Гетеродинный индикатор резонанса (ГИР). Усовершенствованный ГИР. Схема, описание Современный гир на полевых транзисторах

Гетеродинные индикаторы резонанса (ГИР) - это простые измерительные приборы, предназначенные для обнаружения и индикации резонанса в радиоэлектронных устройствах, содержащих резонансные цепи. Обычно ГИР представляет собой небольшую коробочку, в которой смонтирован ХС-генератор синусоидальных колебаний и измеритель потребляемого им тока или простой индикатор ВЧ-сигнала. Катушка генератора сменная и устанавливается на колодке, конденсатор переменной емкости (воздушный или слюдяной) имеет шкалу, отградуированную (для каждой сменной катушки) по частоте.

Если поместить катушку ГИР вблизи резонансного контура, то при приближении частоты настройки генератора к частоте контура начнется отсос энергии генератора в контур. Это хорошо заметно даже тогда, когда катушка ГИР удалена от контура на расстояние в несколько сантиметров. При отсосе меняется потребляемый генератором от источника питания ток, что и позволяет определить момент резонанса.

ГИР довольно удобный прибор. Обычно его применение даже не требует подключения к испытуемой цепи. При испытании радиоприемника могут быть оценены частоты настройки входных контуров, контуров усилителя промежуточной частоты и контуров гетеродина. Часто ГИР используется для определения резонансной частоты антенн, например коротковолновых радиостанций, а также резонансных частот фидеров и отрезков коаксиальных кабелей.

В СССР выпускались серийно приборы ГИР-1 и ГИР-2. Однако ГИР не относится к профессиональным приборам из-за невысокой точности измерений и сильного влияния на испытуемое устройство. Тем не менее, ГИР широко распространены в радиолюбительской практике. Описания этих полезных приборов можно найти в радиолюбительской литературе (например, в подборках журнала "Радио") и в Интернете.

Простой ГИР на одном полевом транзисторе

В Большой Советской Энциклопедии был описан ГИР на ламповом триоде. В наше время куда удобнее применить полевой транзистор. На рис. 1.59 показана схема простейшего ГИР на полевом транзисторе, часто встречающаяся в Интернете. Это типичная схема индуктивной трехточки.

Рис. 1.59. Схема простейшего ГИР на полевом транзисторе

Конструктивно этот ГИР монтируется в небольшой металлической коробочке. На лицевой панели устанавливается индикаторный прибор и конденсатор переменной емкости, снабженный шкалой настройки. На боковой стороне корпуса устанавливается разъем, к которому подключается катушка индуктивности XI.

Для перекрытия диапазона 25-40 МГц катушка имеет следующие параметры: диаметр каркаса 20 мм, длина намотки 30 мм, обмотка состоит из 9 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,6 мм с отводом от второго витка (считая от нижнего по схеме). При использовании набора сменных катушек прибор перекрывает диапазон частот от 3,0 до 150 МГц. ГИР используется для определения резонансных частот LC контуров, антенн и отрезков коаксиального кабеля. Как отмечалось, работа прибора основана на поглощении высокочастотной энергии исследуемым контуром или антенной в момент совпадения их собственной резонансной частоты и частоты настройки ГИР. В этот момент показания индикаторного прибора имеют резкий провал. Этот провал тем больше, чем сильнее связь между ГИРом и колебательным контуром и чем выше добротность этого контура.

Для точного измерения резонанса необходимо, чтобы ГИР был индуктивно связан с антенной в точке пучности тока. Как известно, пучность тока располагается на расстоянии 1/4 длины волны от конца вибратора. К этой точке и следует подносить ГИР. Изменяя частоту настройки прибора, находят минимум показаний индикатора и считывают в этот момент соответствующую частоту со шкалы. Эта частота и является резонансной частотой антенны. Необходимо помнить, что индикация резонанса происходит не только на основной частоте, но и на гармониках.

Если частота резонанса антенны измеряется в непосредственной близости от земли, то она смещается в сторону более низких частот. При подъеме антенны на мачту резонансная частота сместится вверх на 0,2-0,4 МГц. Используя ГИР, можно подобрать длину коаксиального кабеля для работы в режиме настроенной линии передачи (электрическая длина такой линии равна целому числу полуволн). Для этого один конец кабеля закорачивают, а к другому подносят ГИР и определяют резонанс вблизи частоты 27 МГц. Постепенно укорачивая кабель, добиваются резонанса на средней частоте используемого диапазона.

