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自制射频信号发生器

文章附图

在电路板维修培训教学中,为学员分享了一篇文章“自制射频信号发生器”,希望在维修射频电源的时候能用得上。

与无线电接收机一起播放时,RF信号发生器是必不可少的工具。它用于调谐谐振电路并调节不同RF级的增益。射频信号发生器的非常有用的功能是其调制能力。如果它可以调制频率幅度或频率,则使其成为不可替代的射频设计工具。

射频设计工具

前段时间我设计了一个AM调制器,可以将其用于此类目的。在某些情况下,它可以很好地工作,但是其缺点是不能作为独立设备使用。它另外需要电源模块和两个信号发生器-RF载波频率和调制信号。这使得在屋外使用它很不方便。我决定创建一个充当功能齐全的独立设备的RF信号发生器。取而代之的是将体系结构建立在现代DDS芯片的基础上,我决定使用模拟方法。作为基础,我选择了这里发布的现有RF信号发生器。这里也描述了类似的设计。这种设计的功劳归他们的作者所有。我主要重复了第一个设计,增加了额外的数字频率计数器,而不是非常不精确的径向刻度模拟校准。


我不会深入解释电路-您可以访问上面的链接并阅读其中的所有内容。


我将逐步说明如何以最小的努力和错误率重现设计。


对于PCB,我使用了墨粉转移方法以及此处附带的图片。由于该电路不包含任何芯片,因此可以镜像图像或不镜像就可以打印图像。规模也不是很重要。


PCB加工完成后,我开始焊接。首先,我焊接了低频振荡器(Tr3,TR4,TR5)和周围的器件。它必须以某种声音频率振荡,但事实并非如此。我试了一下,发现短路R15电阻会使电路产生振荡(即图中的绿色导线,而不是100欧姆电阻)。如果您的电路通过该电阻发出声音-您可以将其保留在那里。

lab 02.jpg

之后,我焊接了射频发生器部分。为了测试其功能,我使用了两个固定电容200 pF和两个扼流圈200uH,而不是双可变电容器和电感器组。我看到RF发生器工作正常,并产生AM调制输出信号。如源中所述,在输出信号处还观察到一些频率调制。


对于电源,我使用了从某些旧设备中回收的15V变压器。它只有一个次级绕组,我使用了桥式整流器模块,而不是原始电路中所示的两个二极管。

作为频率计数器,我打算使用此DIY套件。


可变双电容

可切换电感器组

我在速卖通订购的电容器。


我掌握了围绕此开关的感应排-我使用了一根粗铜线,将其弯成环形(开路),并焊接了五对具有不同值的扼流圈(供参考,请参见电路)。作为银行的持有人,我使用了从当地商店购买的直角金属板。对于可变电容器的轴伸,我使用了5mm的黄铜棒和黄铜电机轴联轴器(5mm至6mm)。


步骤3:外壳和电源

房屋和电源

房屋和电源

房屋和电源5更多图像

对于外壳,我使用了一个漂亮的塑料工程盒。为降低EMI,我决定用铜导电带覆盖该盒的内壁。我用环氧树脂胶将电源变压器粘在盒子的一角。我在后墙上安装了电源开关和保险丝座。我将电源线穿过橡皮垫圈固定并用热胶牢固地固定了下来。我用铜带盖住了盒子的底部。我在次级变压器绕组上放置了连接器,以便在实验时可以轻松连接/重新连接电源。


步骤4:安装主板

射频电源测试装置主机

要固定主板,我使用了M3螺母,M3黄铜垫片和M3螺栓。


调谐电容器和电感器组I也用螺栓(M4)固定。


步骤5:前面板工作

前面板工程

前面板工程

前面板工程8更多图像

为了将计数器板牢固地固定在适当的距离,我决定使用3D打印机生产的塑料垫片框架-该垫片spacer.stl可以用于此目的。在框架的四个角中,我插入并用20mm M3环氧胶固定。我用力将框架粘上了。计数器LED显示屏的窗口被切开。旋钮所有需要的孔也被切掉。我决定将原理图中灰色区域中的设备直接安装在频率计数器板上的前面板上。我将电位器和外围设备固定在前面板上。作为输出连接器,我使用了BNC类型一。如果您喜欢使用这种类型的电位计,则可以打印文件pot_holder.stl并使用该部件固定电位计。为了更牢固地固定车轴延伸杆,我还使用了3D打印的衬套,该衬套粘在前面板上(bushing.stl)。为了使计数器LED显示屏的外观更好,我在其前面放了一块蓝色透明塑料板,并用螺母固定了整个计数器板。在前面板的左侧,我为外部扬声器安装了一个音频插孔。低频源输入。开关SW2也放置在其附近。当未连接外部音频源且此开关转到最低位置时,RF发生器将产生未调制的纯正弦信号。我建议-精确设置载波频率-首先在此模式下启动RF发生器,调整频率,然后再打开调制。



步骤6:模拟接口-数字

接口模拟-数字

接口模拟-数字

接口模拟-数字3更多图像

RF发生器的输出信号是模拟正弦信号(AM调制或未调制)。在高频下,其幅度下降很多。为了能够使用频率计数器测量信号的频率,需要一个前置放大器/信号成形器。我拿了这里介绍的电路,并将其焊接在小型穿孔板上。由7805芯片I产生的电压也用于为计数器板供电。这种组装在低频(小于2Mhz)下可以正常工作,但是在高于这些频率下却失败了。我增加了另一个放大级(在第二个电路上以红色标记),但是这种情况并没有改善。


我决定完全改变方法。

步骤7:前置放大器比较器

前置放大器比较器

前置放大器比较器

前置放大器比较器

我决定使用高速双放大器。第一级-增益约为20的反相放大器(您可以使增益达到最佳性能),第二级-电压比较器。第一级的目的是放大和滤波信号,第二级的目的-产生用于计数器的数字电平输入信号。我选择使用TI双路高速R2R输入/输出放大器LM6172-100MHz单位带宽和3000V / us压摆率!您可以在pdf文件中看到原理图。还附带了“ Eagle”文件。在图片上,裸露的PCB看起来更大。这是因为PCB包含用于两个不同项目的两个单独的板。PCB是用JLCPCB生产的只需两美元。该前置放大器板的结果要好得多-频率测量在5 Mhz的频率下起作用。


在图片和视频上,您可以看到完整组装的设备以及由数字示波器捕获的信号波形。所获得的参数取决于谐振电路部件的值。在描述原始设计的地点,提供了表格-列出pf电感值和相应的频率范围。我将电感器的值显示在所附电路中,这是射频发生器覆盖的频率范围:


173 kHz-456 kHz

388 kHz-1088 kHz

862 kHz-2600 kHz

1828 kHz-4950 kHz

3818 kHz-5380 kHz

可以看出,子范围之间存在重叠-不存在空频带。使用较小的电感器值可能有助于达到较高的频率。正如资料中所写-理论上的最高频率可能超过12000 kHz。


作为对那些想尝试重复这种设计的人们的建议-不要严格遵循本指南。可能不是最好的实现方式-因为计数器板很大,并且谐振电路部分笨重-控制旋钮彼此靠近。可能更好的解决方案是将柜台板放在中间,并从其两侧放入旋钮。我建议尝试使所有互连线尽可能短。地线也。我尝试对接地线使用星形连接,但始终很难实现。如图所示,铜导电带也用作整体接地和屏蔽层-不同外壳壁上的不同铜区域连接在一起并焊接在多个位置。

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