Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи - [22]

В связи с ограниченным объемом данной книги в следующих разделах будут рассмотрены лишь некоторые из наиболее популярных схемотехнических решений высокочастотных LC-генераторов, применяемые при разработке миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств.

LC-генераторы с индуктивной связью

Отличительной особенностью LC-генераторов с индуктивной связью, отраженной в их названии, является цепь положительной обратной связи, которая обеспечивает индуктивную связь между входом и выходом активного элемента. Схемотехнические решения таких генераторов высокочастотных колебаний, хотя и редко, но применяются в миниатюрных транзисторных радиопередатчиках и радиомикрофонов.

Первый LC-генератор с индуктивной обратной связью создал немецкий изобретатель Александр Мейсснер (Alexander Meissner) в 1913 году. В его ламповой конструкции для обеспечения положительной обратной связи использовались две катушки с встречным включением обмоток (так называемое трансформаторное включение). Поэтому в специализированной литературе для обозначения такого схемотехнического решения часто используются названия «схема Мейсснера» или «схема с трансформаторной индуктивной связью». В генераторе по схеме Мейсснера резонансный контур подключен к цепи управляющей сетки лампы, включенной по схеме с общим катодом. Конечно же, за прошедшие годы данное схемотехническое решение неоднократно усовершенствовалось, в том числе и вследствие появления и применения новой элементной базы. Тем не менее, схемы транзисторных LC-генераторов с индуктивной обратной связью, по-прежнему называются схемами Мейсснера.

В высокочастотных генераторах миниатюрных радиопередатчиков широкое распространение получило схемотехническое решение, в котором резонансный контур включен в цепь коллектора транзистора активного элемента. Принципиальная схема простого LC-генератора с индуктивной положительной обратной связью, выполненного на биполярном транзисторе по схеме Мейсснера, приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Принципиальная схема простого LC–Cгенератора с индуктивной обратной связью (вариант 1)

В данной схеме при включении питания в коллекторной цепи транзистора VT1 начинает протекать ток, инициирующий возникновение свободных колебаний в параллельном резонансном контуре, образованном конденсатором С1 и катушкой L1. Частота этих колебаний определяется параметрами элементов контура. С катушкой L1 индуктивно связана катушка L2, входящая в состав цепи положительной обратной связи. За счет контурного тока вокруг катушки L1 формируется переменное магнитное поле, под действием которого в катушке связи L2 возникает ЭДС взаимоиндукции, приложенная к участку база-эмиттер транзистора VT1. Напряжение смещения на базу транзистора подается через резистор R1.

Катушка связи L2 включена таким образом, что фаза сигнала, подаваемого на базу транзистора VT1, отличается на 180є от фазы сигнала, формируемого на его коллекторе. В результате сигнал, поступающий базу транзистора через цепь обратной связи, оказывается в фазе с исходным сигналом, то есть выполняется условие баланса фаз, необходимое для возникновения устойчивой генерации.

ЭДС взаимоиндукции, приложенная к участку база-эмиттер транзистора VT1, инициирует соответствующие изменения коллекторного тока транзистора. В результате в составе коллекторного тока транзистора VT1 формируется переменная составляющая с частотой колебаний в контуре. Именно эта переменная составляющая коллекторного тока обеспечивает восполнение потерь энергии в контуре.

Колебания, возникающие при включении питания в параллельном резонансном контуре, образованном конденсатором С1 и катушкой L1, являются затухающими вследствие потерь энергии в контуре. Для получения незатухающих колебаний следует подать в контур колебания, совпадающие по фазе с первоначально возникшими свободными колебаниями, которые к тому же должны иметь достаточную мощность для компенсации потерь энергии в контуре, то есть необходимо выполнить условие баланса амплитуд. Такие колебания формируются активным элементом генератора (транзистор VT1) за счет усиления колебаний, подаваемых на базу транзистора через цепь положительной обратной связи, в состав которой входят катушка L2 и разделительный конденсатор С2. Для того чтобы усиленные колебания имели требуемый фазовый сдвиг и поддерживали колебания в резонансном контуре, а не заглушали их, необходимо правильно включить катушку L2. В рассматриваемой схеме переменные напряжения на базе и на коллекторе транзистора VT1 должны быть в противофазе. При соблюдении указанных условий амплитуда колебаний в резонансном контуре будет постоянной, то есть в контуре будут существовать незатухающие колебания.

В специализированной литературе и в сети Интернет можно найти большое количество конструкций, в состав которых входят транзисторные LC-генераторы с индуктивной обратной связью. Упрощенная принципиальная схема еще одного из вариантов схемотехнического решения LC-генератора с индуктивной ОС, выполненного на биполярном транзисторе, приведена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Упрощенная принципиальная схема LC-генератора с индуктивной обратной связью (вариант 2)