Grundlagen der HF-Messtechnik

5. Standard Signal Generator 3216

Dieser Signalgenerator ist ein professionelles Gerät zur gewerblichen Nutzung mit dem das gesamte Spektrum der analogen Rundfunktechnik abgedeckt werden kann. Frequenz- und Pegelumfang genügen diesen Anforderungen. Das Signal ist verzerrungsarm und die unterschiedlichen Modulationsarten sind sehr nützlich.

Der 3216 ist nicht geeignet um beispielsweise Hochfrequenz-Millivoltmeter abzugleichen obwohl die digitale dBµV Pegelanzeige dieses hoffen lässt. Die 1.000mV Effektivspannung an 50R wird praktisch nur im unteren Frequenzbereich um 100kHz erreicht und steigt bis 140Mhz auf ca.1050mVan. Auch ist der Frequenzumfang von 140MHz für Kalibrieraufgaben nicht ausreichend. Dennoch arbeitet das Gerät entsprechend der Herstellerspezifikation. Wenn nicht für Kalibrierzwecke verwendet - ein feines Gerät das gebraucht unter 200,-€ erhältlich ist.

Spezifikation:

AM/FM Frequenzbereich 100 kHz bis 140 MHz

Angezeigeauflösung 6 digits, 100 Hz bis 30 MHz, darüber 1 kHz

Frequenzgenauigkeit ± 50 ppm

Frequenzdrift ± 50 ppm

Ausgangspegel - 20.0 bis + 126.0 dBμ (0 dBμ = 1 μV an 50 Ohm)

Pegelgenauigkeit ± 1 dB

Abschwächergenauigkeit ± 1.5 dB > 0 dBμ, ± 2.0 dB < 0 dBμ

Interne Modulationsfrequenz 400 Hz, 1 kHz (Genauigkeit < ± 5 %)

FM Frequenzhub 0kHz bis 99.9 kHz

Externe Modulation 20 Hz bis 70 kHz ± 3 dB, bezogen auf 1 kHz

AM Modulationshub 0 - 60.0%

Externe Modulation 50 Hz-10 kHz ±1dB, bezogen auf 1kHz bei 30%Hub

AM/FM externe Modulation

Frequenzbereich FM: 20 Hz - 100 kHz ± 1 dB

AM: 20 Hz - 10 kHz ± 1 dB

FM Stereo Modulation

Pilottonfrequenz: 19 kHz ± 2 Hz

Übersprechdämpfung: ≥55 dB bei 1 kHz

Betriebsarten: L, R, Summensignal (L+R), Differenzsignal (L-R)

Speicherplätze: 100 Konfigurationen und 4 gebräuchl. Ausgangspegel

Beschreibung der Endstufe

Um im Falle eines Defekts das Gerät wieder in Stand setzen zu können beschreibe ich in diesem Kapitel den Signalweg und die beteiligten Regelkreise. Leistungsteile sind tendenziell am anfälligsten für Ausfälle entweder durch Überhitzung oder durch unzulässige Lastzustände.

Signalverlauf Hi Band 30...140MHz pink

Das Signal für das HI Band wird in 4 frequenzmäßig gestaffelten C-Dioden -gesteuerten Oszillatoren (VCO) erzeugt:

VCO1: 30-48MHz

VCO2: 48-74MHz

VCO3: 74-111MHz

VCO4: 111-140MHz

Diese Staffelung ist nötig um eine relative konstante Amplitude über den jeweiligen Frequenzbereich zu erzielen. Die VCOs sind nicht in der Zeichnung dargestellt.