ГИР на транзисторном аналоге негатрона

Интересная схема ГИР приведена в (рис. 1.60). В ней используется транзисторный аналог негатрона с А-образной ВАХ на основе двух биполярных транзисторов Т1 и Т2. Благодаря этому контур генератора не требует отводов и отдельных цепей положительной обратной связи. На полевом транзисторе ТЗ и операционном усилителе построен высокочувствительный детектор ВЧ-напряжения со стрелочным индикатором.

Рис. 1.60. ГИР на транзисторном аналоге негатрона

Этот ГИР может служить индикатором работы внешних генераторов и обычным индикатором резонанса в пассивных резонансных цепях. Резистором-потенциомет- ром Р1 можно устанавливать режим отсутствия генерации или ее наличия. При отсутствии генерации прибор реагирует на внешнее ВЧ-излучение: если частота настройки близка к частоте этого излучения, показания индикатора возрастают. Можно также задать режим генерации, при которой стрелка индикатора отклоняется на заданную установкой потенциометра Р2 величину. Тогда, если частота генератора совпадает с частотой внешней резонансной цепи, показания индикатора уменьшаются из-за отсоса энергии от генератора внешней цепью.

В можно найти данные катушек ГИР в диапазоне частот от 1,3 до 50 МГц. Описан также вариант схемы с амплитудной модуляцией сигнала генератора. Это позволят более точно определять резонанс по звучанию телефонов.

От карманного приемника до сложного супергетеродина первого класса, от простейшей приставки УКВ/ЧМ до современного телевизора, от приемника-коротковолновика до приемопередающей установки - всюду, где имеются генераторы высокой частоты и колебательные контуры, требуются приборы для настройки.
Наряду с имеющимися у радиолюбителя «пробником» и тестером (например ТТ-1) для налаживания указанной аппаратуры необходимо иметь еще один прибор, с помощью которого можно было бы определить частоту того или иного сигнала или настроить на нужную частоту колебательный контур. Одним из самых простейших приборов для этих целей является ГИР (гетеродинный индикатор резонанса).
ГИР не требует никакой измерительной аппаратуры для своей настройки.
Градуировка его шкалы после сборки и монтажа производится с помощью радиовещательного приемника, который вы всегда сможете найти у друзей, соседей.

В брошюре описаны две конструкции ГИР - на одной лампе СЖ1П и двухламповая - на триодах 6С1П.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГИРа
Как видно из заголовка брошюры, ГИР - индикатор резонанса, т. е. указатель собственной (резонансной) частоты колебаний
...
Описанные измерения и позволяют производить гетеродиннНд индикатор резонанса.
Схема ГИР состоит из генератора и измерительного прибора. Црпь генератора соединяется с разъемом, в который при работе вставляются катушки различной индуктивности. Каждой катушка рассчитана на работу в определенном диапазоне 4дртот.
Набор из семи катушек позволяет перекрывать диапазон от I до 90 мгц.
При определении частоты колебательных контуров (по схеме рис. I) работает вся схема ГПРа. Измерение частот различных генераторов, передатчиков производится обычно при выключенном генераторе ГИРа. В этом случае в схеме остается контур L\CX и измеритель В (по схеме рис. 2). П1Р работает как волномер.
...
Корпус прибора должен быть металлический, на верхнюю панель выведите ось конденсатора настройки Ci, ось регулятора чувствительности. сигнальную лампочку Л3, миьроамперметр Пр-I й ручку тумблера ВК-1.
На оси конденсатора укрепите стрелку, которая при врашеннн пен конденсатора перемещается по шкале стсчета.
Шкала имеет полуокружностей, соответствующих диапазонам работы ГИРа. На каждой полуокружности наносятся при настройке отметки резонансны частот прибора.
НАЛАЖИВАННЕ и ГРАДУИРОВКА
После проверки монтажа ГИР включается в сеть переменного тока при этом загораются сигнальная лампочка Jl3 на приборе н на выпрямителе.
Это свидетельствует о нахичнн напряжения накала. Величину анодного напряжения можно определить с помощью тестера (или другого измерительного прибора) или по свечению стабилизатора СГ1П - наличие свечения внутри баллона лампы будет наблюдаться только при анодном напряжении 150 вольт.
После проверки питания убедитесь, работает ли генератор. Для этого в контактные гнезда панельки, предна)наченнон для включения сменных катушек, вставьте одну из катушек и, вращая движок переменного сопро-тнвления R3, наблюдайте за показаниями мнкроамперметра Пр-1. Стрелка прибора должна отклоняться от нулевого положения до крайнего деления шкалы. Установите сопротивлением R3 стрелку прибора на середину шкалы и коснитесь рукой витков катушки генератора. Колебания генератора сорвутся, сеточный ток исчезнем, а стрелка прибора возвратится в нулевое положение.
Теперь переходите к определению и подгонке диапазонов. Для этого потребуется коротковолновый приемник. Поднеся ГИР с одной из сменных катушек к антенному входу приемника, установите ручку конденсатора С в одно нэ крайних положений (соответствующее максимальной емкости конденсатора, т. е. введенным пластинам poтopa). Перестраивая частоту приемника, добейтегц появления резкого свиста в динамике. Эти укажет ил совпадение частоты наетройки приемника н частоты колебании ГИРа. Сравните часюту настройки приемника с тргичемон крайней частотой ГИРа для данной сменной катчшки (величина крайних частот приведена в таблице). Если частота ГИРа выше требуемой, следует увеличить индуктнвнонь сменной катушки увеличением витков. Если же частота ГИРа ниже заданной, то отмотайте часть витков со стороны нетаземленного конца (начало намотки) - индуктивность катушки уменьшится Изменение индуктивности бескаркасных катушек, намотанных с разрядкой между витками, удобно производить раздвн-женнсм или сжатием намотки. При этом раз-движению витков будет соответствовать увеличение частоты генератора, а сжатию - уменьшение.
После подгонки каждой сменной катхшки на свой диапазон верхние крыщки плексигласовых коробочек закрываются, и производится градуировка шкалы ГИРа.
Последовательно перестраивая приемник на различные частоты, на полуокружностях шкалы ГИРа ставятся отметки частот. Для каждой сменной катушки отметки ставятся на соответству ющей полу окру жности.
По этим отметкам в дальнейшем н производится проверка н настройка приемников и передатчиков.

