VFO Generatore RF 100khz - 30Mhz

Simple VFO RF generator, HF band.

"Radio Corner"  di R.Chirio

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 Premessa 

Luglio 2015

 

Questo circuito è un generatore RF a frequenza variabile. Il campo di utilizzo va dalle VLF a oltre i 50 Mhz.

 

Lo schema è molto semplice da realizzare utilizzando componenti discreti tradizionali, che possono essere facilmente reperiti o addirittura recuperati da vecchie schede o in fondo al cassetto del laboratorio.

L'oscillatore è un circuito accordato composto da induttore e condensatore, che determinano la frequenza di oscillazione. Due FET in cascata compongono la parte attiva dell'oscillatore variabile. La configurazione è poco nota, ma presenta una stabilità di frequenza a dir poco eccezionale, a regime la variazione di frequenza è di pochi Hz/Mhz vicina a un oscillatore a quarzo. Importante una fonte di alimentazione stabile e l'uso di componenti di qualità.

Diciamo che la frequenza non risente della variazione di tensione di alimentazione, la tensione è importante se si vuole ottenere la massima potenza in uscita che a 12V supera i 100mW su 50 ohm load.

 

 

Questo è il prototipo su basetta del generatore VFO, è collegata la bobina con 20 spire, di fianco la 90 spire, i componenti e lo schema sono ottimizzati per avere la massima potenza in uscita con un solo transistor RF tipo 2N2222A, al posto del condensatore variabile si possono impiegare Varicap. Il tutto va montato all'interno di una scatola anche non in metallo, lasciare spazio per le bobine.

 

 Schema elettrico 

   

  

- Il circuito può essere alimentato da 5V a 12V. Funziona ancora discretamente fino a 2,4V.

 

- Il circuito accordato è composto da un condensatore variabile e da una bobina di accordo, con solo tre tipi di bobine è possibile coprire le frequenze da 100kHz a 30Mhz (vedi tabella più avanti per i valori dei componenti).

 

- Con alimentazione 12V, lo stadio oscillatore FET fornisce in uscita  una potenza di circa 2mW pari a  0dBm.

 

- Lo stadio composto dal 2N2222A ha la funzione di disaccoppiare l'oscillatore dall'uscita e amplificare il segnale di 15-20dB portando l'uscita a +18dBm in condizioni ottimali su carico 50 Ohm 

 

- Con alimentazione 12V è consigliabile avere sempre un carico di 50 ohm sull'uscita in quanto a vuoto il transistor Q3 si surriscalda parecchio.

 

- Per induttore di arresto L1 ed L3 sono da 1mH ma per scendere sotto ai 500khz è consigliabile aumentare il valore fino a 10mH per non avere riduzioni sul valore del segnale in uscita.

 

- Condensatore variabile ho usato un vecchio regolabile in aria a doppia sezione per AM da 350+350pF collegate in parallelo o a sezione singola per le frequenze più alte.

 

....

    

       

Frequenza in funzione dei valori LX + CX

Gamma

LX

CX

 

100khz  -  1Mhz

150 spire

350+350 pF  + 1nf

 

200khz - 2.7Mhz

90 spire

350+350 pF  + 470pf

 

2.0Mhz - 8.0Mhz

20 spire

350pF (1 sezione)

 

6.0Mhz - 30Mhz

6 spire

350pF (1 sezione)

 

  

La formula per il calcolo della risonanza parallelo è la seguente: 

 

Dove la F è in Hertz, la C in Farads e la L in Henrys

  

 

 

 Costuzione Bobine di accordo.

- Per avere una buona stabilità nell'oscillatore le bobine di accordo devono avere un alto "Q", vanno pertanto realizzate con una dimensione tale da avere una bassa resistenza.

 

- Nella prova sono stati realizzati tre avvolgimenti per coprire le frequenze da 200Khz a 30Mhz.

 

- Per le frequenze più basse 90 spire di filo diam. 0,45 su diametro 32mm. Si può arrivare a 150 spire per scendere a 100khz.

 

- Frequenze intermedie ottenute con 20 spire su diam. 32mm

 

- Frequenze fino a 30Mhz con 6 spire su diametro 32mm.

 

- Una sola bobina di 90, o meglio 150 spire con prese alla 6 e 20ma spira può ridurre le dimensioni nel caso di inserimento in contenitore finale, un commutatore deviatore permetterà di inserire la parte di bobina desiderata. Per comodità il condensatore variabile rimane lo stesso per tutte le frequenze, vengono aggiunti dei condensatori in parallelo per scendere a frequenze basse.

  

 Segnale Uscita

       

Questo è il segnale 5Mhz presente in uscita,  otteniamo 16.5 dB a 12V alimentazione.

   

 

 

Questo è il segnale 5Mhz presente in uscita,  otteniamo 12 dB a 5V alimentazione.

 

 

 

 Qua si vede molto bene, la ripetizione delle armoniche una ogni 5Mhz, per una frequenza di uscita fissa senza armoniche è bene adottare un filtro passa basso a tre celle, tarato sulla frequenza che serve.

 

 

 Applicazioni

Per chi è all'inizio e non ha un generatore, il RF VFO generatore è utile in molti casi, si può testare l'ingresso di un ricevitore per verificare il funzionamento, per applicare il segnale a un ingresso ricevitore è necessario ridurre il segnale a valori di -90dBm tramite un attenuatore o anche solo un partitore resistivo antiinduttivo.

Applicando il segnale in uscita a una antenna, interna o esterna è possibile irradiare il segnale generato, ci va sempre una antenna accordata per avere un carico di 50 ohm per non sollecitare il transistor amplificatore.

Aggiungendo un ulteriore stadio o più stadi amplificatori è possibile arrivare facilmente a 1, 10W in uscita già sufficiente per una attività di trasmissione CW.

Come spiegato sopra si può facilmente modulare il segnale tramite uscita audio di un PC realizzando così un trasmettitore per fonia o musica, entrando per esempio su una vecchia radio a valvole in gamma Onde medie o banda onda corta.

          

 

 


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