Программы для расчетов сопряжения и диапазонной термокомпенсации частоты контура
В процессе наладки преобразовательного каскада супергетеродинного приемника радиолюбителю приходится решать задачу сопряжения настроек контуров супергетеродина и преселектора, кроме того, подбирать конденсаторы растяжки с нужными ТКЕ, при которых обеспечивается наименьший температурный дрейф частоты на всем диапазоне частот. Мне, в процессе переделки гетеродина радиоприемника ТПС-58 и некоторой перестройки его диапазонов приходилось решать такие задачи общепринятыми способами, с номограммами, например, или по методичке: http://studfile.net/preview/6330700/. Конечно, все решаемо, но довольно муторно и долго. Углубившись в математическую суть предмета, я в конце концов составил ряд программ на языке Excel VBA и хочу предложить две из них на рассмотрение и обсуждение здесь на форуме. Программы в свободном доступе. Они своими алгоритмами довольно сильно отличаются от способов решения данных задач, описанных в разных учебниках и руководствах.
Вот расчет сопряжения контуров преселектора и гетеродина. Программа подгоняет параметры гетеродинного контура к заданному диапазону частот по методу наименьших квадратов. Сама находит оптимальные частоты (их три) точного сопряжения. Описан аппарат вычислений, интерфейс программы для ПК, есть пример использования:
http://tsibanoff.narod.ru/radio/osci...ng_fullfit.pdf.
А вот здесь расчёт параметров диапазонной термокомпенсации собственной частоты колебательного контура генератора (гетеродина). По-своему (путем оптимизации кривой температурного дрейфа частоты) вычисляет температурные коэффициенты ёмкости конденсаторов контура, строит графики дрейфа частоты: http://tsibanoff.narod.ru/radio/stabsimplex.pdf
Ссылки на скачивание программ даны в списках литературы, в конце руководств.
Может быть, мои разработки ПО окажутся для кого-нибудь полезными. И, конечно, выслушаю замечания и содержательную критику.
Вложений: 5
Пример расчета термокомпенсации частоты контура на диапазоне 3,500÷3,800 МГц
Рассмотрим решение задачи термокомпенсации частоты при помощи компьютерной программы Stabsimplex на примере из предыдущего сообщения.
Для лучшего понимания предмета стоит прочесть хорошую обстоятельную статью: Аршинов С. Диапазонная термокомпенсация собственной частоты контуров. «Радио», №12, 1953, с. 32-35. Материал из неё использовался при испытаниях алгоритма программы.
В расчетах задействованы следующие величины, полученные программой Oscillator_padding-fullfit: диапазон частот гетеродина 3,965÷4,265 МГц (ПЧ = 0,465 МГц, настройка верхняя); индуктивность катушки 9,40 мкГн; емкость последовательного к-ра растяжки С1 = 81 пФ; емкость к-ра, параллельного КПЕ, С2 = 104 пФ; суммарная емкость, параллельная катушке, С3 = 100 пФ. В первом варианте примем: ТКИ катушки λ = 50•10^-6; ТКЕ конденсатора настройки θн = 30•10^-6. Это «хорошие» температурные показатели.
Открываем файл программы Stabsimplex и на вкладке «Константы» вводим исходные данные. При этом помним, что температурные коэффициенты надо умножить на 10^4. Таблица должна выглядеть так:
Запускаем макрос просмотра температурного дрейфа частоты при исходных (в данном случае нулевых) значениях ТКЕ конденсаторов С1÷С3 нажатием <Ctrl+t>. Откроется вкладка «График 1»:
Видно, что температурный дрейф частоты достигает величины более 100 Гц/град.
После запуска процедуры оптимизации нажатием <Ctrl+s> откроется вкладка «Simplex» c результатом поиска оптимальных значений ТКЕ конденсаторов С1÷С3:
Полученные «масштабированные» оценки параметров θ надо перевести в натуральные путем умножения на величину 10^-4. Вот результат (округленно до целых): θ1 = -10•10^-6; θ2 = +60•10^-6; θ3 = -80•10^-6. Это вполне достижимые величины. Отмечу полное совпадение результата с расчетами по формулам Аршинова для «полной» диапазонной термокомпенсации. На вкладке «График 2» показан достигнутый минимальный дрейф частоты, в данном случае он нулевой на всем диапазоне частот:
В другом варианте примем: ТКИ катушки λ = 100•10^-6; ТКЕ конденсатора настройки θн = 110•10^-6. Это «не очень хорошие» температурные показатели. Введем в ячейку B14 масштабированное значение, равное 1, а в ячейку B18, соответственно, величину 1,1. Действуя аналогично, получим результат оптимизации (в натуральных величинах, округленно): θ1 = +5•10^-6; θ2 = +190•10^-6; θ3 = -180•10^-6. Видно, что для С2 получен практически недостижимое значение ТКЕ (с большими ТКЕ чем +120•10^-6, говорят, «надежных» конденсаторов не бывает). Это вполне типичный случай, когда «полную» термокомпенсацию получить не удается (обычно из-за большого Kd или вследствие малых величин емкости конденсаторов растяжки диапазона). Выход только один: пожертвовать «полной» температурной компенсацией и ограничить параметр θ2 доступною величиною, как можно более близкой к оптимальной. В данном случае это масштабированное значение 1,2. Вводим его в ячейку B21, а в C21 помещаем звездочку *, означающую, что данный параметр ограничен. Запускаем оптимизацию (<Ctrl+s>) и получаем результат (округленно в натуральных величинах): θ1 = +30•10^-6; θ2 = +120•10^-6; θ3 = -160•10^-6. Это уже вполне приемлемые величины.
Вкладка «График 2» показывает, в точном соответствии с теорией, что достигается компенсация дрейфа в 2-х точках диапазона. Максимальный дрейф частоты около 1,4 Гц/град, т.е. «принесенная жертва» отнюдь не велика.
После осуществленных вычислений потребуется выполнить подбор конденсаторов, совокупные значения ТКЕ которых как можно более отвечает оптимальным. Для этого потребуется несложный расчет по формулам средневзвешенного значения. Это описано все в той же статье Аршинова.