Резонанса (ГИР) - это простейший высокочастотный универсальный прибор, позволяющий производить самые разнообразные измерения, ос­нованные на использовании явления резонанса. ГИР позволяет определять частоту настройки негенерирующих колебательных контуров, производить настройку приемных и передающих устройств, измерять частоту гетеродина, а также осуществлять ряд других измерений.

Основой ГИРа является маломощный автогенератор, работающий в определенном диапазоне частот и настраиваемый в резонанс с частотой исследуемой цепи. В ка­честве индикатора резонанса наиболее часто применяются микроамперметры магнито­электрической системы. В настоящей листовке рассматриваются два ГИРа, выполнен­ные на транзисторах.

На рис. 1 приведена простейшая схема ГИРа на одном транзисторе. Автогенера­тор собран по схеме с общей базой и емкостной связью (через конденсатор С2). ­тота генерируемых колебаний определяется индуктивностью катушек LI, L2 и емкостью переменного конденсатора С1. Для чтобы перекрыть частот от 5,8 до 59 МГц и определить частоту колебаний по шкале конденсатора С1 с достаточной для практики точностью, указанный выше диапазон частот разбит на шесть поддиапазо­нов: 5,8 - 9; 7,2 - 11; 10 - 16,5; 16 - 27; 26 - 41 и 37 - 59 МГц. Выбор частотного подди­апазона производится переключателем B1, замыкающим часть витков контурной ка­тушки L2. Режим работы транзистора Т1 по постоянному току определяется делите­лем напряжения, образованным резисторами Rl, R2.

Переменное напряжение высокой частоты на резисторе R3, пропорциональное ам­плитуде высокочастотных колебаний в контуре, через конденсатор С5 поступает на Д1. Постоянная составляющая тока в цепи детектора измеряется микроам­перметром ИП1 с током полного отклонения 50 - 100 мкА. Если катушку индуктив­ности L1 приблизить к колебательному контуру LC (на рис. 1 он изображен штри­ховыми линиями), частоту которого требуется измерить, а конденсатором переменной емкости С1 частоту ГИРа сделать равной собственной частоте контура LC, то часть высокочастотной энергии из контура L1L2C1 будет «отсасываться». Это вызовет умень­шение высокочастотного напряжения, подаваемого на детектор, а следовательно, и уменьшение показаний по шкале микроамперметра. Таким образом, если шкалу ГИРа пиоградуировать по частоте, легко определить резонансную частоту контура LC. Сле­дует учесть, что чем слабее будет связь между катушками L1 и L, тем резче будет проявляться минимум тока в момент резонанса в цепи микроамперметра, а следова­тельно, точнее будут результаты измерения. микроамперметра мож­но изменять переменным резистором R4.