Das HI Band Signal (600mVss) aus den VCOs wird links oben in B43-2 eingespeist und über den Pin-Diodenabschwächer D351...D354 geführt. Dieser Abschwächer ist das Stellglied für die Konstanthaltung der Signalamplitude am Ausgang der Schaltung. Hinter dem Abschwächer wird das Signal zweistufig in Q351 und Q352 verstärkt um die Verluste durch den Abschwächer zu kompensieren, jeweils geringe Verstärkungsfaktoren sorgen für geringe Verzerrungen, niederohmige, kurze Signalwege sorgen für geringe Reflexionen. Der nachfolgende Q358 dient als Treiberstufe für den gekühlten Endstufentransistor Q359 welcher eine Ausgangsamplitude von 7Vss an 100 Ohm Lastwiderstand liefert. Der Widerstand R381 stellt eine 50 Ohm Anpassung an den Ausgangsabschwächer (50R Eingangswiderstand) her. B44-7 ist der Ausgang der Endstufe.

Signalverlauf LO Band 100kHz-30MHz orange

Das Signal für das LO Band wird durch Mischung einer quarzstabilisierten Festfrequenz 80MHz und der variablen Frequenz aus VCO3 erzeugt. Diese Technologie ermöglicht ohne Bereichsumschaltung diesen großen Frequenzbereich zu überstreichen. Ein weiterer Grund für dieses Verfahren ist die Amplitudenregelung. Pin Dioden sind als Stellglied nur im MHz Bereich geeignet und werden hier direkt hinter dem 80MHz Oszillator eingesetzt. Nach der Mischung werden mittels eines mehrstufigen LC-Tiefpasses alle Summenfrequenzen herausgefiltert, so dass nur Frequenzen bis 30MHz übertragen werden. Dieser Schaltungsteil ist nicht in der Zeichnung dargestellt.

Das LO band Signal mit 400mVss gelangt links auf B44-3 zur Basisstufe Q353 um dann direkt in den HI Band Signalweg eingekoppelt zu werden.

Signalverlauf Amplitudenregelung grün

Das Signal für die Amplitudenregelung wird zweckmäßig hinter der letzten Transistorstufe abgenommen. Hierdurch wird jede auftretende Pegeldrift vom VCO bis zur Endstufe ausgeglichen. Dennoch ist eine Vorheizzeit von 15min empfehlenswert da auch der Detektor auf Temperatur gebracht werden muss. Überlastzustände oder Fehlanpassungen hinter dem Abschwächer werden von der Regelung natürlich nicht berücksichtigt.

C378 unterdrückt Gleichspannungsanteile, die ungewollt von extern eingeschleust wurden. Die Widerstände R395/394 bilden einen Spannungsteiler und entkoppeln die Detektordiode D358. C396 glättet die resultierende negative Gleichspannung, R405 ist der Arbeitswiderstand der Detektordiode. Die zuschaltbaren Kondensatoren C384/385/386 ändern die Zeitkonstante der Amplitudenregelung, diese Maßnahme ist notwending um bei Amplitudenmodulation durch niedrige Frequenzen die Regelung nicht zum Ansprechen zu bringen. Die Steuerung der Zeitkonstante erfolgt auf Basis der gewählten Frequenz und Modulationsart.

An TP351 ist die Regelspannung messbar. IC351-1 ist der Regelspannungsverstärker mit Begrenzerschaltung in der Rückkopplung um einen hohen Eingangswiderstand und optimales Einregelverhalten zu erreichen.

Der IC351-2 in Komparatorschaltung vergleicht den Istwert aus dem Detektor mit dem Sollwert (Referenzspannung) und liefert am Ausgang im ausgeregelten Zustand 0V. Zusätzlich wird dem Sollwert bei Amplitudenmodulation das NF-Signal überlagert und bildet so den Amplitudenmodulator. Ohne Modulation oder bei Frequenzmodulation liegt keine NF sondern nur die Referenzspannung an.

Transistor Q360 steuert über ein Entkopplungsnetzwerk den PIN-Diodenabschwächer (Regelstrecke) an und steuert auf diese Weise die HF-Amplitude.

Das Diagramm unter dem Schaltbild zeigt den Frequenzgang des Generators aufgenommen mit einem URV.

Urheberrechtsbelehrung

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