3.Вибір і використання генераторів сигналів для радіозв'язку

3.1 Загальні відомості

Генератор сигналів є приладом, що забезпечує контрольований сигнал, що калібрується, на вході тестованого електронного кола або пристрою. Існує декілька типів генераторів сигналів вартістю в межах від доларів до "кілодоларів". В цьому розділі ми розглянемо декілька різних типів генераторів сигналів, а також обговоримо деякі додатки цих приладів.

3.2 Класифікація генераторів сигналів

У продажу є велика різноманітність генераторів. Деякі з них є приладами загального призначення, тоді як інші сконструйовані для спеціальних видів робіт. До останньої категорії відносяться спеціалізовані генератори сигналів, що використовуються для поточного ремонту, тестування і настройки стереофонічних ЧМ-радіоприймачів і телевізійних приймачів, генератори відеосигналів, призначені для ремонту телевізійних систем і касетних відеомагнітофонів, а також спеціалізовані авіаційні електронні генератори, призначені для перевірки навігаційного і дистанційного вимірювального устаткування. Один із способів класифікації генераторів сигналів полягає в розбитті на наступні категорії: звукові, функціональні і радіочастотні. Хоча ці категорії і перекриваються, вони цілком прийнятні для наших цілей.

3.3 Звукові генератори

Звуковий генератор, як випливає з назви, видає сигнали, що лежать в звуковому діапазоні. Для того, щоб генератор можна було віднести до цієї категорії, сигнали, що генеруються їм, повинні принаймні перекривати звуковий діапазон

Мал. 4.1а. Генератор сигналів звуковий

частоти.

Мал. 4.1б. Генератор сигналів звуковий

частоти з східчастою перебудовою.

Проте більшість сучасних генераторів цього типу здатна генерувати сигнали і на більш високих частотах (типовим є верхня межа 100 або 200 кГц).

На мал. 3.1 показано два типові звукові генератори. Генератор на мал. 3.1а має безперервну перебудову частоти. Точне значення вихідної частоти встановлюється настроювальним лімбом, тоді як перемикач діапазонів задає діапазон перебудови в цілому. Модель, показана на мал. 3.1б, є східчасто-перебудовуваною. Вихідна частота в такому генераторі задається набором перемикачів, контролюючих кола внутрішнього RС-генератора. Контроль множення частоти здійснюється перемиканням конденсаторів в RС-генераторі, а десяткових розрядів

(100, 10, 1) - перемиканням опорів.

Хоча деякі звукові генератори видають тільки синусоїдальні сигнали, інші найсучасніші генерують як синусоїдальні, так і прямокутні сигнали. На мал. 3.2 приведені деякі методи генерації таких сигналів. Гетеродинний метод, що використовується в деяких моделях, показаний на мал. 3.2а. Один з генераторів має фіксовану частоту в околиці 100 кГц, а інший перебудовується в діапазоні від 80 до 100 кГц або від 100 до 120 кГц. Головна ручка настройки генератора управляє перебудовуваним осцилятором. Цей метод є типовим для генераторів звукової частоти з безперервною перебудовою, оскільки створення дешевого широкосмугового генератора - важка задача.

Вихідні сигнали генератора з фіксованою частотою і перебудовуваного генератора об'єднуються в змішувачі, що приводить до утворення сумарного і різницевого сигналів. Фільтр нижніх частот пропускає тільки різницевий сигнал. Якщо частота фіксованого генератора - 100 кГц, а перебудовуваний генератор працює в діапазоні від 100 до 120 кГц то сигнал на виході фільтру нижніх частот лежатиме в діапазоні від 0 до 20 кГц. На практиці, настроювальний лімб калібрується від 20 Гц до 20 кГц.

Вихідний сигнал синусоїдального генератора можна перетворити в прямокутний за допомогою декількох схем. Метод, заснований на перетворенні за допомогою компаратора, можливо, є найпоширенішим (див. мал. 3.2б). В даному компараторі опорна шина заземлена, і, таким чином, вихідний сигнал рівний нулю тільки в тому слу

мал. 4.2а. Гетеродинний метод формування сигналів звукової частоти.

Мал. 3.26. Блок-схема простого генератора синусоїдальних і прямокутних сигналів.

Мал. 4.2б. Перетворення прямокутної хвилі в синусоїдальну.