При разомкнутом выключателе В2 питание на транзистор 77 не подается, и ГИР преобразуется в обычный резонансный абсорбционный . При этом о наст­ройке контура L1L2C1 в резонанс с частотой генерирующего контура (контура гете­родина, задающего генератора и т. д.) судят по максимуму тока в микроамперметра. Этот микроамперметр измеряет, как и прежде, постоянную составляющую тока в цепи детектора, на который высокочастотное напряжение поступает с кантура L1L2C1 через конденсаторы С2, С5, С4.

ГИР вместе с источником питания - батареей « » размещается в футляре размерами 50X75X130 мм, изготовленном из тонкого мягкого листового дюралюми­ния.

Катушка индуктивности L2 намотана на полистироловом каркасе диаметром 19 и длиной 40 мм. На каркасе размещено 37 витков провода ПЭЛ 0,59 с отводами от 15, 23, 29 и 33-го витков, считая от нижнего (по схеме) вывода катушки. Шаг на­мотки - 0,9 мм. Катушка индуктивности L1 состоит из одного витка провода ПЭЛ 1,35. Ее габариты указаны на рис. 2. Катушку L1 устанавливают на торцевой части корпуса ГИРа, a L2 - внутри корпуса, как можно ближе к переключателю В1. Для защиты от повреждения катушка L1 закрывается цилиндрическим колпаком, вы­точенным из органического стекла.

На рис. 3 приведен один из возможных вариантов конструктивного оформления подобного ГИРа. В использованы конденсатор с воздушным диэлектриком и мак­симальной емкостью порядка 50 пФ (С1), переключатель галетного типа (В1), выклю­чатель-тумблер (В2) на два направления, конденсаторы КТ (С2, С5), конденсаторы БМ-2 (СЗ, С4), переменный резистор СПО-0,5 (R4), постоянные резисторы МЛТ-0,25. Налаживание ГИРа производится после окончания монтажа и устранения всех вы­явленных ошибок. Подключив к прибору питание, подбирают номиналы резисторов Rl, R3 и конденсатора С2 такими, чтобы в пределах рабочего диапазона автогенера­тор устойчиво возбуждался. Ток коллектора при этом обычно не превышает 2 - 4 мА. Если автогенератор работает, то при перемещении движка переменного резистора R4 показания микроамперметра должны плавно изменяться.

Убедившись в работоспособности автогенератора, переходят к определению пределов первого поддиапазона (37 - 59 МГц) и к градуировке шкалы переменного конден­сатора С1. Эту операцию можно произвести с помощью резонансного волномера, ге­нератора стандартных сигналов либо сигнал-генератора, радиоприемного устройства, рассчитанных на работу в диапазоне порядка 5 - 60 МГц.

При использовании резонансного волномера, который наиболее доступен радио­любителям, его катушку индуктивно связывают с катушкой L 1, конденсатор С1 ус­танавливают в положение максимальной емкости, включают ГИР, ручкой переменно­го резистора R 4 устанавливают стрелку микроамперметра в среднее положение и, ме­няя частоту настройки резонансного волномера, настраивают его на частоту ГИРа (по минимуму тока через микроамперметр). Это значение частоты наносят на шкалу пе­ременного конденсатора С1. Верхнюю границу частоты поддиапазона I определяют при минимальной емкости конденсатора С1.

Если окажется, что границы поддиапазона значительно отличаются от требуемых значений, изменяют индуктивность катушки L 1 и повторяют измерения. Градуиров­ка шкалы ГИРа внутри поддиапазона, производится аналогично, при этом сначала ус­танавливают частоту резонансного волномера через 0,5 - 1 МГц, а затем на эту же частоту настраивают ГИР. Закончив градуировку поддиапазона I, В1 устанавливают в положение « II » (26 - 41 МГц) и переходят к установлению пределов и к градуировке шкалы на поддиапазоне II. Если необходимо устранить смещение частоты на поддиапазоне II, следует более тщательно подобрать место припайки от­вода (точку «а») к виткам катушки L 2. На следующих поддиапазонах уточняют мес­та припайки отводов от витков катушки L2 (точки «б», «в», «г»).

В процессе градуировки может оказаться, что ширина каждого из поддиапазонов будет отличаться от указанных выше значений (за счет начальной емкости конденса­тора С1, емкости монтажа, собственной емкости катушек L 1, L 2). С этим следует мириться, так как в данном случае элементов для подстройки частоты в начале и конце поддиапазонов нет. Важно, чтобы нижняя частота поддиапазона I была нес­колько меньше высшей частоты поддиапазона II; нижняя поддиапазона II меньше высшей частоты поддиапазона III и т. д.

