Паяем двухтональный генератор

9 августа 2021

Двухтональный генератор — это устройство, генерирующее два не кратных друг другу аудио-тона, и обычно используемое для измерения интермодуляционных искажений трансивера. Звучит, как что-то полезное. И его не сложно сделать самому.

За основу было решено взять генератор с мостом Вина. Полная схема доступна здесь [PDF]. Она очень простая. В ней два генератора на NE5532, один на 700 Гц и второй на 1700 Гц. Еще один NE5532 используется как микшер. Он объединяет сигналы с генераторов и управляет уровнем результирующего сигнала.

В моем исполнении генератор получился таким:

Самодельный двухтональный генератор на NE5532

Он помещен в силуминовый корпус Gainta BS13. Частота тонов получилась немного отличной от расчетной, около 740 Гц и 1740 Гц. Но это не страшно.

Генератор был использован для тестирования трансивера HBR:

Интермодуляционные продукты самодельного трансивера на анализаторе спектра

Здесь тестирование осуществляется на диапазоне 20 метров, сигнал передается в верхней боковой. Маркер 1 на приведенном скриншоте — это утечка несущей. Видим, что несущая хорошо подавлена. IMD 3-го порядка приходятся на частоты 2*f1−f2 и 2*f2−f1, или для нашего случая на 1 кГц ниже первого тона и на 1 кГц выше второго тона (1 кГц = два деления по горизонтали). Искажения подавлены на 35+ dBc, что является весьма достойным результатом.

Этот же сигнал на осциллографе при нагрузке на 50 Ом:

SSB-сигнал самодельного трансивера на осциллографе

Выглядит законно. Цена деления по вертикали составляет 10 В. Отсюда можно примерно оценить PEP:

>>> from math import sqrt, pow
>>> R = 50
>>> Vpp = 55
>>> Vrms = Vpp/(2*sqrt(2))
>>> pow(Vrms, 2)/R
7.562499999999997

Но осциллограф привирает, как минимум из-за наличия в сигнале не до конца подавленной несущей, тех же IMD, а также гармоник. На самом деле, PEP на 6 dB выше уровня любого из тонов. В этом легко убедиться, используя формулы:

Vrms = Vpp / (2*sqrt(2))
Pw = pow(Vrms, 2) / R
PdBm = 10*log10(1000 * Pw)

Настоящий PEP составляет 37 dBm, или 5 Вт. Осциллограф завысил его:

>>> 10*log10(1000*7.562)
38.78636673026517
>>> 38.79 - 37
1.7899999999999991

… примерно на 1.8 dB.

Схема проста, и в то же время имеет как практическую, так и образовательную ценность. Ее можно смело рекомендовать для повторения начинающим радиолюбителям-конструкторам.

Домашнее задание: Что произойдет, если использовать два кратных друг другу тона, например 500 и 2000 Гц? Что станет с IMD? Увидим ли мы биения на осциллографе? Проверьте свои гипотезы на практике.

Домашнее задание: Докажите, что при сложении двух тонов с одинаковым уровнем PEP результирующего сигнала будет на 6 dB выше уровня тонов.

Метки: , , , .