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半直讀式高精度 VFO 電路設計

No.17   1994 May   p69~71,   by 李錦鴻 / VR2GY, 香港九龍中央郵局 73328 號信箱



    1981年,筆者到廣州出差,安裝、調整一個 VHF 通訊系統,白天工作非常忙碌,但一到夜晚,夜闌人靜,無所事事,幸好,所在單位有一部多波段真空管收音機,於是試著在 7MHz 及 14MHz,尋找各地 HAM 台,滿足 SWL 的癮頭。

    這部機器的性能及天線工藝都不錯,接收到不少電台,可惜的是,使用拉線刻度盤的選台方式,雖然有微調裝置,追起電台來可就相當困難。


用頻率計測量本地振盪頻率

    苦思無計之餘,突然想起,此行帶有頻率計及標準訊號產生器。

    估計該收音機應是標準線路,採用二極、五極真空管做本地振盪及混頻,而振盪部分,大多是三點式的哈脫萊振盪電路。如果估計正確,用頻率計測量本地振盪頻率,再加上 465KC,就是接收頻率了。

Fig 1     打開機殼一看,果然是熟識的線路,用頻率計觀察振盪訊號 (如圖一),得到穩定的頻率讀數,再加上 465KC,對照通話中的 HAM 所報的頻率,結果相當符合。

    當聽到 HAM 說 QSY 時,轉動刻度盤,再觀察頻率計,使用相同方法,終於又可捕捉到已經 QSY 的 HAM。


改用標準訊號產生器替代本地振盪電路

    興緻勃勃地聽過幾台之後,覺得又有些麻煩,因為 LC 振盪電路的穩定度只有 10-3 ~ 10-4,經常漂移,過一會兒,就要調節刻度盤來追蹤。

    把心一橫,將收音機的本地振盪電路斷開,改用標準訊號產生器替代。這台訊號產生器的穩定度達 10-7,而且有七位數的數字顯示,可使收音機的接收頻率十分穩定,QSY 一撥就準,追台也就輕而易舉。

    回香港後,仍對此事念念不忘,因為用訊號產生器作 VFO,雖然頻率穩定、顯示方便,但殺雞焉用牛刀,既不方便,又不經濟,而高穩定度的 VFO,在當時來說,亦有一定的商業用途。


VHF 手機搭配 ECL 分頻 IC MC12016/SP8793

    苦思之下,想到另一變通方法,就是當時 (1) 已有 LCD 顯示頻率的 VHF 手機在香港出售;(2) 高速度的 ECL 分頻 IC 亦可找到。如用手機輸出 144MHz,經 10 倍分頻後,不就得到 14.4MHz 嗎?

    於是立刻尋找資料及零件作試驗,當時 (即使到現在) 雖可訂購到 ÷2、÷5、或 ÷10 的 ECL 分頻 IC,但現貨難求。

    洩氣之際,又想起 ÷40 的 IC,型號 MC12016/SP8793,在很多 PLL 型的商業通訊機中,均有使用,而手邊恰好有存貨。


3.5MHz~28MHz 的高穩定度 VFO 電路

    如此一來,將 140MHz 除 40 後,得到 3.5MHz;再經二倍頻,得到 7MHz;四倍頻就有 14MHz; 其他 HF 波段亦可用同樣方法得到。

    於是立刻動手試驗,經多次修改後,得到如圖二(39K, 300dpi, 1897x1290,請自行列印出來)的電路,做成 3.5MHz 至 28MHz 的高穩定度 VFO。

    此電路並不複雜,但因 MC12016 的靈敏度很高,輸入訊號要經過衰減,才可加到其上。由於各種手機的低功率檔未必相同,所以要調整 VC,使 MC12016 的觸發電平,在一個適當數值,而 0.2W 的推動功率則似乎中肯一些。

    144MHz 的訊號經過 MC 12016 除 40 後,變成 3.6MHz,這個訊號接近方形波,諧波成分很高,奇次頻特別豐富。

    因此,10MHz、18MHz 可直接輸入濾波電路,7MHz、 14MHz 因接近 3.5MHz,電平亦高;21MHz、24MHz 及 28MHz 則稍嫌不足,所以要加入放大器,才能獲得適當電平。

    各個濾波線圈都是繞在高頻鐵粉芯的 5mm 線圈架上,數值及配合的諧振電容值,列在表一。

頻率 (MHz) 3.5 7 10 14 18 21 24 28
線圈圈數 (A-B, D-E) 0-4 0-4 0-4 0-3 0-3 0-3 0-3 0-2
線圈圈數 (B-C, E-F) 4-25 4-25 4-25 3-20 3-20 3-15 3-15 2-10
C4 (pF) 25 20 18 15 15 10 8 5
L2,L4 圈數 5 5 5 4 4 4 4 3
表一:濾波線圈圈數及諧振電容值



手機、頻率計加示波器

    現今 30MHz 以上的示波器以及頻率計已很普遍,所以當焊好整個線路後,便可用手機輸入低功率訊號,用示波器觀察 MC12016 的輸出端,是否有方形波或類似鋸齒波的訊號,同時,用頻率計量度其訊號是否為 3.6MHz,如無訊號,則調整輸入端的 VC 便可。

    之後,繼續用示波器及頻率計來調節各個波段的濾波電路,慢慢調節各個鐵粉芯,使輸出電平最大及波形最好為止。正常時,各個波段的輸出頻率電平在 0.3VP-P 以上,足夠推動大多數的高頻電路。

    撇開商業用途不談,此 VFO 電路亦可用來做 QRP 發射機的訊號源,不用擔心受到石英振盪晶體限制頻率。

    如上所述,用作接收機的本地振盪訊號,亦可使追蹤電台成為樂趣,且可作為其他高頻電路的參考頻率。


印刷底板及線圈供應

    由於篇幅所限,更詳細的電路分析,及銲接調整方法在此省略。

    在一些 HAM 的幫忙下,筆者已製作好本電路的印刷底板,及繞製好的各波段線圈,可提供給有興趣的同好 (酌收成本費用),詳情請附回郵信封,寄香港九龍中央郵局 73328 號信箱。

    大陸地區的 HAM 可寄到廣州 388 號信箱,由 BA7KE 童世澄代轉 (回郵信封需貼足郵資),亦可在 14.180MHz 呼叫 BA7KE,請其 QSP。 END



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