Окончив градуировку, витки катушки L 2 желательно закрепить на каркасе в отдельных точках полистироловым лаком, чтобы исключить их смещение, а, наруше­ние, следовательно, нарушение градуировки.

Схема более современного ГИРа, содержащего модулятор (Т2) и s индикаторном устройстве (ТЗ), приведена на рис. 4. Такой ГИР обладает более ­рокими измерительными возможностями и позволяет использовать более грубый стре­лочный - чувствительностью 0,5 - 1 .

Процесс градуировки каких-либо особенностей не имеет.

Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-75792 от 11/ XI -75 Изд. N 2/743a Зак .768

Особенность нашей рубрики «Советуем повторить…» заключается в том, что в ней публикуются материалы, основанные на практическом опыте повторения той или иной конструкции, схема и описание которой были ранее напечатаны в радиолюбительской литературе. Выполненные конструкции, как правило, носят сугубо утилитарный характер, т.е. опробованы радиолюбителями, содержат фото и практические советы, что особенно ценно для начинающих радиолюбителей.

На этот раз мы представляем конструкцию гетеродинного индикатора резонанса, предложенную Г.Гвоздицким в журнале Радио,1993, №1.

В радиолюбительской практике для измерения резонансной частоты пассивной колебательной системы чаще всего применяют гетеродинный индикатор резонан-са - ГИР. Он объединяет в себе резонансный волномер и маломощный генератор калиброванной радиочастоты. Такой прибор содержит колебательный контур, состоящий из калиброванной катушки индуктивности и образцового конденсатора переменной емкости, снабженного градуированной шкалой. Если колебательную систему связать индуктивно с контуром волномера и перестраивать его по частоте, добиваясь возникновения в нем максимального напряжения радиочастоты, то по шкале волномера можно определить резонанс-ную частоту исследуемой колебательной системы, Колебательный контур волномера ГИРа является одновременно и контуром его гетеродина. С помощью такого измерительного прибора несложно определить резонансную частоту колебательного контура, от-резков соединительных линий, элементов антенн коротковолновых радиостанций. ГИР, кроме этого, можно использовать и как сигнал-генератор.

ГИР Гвоздицкого является более совершенным, чем описанные в и отличается более высокими характеристиками, хотя их генераторы во всех случаях выполнены на полевом транзисторе, что обес-печивает значительно большую стабильность частоты, чем при применении биполярного транзистора.

«Принципиальная схема предлага-емого ГИРа приведена на рис.1. Его гетеродин выполнен на полевом транзисторе VT 1, включенном по схеме с общим истоком. Резистор R 5 ограничивает ток стока полевого тран-зистора.Дроссель L 2 - элемент развязки гетеродина от источника питания по высокой частоте».

Диод VD 1, подсоединенный к. выводам затвора и истока транзистора, улучшает форму генерируемого напряжения, приб-лижая ее к синусоидальной. Без диода по-ложительная полуволна на тока стока станет искажаться из-за увеличения коэффици-ента усиления транзистора с повышени-ем напряжения на затворе, что неизбежно приводит к появлению четных гармоник в спектре сигнала гетеродина».

Рис.1

В отличие от уже упоминавшихся выше схем колебательный контур прибора обра-зуют сменная катушка L 1, подключаемая к разъему X 1, не имеющая среднего вывода, что упрощает ее коммутацию. «Переключают» прибор на работу в нужном диапазоне частот вклю-чением катушки L 1 соответствующей ин-дуктивности. Вариант таких катушек, выполненных на каркасах из лабораторных пробирок для забора крови , показаны на фото (рис.2) и подбираются радиолюбителем на желаемый диапазон, или выполняются согласно рекомендациям в первоисточнике .

Рис.2

«Через конденсатор С5 напряжение радиочастоты поступает на вход высоко-частотного вольтметра-индикатора, сос-тоящего из детектора, диоды VD 2 и VD 4 которого включены по схеме удвоения напряжения, что повышает чувствительность детектора и ста-бильность работы усилителя постоянного токи на транзисторе VT 2 с микроамперметром РА1 в коллекторной цели. Диод VD 3 стабилизирует образцовое напряже-ние на диодах VD 2, VD 4. Перемен-ным резистором R 3 объединенным с выключателем питания S А1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 в исходное положение на крайнюю правую от-метку шкалы …».

В описываемом ГИРе нет дополни-тельного стабилизатора питающего нап-ряжения, поэтому при работе с ним рекомендовано пользоваться источником с од-ним и тем же значением напряжения пос-тоянного тока - оптимально сетевым блоком пита-ния со стабилизированным выходным напряжением.