Коли на вхід компаратора поступає позитивна напівхвиля, потенціал на виході компаратора рівний -V, тоді як негативна напівхвиля приводить до вихідного потенціалу +V. Таким чином, при синусоїдальних осциляціях на вході, потенціал на виході компаратора періодично міняється від +V до -V.

У більшості генераторів з східчастою перебудовою (мал. 4.26) як задаюче використовується генератор прямокутних сигналів. Схеми цього типу мають дві переваги. По-перше, вихідний сигнал має постійну амплітуду (тоді як амплітуда на виході генератора синусоїдальних

сигналів залежить від частоти).

По-друге, можна відносно легко сконструювати багатооктавний генератор прямокутних сигналів на основі RС-компонентів. У разі генератора синусоїдальних сигналів потрібні оригінальні рішення навіть при діапазоні в одну октаву. Для перетворення прямокутного сигналу в синусоїдальний на виході генератора прямокутних сигналів ставиться фільтр нижніх частот з крутим спадом частотної характеристики (мал. 3.2в). Типовий частотний спектр прямокутної хвилі складається з основної спектральної лінії і набору гармонік.

Стандартний вихідний імпеданс звукового генератора є резистивних і складає 600 Ом. Більшість сучасних приладів має на виході клеми з відстанню між центрами приблизно 19 мм. Є також адаптери для підключення байонетних роз'ємів, а також роз'ємів типа RСА і S0-239.

Генератори функцій

Генератори функцій дещо складніше піддаються класифікації, ніж звукові і РЧ-генератори, оскільки вони працюють як в більш високих, так і більш низьких частотних діапазонах. Ситуація ще більш ускладнюється тим, 'що деякі звукові генератори працюють на таких же низьких частотах, як і генератори функцій, а деякі генератори функцій працюють на частотах до 10 або 11 МГц (тобто на радіочастотах).

Типовий генератор функцій показаний на мал. 4.3. Ця модель, Heath IG-1271, працює в діапазоні від 1 до 100 кГц і дозволяє одержувати на виході синусоїдальні, прямокутні і трикутні хвильові фронти. Одна з відмінностей генератора функцій від генератора звукових сигналів полягає в наявності принаймні цих трьох типів сигналів. Деякі генератори функцій формують також імпульсні сигнали.

Генератори функцій можуть мати різні значення вихідного опору. Деякі моделі мають принаймні три різні значення. Модель, показана на мал. 4.3, має вихідний опір 50 Ом, в багатьох інших моделях застосовується звуковий стандарт 600 Ом. Ряд моделей має три різні виходи: 50, 600 Ом і ТТЛ-сумісний. ТТЛ-вихід має прямокутний або імпульсний вихідний сигнал і сумісний з ТТЛ-цифровою логікою (нижній рівень від 0 до 0,8 В, верхній - від 2,4 до 5,2 В).

Радіочастотні генератори

РЧ-генератори формують радіочастотні сигнали, хоча не завжди можна твердо сказати, чи є сигнал РЧ-сигналом.

Мал. 4.3. Генератор функцій.

Н априклад, деякі радіостанції ВМС працюють в діапазоні від 10 до 20 кГц, який хтось відніс би до звукового. Інші РЧ-генератори працюють у ВЧ, ОВЧ, УВЧ, мікрохвильовому або інших діапазонах! Можливо, відмінність визначається передбачуваним вживанням: РЧ-прилади призначені для роботи з електромагнітним випромінюванням, а не з акустичними хвилями. Більшість людей з нормальним слухом чує акустичний сигнал на частоті 12 кГц, і в той же час РЧ-сигнал на частоті 12 кГц не може бути почутий без демодулятора або якого-небудь приймача.

Мал. 4.4. Сервісний генератор РЧ-сигналів.

На мал. 4.4 показаний сервісний генератор сигналів, який працює в діапазоні від ОНЧ до ОВЧ, включаючи весь ВЧ-діапазон. Цей генератор сигналів призначений в основному для пошуку несправностей. Він може бути використаний для регулювання схем, але не задовольняє повністю вимогам, що пред'являються при регулюванні прецизійних приймачів.

У цій моделі застосовується вихідний роз'єм такого ж типу, як і в звичних звукових генераторах, в більшості інших РЧ-генераторів використовуються РЧ-роз'єми (байонетний, 80-239, типа N і т. п.).

В генераторах РЧ-сигналів вихідний імпеданс, як правило, резистивний і складає 50 Ом (тільки в телевізійних системах прийнятий стандарт 75 Ом).