В итоге был выбран гибридный вариант, который пошёл с пол-пинка.
Ламповый каскад будет располагаться на основном шасси приемника в непосредственной близости от преселектора и смесителя.
Игорь.