Внешний вид прибора и монтаж деталей в корпусе показан на рис. 3,4,5.

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Его корпусом служит латунная хромированная коробка размерами 120x70x45 мм с плотно закрывающейся крышкой (от бывшего стерилизатора шприцев типа «Рекорд» ) (рис.3). Ручка блока конденсаторов перемен-ной емкости С1.1 - С1.2 размещена на ли-цевой стенке корпуса. Блок КПЕ, использованный в ГИРе, от малогабаритного радиоприемника «Альпинист». Форма привода верньерного механизма позволяет отмечать карандашом через отверстие частоту в соответствующем диапазоне из-мерения на листке ватмана, приклеенного к корпусу ГИРа под ручкой блока КПЕ (рис.6).

Рис.6

Делать одну общую шкалу для всех диапазонов нецелесообразно из-за сложности такой работы. Тем более, что точность полученной шкалы при различной плотности перестройки при-меняемых контуров затруднит поль-зование прибором.

Катушки L 1 пропи-таны эпоксидным клеем или НН88. Их намоточные данные определяются эмпирически или согласно рекомендациям из . На ВЧ диапазоны их жела-тельно намотать медным посеребрен-ным проводом диаметром 1,0 мм.

Конструктивно каждая контурная ка-тушка размещена на основании распространенного разъема СГ-3. Он вклеен в каркас катушки.

На торцевой стенке корпуса укреплена ответная часть СШ-3, в которую и вставляют штыри контурной катушки (рис.7).

Рис.7

Дроссель L 2 применен готовый и состоит из двух соединенных параллельно дросселей типа ДМ0,1 номиналом по 100 мкГ.

Остальные примененные радиодетали соответствуют рекомендациям в первоисточнике .

Конкретную «калибровочную» отметку на шкале-листке прибора делают перед измерением, пользуясь, например, приемником с цифровой шкалой (или частотомером).

«Если а каких-то участках диапазона необходимо повысить точность шкалы, то параллельно катушке подключайте слюдяной конденсатор постоянной ем-кости (рис.8).

Рис.8

Индуктивность контурной катуш-ки и емкость контура с учетом дополни-тельного конденсатора можно рассчи-тать по формуле

LC =25330/ f ²

где С- в пикофарадах, L - в микрогенри, f - в мегагерцах.

Определяя резонансную частоту ис-следуемого контура, к нему возможно ближе подносят катушку ГИРаи, медлен-но вращая ручку блока КПЕ, следят за показаниями индикатора. Как только его стрелка качнется влево, отмечают соот-ветствующее положение ручки КПЕ. При дальнейшем вращении ручки настройки стрелка прибора возвра-щается в исходное положение. Та отметка на шкале, где наблюдается максималь-ный *провал* стрелки, как раз и будет соответстовать резонансной частоте исследуемого контура».

Выделенные цветом абзацы «в кавычках» - оригинальный текст

из статьи Г.Гвоздицкого в журнале «Радио».

Источники:

1. Г.Гвоздицкий. Гетеродинный индикатор резонанса. - Радио,1993, №1, с.36,37.

2. ГИР на 1,8-150 мГц . - Elektronisches Jarbuch 1988, c.169..

3. В.Демьянов. Усовершенствованный ГИР. - Сайт Н.Большакова (RA 3 TOX ) «Радиофанат».

(ГИР) —универсальный измерительный прибор. С помощью его настраивают высокочастотные каскады приемников, радиостанций и измеряют частоты колебательных контуров, емкости конденсаторов и индуктивности катушек и производят ряд других измерений.

Рис. 31. Схема гетеродинного измерителя резонанса.

Схема ГИР показана на рис. 31. Прибор представляет собой генератор высокой частоты, собранный по схеме-трехточке на лампе Л1. Изменения сеточного тока лампы фиксируются микроамперметром. Питание прибора осуществляется от одиополупернодного выпрямителя переменного напряжения сети.

Принцип пользования прибором заключается в том, чтобы при любом измерении отмечать, на какой частоте происходит резонанс, характеризующийся резким падением сеточного тока лампы. Если на анод лампы ГИР подавать небольшое напряжение, чтобы генератор не возбуждался, а затем поднести катушку ГИР к контуру работающего передатчика, то во время резонанса прибор даст более высокие показания. Прибор имеет шесть сменных катушек, рассчитанных на частоты от 1,5 до 150 Мгц.

Генератор ГИР монтируют в отдельном металлическом корпусе и разъемом соединяют с выпрямителем трехжильным экранированным проводом длиной 50 см (рис. 32). Микроамперметр находится на лицевой панели корпуса выпрямителя.

Рис. 32. Внешний вид гетеродинного измерителя резонанса.

Монтаж генератора нужно выполнять короткими проводниками, иначе прибор трудно будет настроить на частоту 150 Мгц. Лампу помещают возле колодки для включения сменных катушек. Все провода и конденсаторы, идущие на «землю», соединяют с корпусом в одной точке.

Детали. Трансформатор питания Tpi от любого лампового радиоприемника 3-го класса. Важно лишь, чтобы у него обмотка накала ламп была на 6,3 в и повышающая обмотка — на напряжение 150—200 в.

Намоточные данные катушек L1—L5 приведены в табл. 2. Каркасами катушек служат стержни из изоляционного материала — текстолита, эбонита, органического стекла.

Катушка L6 (рис. 32), рассчитанная на диапазон частот 80—150 Мгц, бескаркасная. Она представляет собой незамкнутую вытянутую петлю высотой 45 мм из провода МГ диаметром 2 мм. Отвод сделан на расстоянии 30 мм от заземленного конца.

Выводы и отводы катушек припаивают к штырькам октальных цоколей радиоламп. Для подключения катушек к генератору используют восьми-штырьковую фарфоровую панельку. Для градуировки прибора нужны генераторы стандартных сигналов высокой частоты типов ГСС-6 и ГВМ.

При включении любой катушки в панель генератора ГИР стрелка микроамперметра отклоняется. Резистором R2 устанавливают стрелку прибора в среднее положение шкалы прибора.

Настройку ГИР начинают с катушки L1 Частоту ГСС устанавливают около 2 Мгц, выходное напряжение максимальное. К выходным зажимам ГСС подключают катушку, содержащую 8 витков провода ПЭЛ 0,5. Диаметр катушки должен быть такой, чтобы ее можно было свободно надеть на каркас катушки ГИР. Движок резистора R2 устанавливают в положение, при котором ГИР не генерирует. Катушку ГСС надевают на катушку L4 ГИР и конденсатором C1 добиваются максимального отклонения стрелки прибора —, индикатора настройки. Затем проверяют диапазон частот, перекрываемый ГИР с этой катушкой (для L1 1,55—3,5 Мгц), Если диапазон частот значительно отличается от указанного в табл. 2, то несколько изменяют данные катушки, чтобы установить нужный диапазон частот.

Если стрелка индикатора не отклоняется и, следовательно, невозможно определить резонансную частоту ГИР, тогда включают телефоны в гнезда: при настройке контура ГИР в резонанс с частотой ГСС в телефонах будет слышна модуляция ГСС.

Так настраивают все катушки ГИР. Так как ГСС рассчитан на частоты до 26 Мгц; то катушки L5 и L6 настраивают с помощью генератора метровых волн.

Шкалы частот первых трех диапазонов (катушки L1—L3) чертят на одной половине диска на корпусе генератора ГИР, а шкалы трех остальных диапазонов (катушки L4—L6)—на второй половине диска. Стрелку шкалы делают из органического стекла шириною 12 мм и длиною во всю шкалу. Посередине стрелки наносят риску, которую заливают черной тушью. Стрелку надевают на ось конденсатора переменной емкости и по риске производят отсчет частот.

Измерения с помощью гетеродинного измерителя резонанса

Измерения с помощью ГИР сводятся в основном к сравнению резонансных частот электрических контуров. Чтобы произвести те или иные измерения, в ГИР вставляют катушку соответствующего диапазона частот (иногда сменяют несколько катушек, когда частота измеряемого контура неизвестна) и индуктивно связывают ее с катушкой исследуемого контура. Наблюдая за стрелочным индикатором ГИР, вращают ручку конденсатора переменной емкости, добиваясь резонанса частот. Резонанс фиксируют по резкому уменьшению показаний стрелочного индикатора.

Характер изменения показаний индикатора зависит от добротности катушки и степени связи измеряемого контура с катушкой ГИР: чем выше добротность контура, тем значительнее изменения показаний индикатора.

Измерение коэффициента связи между двумя катушками. С помощью ГИР довольно точно можно измерить коэффициент связи между катушками индуктивности. Делают это так (рис. 38). К одной из этих катушек, лучше всего к катушке с наибольшей индуктивностью L1, подключают конденсатор емкостью 20—100 пф, дважды измеряют резонансную частоту получившегося контура — при разомкнутой второй катушке L2 и при замыкании ее коротким отрезком провода. Соответственно получают две частоты; f1 и f2. Коэффициент связи между катушками определяют по формуле

Рис. 33. Схема измерения коэффициента связи между катушками индуктивности.

Этим методом можно измерять коэффициент связи от 0,1 до 0,7. Меньший коэффициент связи измерить трудно, так как разница между частотами ft и f2 мала. При коэффициенте более 0,7 из-за шунтирующего действия второй катушки падает добротность измеряемой катушки, и точно определить резонанс частоты трудно.

Определение частоты ВЧ генератора.

Для определения частоты генератора, в том числе и вспомогательного гетеродина приемника, переменным резистором (на рис. 31—R2) срывают генерацию ГИР, подносят его катушку к катушке исследуемого генератора и, изменяя емкость конденсатора настройки и сопротивление переменного резистора, добиваются наибольшего отклонения стрелки прибора ГИР. Частоту генерации определяют по шкале конденсатора переменной емкости ГИР в момент резонанса. При этом связь катушки ГИР с генератором ослабляют до минимума: чем меньше эта связь, тем точнее будет определена частота генерации.

Частоту генератора, мощность которого превышает 1 вт, надо измерять очень осторожно, чтобы не повредить прибор ГИР из-за большого тока через него. В этом случае достаточно поднести катушку ГИР к катушке генератора не ближе 20—40 мм. По мере настройки ГИР в резонанс с частотой генератора его постепенно относят от катушки генератора дальше. Это предупреждает повреждение прибора и дает более точный отсчет частоты.

Измерение индуктивности катушки. Для измерения индуктивности катушки к ней подключают конденсатор, емкость которого известна, и с помощью ГИР измеряют резонансную частоту получившегося контура. Индуктивность катушки определяют по формуле

где L — измеряемая индуктивность, мгн\ С — известная емкость конденсатора, пф; f — резонансная частота контура, Мгц.

Для измерения индуктивности катушки с большим числом витков емкость подключаемого к ней конденсатора должна быть 150~ 300 пф. При измерении индуктивностей катушек УКВ диапазона его емкость должна быть 25—30 пф. Для упрощения расчета индуктивности катушек диапазонов средних и длинных волн к ним подключают конденсатор емкостью 100 пф.

Измерение емкости конденсатора производят с помощью эталонной катушки, индуктивность которой известна. Индуктивность этой катушки может быть от 10 до 200 мгн. Методика измерения такая же, как при измерении индуктивности катушки, с той лишь разницей, что эталоном является не емкость, а индуктивность. Отмечая точку резонанса, определяют емкость конденсатора по той же формуле, только емкость и индуктивность меняют местами:

где С — измеряемая емкость, пф; L — индуктивность катушки, мкгн f — резонансная частота, Мгц.

Этим способом можно измерять емкости конденсаторов от 10 до 1500 пф.

Настройка антенны с помощью ГИР заключается в измерении ее резонансной частоты. Для этого используют индуктивную (рис. 34) или емкостную (рис. 35) связь ГИР с антенной. Выбор места связи ГИР с антенной и вид связи (емкостная или индуктивная) имеют значение при измерении резонансной частоты антенны. Для точного измерения резонансной частоты антенны нужно знать хотя бы приблизительно частоту, на которой будет работать антенна. Коэффициент связи должен быть больше, чем при определении резонансной частоты контура. Особенно сильная связь антенны с ГИР должна быть на частотах меньше 10 Мгц.

Если длина антенны более половины длины волны, то применяют емкостную связь (через конденсатор емкостью 5— 15 пф). При длине антенны меньше половины волны используют индуктивную связь. При настройке полуволновых вибраторов место разреза вибратора соединяют проводом так, чтобы образовался виток связи (рис. 36) который при настройке подносят к ГИР.

При помощи ГИР можно согласовать антенну с кабелем, а кабель с выходом передатчика. Существует такое правило: при правильном согласовании антенны с кабелем и с передатчиком резонансная частота антенны не должна изменяться при подключении к ней кабеля. Поэтому, изменяя связь ка-беля с передатчиком и размеры симметрирующих элементов, добиваются, чтобы частота ГИР при отключении антенны от кабеля или кабеля от передатчика почти не изменилась.

При измерении резонансной частоты фидеров (кабелей) с малым волновым сопротивлением учитывают, что их индуктивность очень мала (доли микрогенри), поэтому определение резонансных частот проводят тщательно.

В.В. Вознюк. В помощь школьному радиокружку

Ключевые теги: радиолампы, Вознюк, Измерения