Trasmettitore FM sperimentale a 145 MHz. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / trasmettitori

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Il trasmettitore proposto è semplice nel design, di piccole dimensioni e assemblato utilizzando parti facilmente reperibili. Può essere consigliato come componente di una stazione radio portatile o come sperimentale per lavorare nelle reti VHF locali, durante l'installazione di antenne, ecc.

Il trasmettitore ha una potenza di uscita di 1 W con una tensione di alimentazione di 9,5 V, deviazione di frequenza +/- 3 kHz.

Lo schema a blocchi del trasmettitore è mostrato in Fig. 1. Il segnale dal microfono viene inviato all'amplificatore A1 e da esso all'oscillatore modulato G1 con stabilizzazione della frequenza al quarzo. La terza, quarta o quinta armonica del segnale FM (a seconda della frequenza del risuonatore al quarzo utilizzato) viene alimentata al duplicatore di frequenza U1. Il segnale convertito all'interno della banda amatoriale di due metri viene amplificato da un amplificatore a due stadi e inviato all'antenna.

Fig. 1

La Figura 2 mostra un diagramma schematico del trasmettitore. Il segnale proveniente dal microfono VM1 attraverso il condensatore di isolamento C1 e il resistore R1, che sopprime le frequenze più basse della gamma AF, viene inviato all'amplificatore operazionale (amplificatore operazionale) DA1 e da esso amplificato. Il condensatore C2 protegge l'ingresso dell'amplificatore dalle interferenze RF. Il resistore R4 nel circuito di feedback negativo dell'amplificatore operazionale ne determina il guadagno. I resistori R2, R3 bilanciano l'amplificatore operazionale per corrente continua e, allo stesso tempo, impostano il punto operativo sulla variazione caratteristica della capacità della matrice varicap collegata all'amplificatore operazionale per corrente continua attraverso il filtro passa-basso (LPF ) resistori R5C4R6.

Riso. 2 (clicca per ingrandire)

La tensione sui varicap pulsa nel tempo con la frequenza del segnale sonoro. La loro capacità è collegata in serie ad un partitore capacitivo nel circuito di retroazione di un oscillatore al quarzo e, quindi, quando quest'ultimo è eccitato, anche la sua frequenza cambierà nel tempo con il segnale sonoro. L'oscillatore principale è realizzato sul transistor VT1. Il risonatore al quarzo ZQ1 è collegato al circuito di base ed è eccitato alla frequenza di risonanza parallela. Il circuito L1C9 nel circuito del collettore del transistor produce tensione con una frequenza compresa tra 72:73 MHz. L'ingresso di un moltiplicatore di frequenza bilanciato parafase (in questo caso, un duplicatore di frequenza), operante su armoniche pari, è accoppiato induttivamente alla bobina di questo circuito.

Il filtro passa banda (PF) L3C13C15L4C16 produce una tensione con una frequenza di 144:146 MHz (a seconda della frequenza del risonatore al quarzo ZQ1), che, da parte delle spire della bobina L4, attraverso un condensatore di isolamento, viene fornita all'ingresso del primo stadio dell'amplificatore, realizzato sul transistor VT4. Funziona in modalità classe AB con una piccola polarizzazione iniziale ottenuta su uno stabilizzatore parametrico di tensione - un diodo al silicio VD3, collegato nella direzione in avanti del flusso di corrente. La tensione amplificata e filtrata (PF L5C20L6C21) viene fornita all'amplificatore di potenza finale assemblato sul transistor VT5. La cascata non ha particolari caratteristiche, funziona in classe C. Viene alimentata la tensione RF amplificata (qui è meglio parlare di corrente o potenza) attraverso un filtro passa basso che sopprime le armoniche più alte e adatta la cascata al carico all'antenna WA1. Il condensatore C26 è un condensatore di separazione.

L'amplificatore del microfono e l'oscillatore al quarzo sono alimentati da uno stabilizzatore di tensione parametrico realizzato su un diodo zener VD1. Il LED HL1, collegato in serie al diodo Zener, indica che il trasmettitore è acceso.

I filtri RC R10C10, R12C14, R16C22, nonché R14C18 e i condensatori C3, C5 e C23 aumentano la stabilità del trasmettitore disaccoppiando gli stadi di alimentazione.

L'antenna trasmittente può essere un vibratore a quarto d'onda, un'antenna a stilo con bobina accorciata o un'antenna a spirale. In condizioni stazionarie, l'intero arsenale di antenne è accettabile: dal GP al multielemento e al multilivello. L'autore ha testato il trasmettitore con antenne: GP e F16FT a 9 elementi.

Il trasmettitore è realizzato su una scheda in fibra di vetro a doppia faccia con dimensioni di 137,5 x 22 x 1,5 mm (Fig. 3). Sul lato superiore della scheda (le parti sono installate su di essa) attorno ai fori in cui sono inseriti i conduttori degli elementi isolati dal filo comune, la lamina è stata rimossa mediante svasatura. Tutte le saldature alla cassa vengono effettuate sul lato superiore della scheda, tranne nei casi in cui ciò sia strutturalmente impossibile (ad esempio, quando si monta verticalmente un risuonatore al quarzo), i punti “massa” sul lato superiore della scheda sono collegati da ponticelli in filo metallico alla lamina sul lato inferiore della tavola (questi punti sono contrassegnati sul disegno della tavola con cerchi barrati).

Fig. 3

Il trasmettitore utilizza parti di piccole dimensioni e l'installazione è salda. Se l'installazione risulta difficoltosa, è possibile posizionare alcuni resistori e condensatori sul lato dei conduttori stampati. Il transistor dell'amplificatore di potenza VT5 è installato sulla parte superiore della scheda capovolto (con la vite rivolta verso l'alto). La copertura del suo cristallo è incassata in un foro del diametro di 7 mm nel pannello. La base planare e i conduttori del collettore sono saldati sovrapposti ai conduttori incisi o tagliati sul lato superiore della scheda, i conduttori dell'emettitore sono saldati su entrambi i lati del corpo alla lamina di "terra". Il condensatore C26 è installato all'esterno della scheda (tra la scheda e la presa dell'antenna).

Il microfono è situato nella parte inferiore del trasmettitore (radio portatile) per allontanare il cervello dell'operatore dalle radiazioni dell'antenna. È ancora meglio utilizzare un microfono esterno con un interruttore "ricezione-trasmissione" situato sul suo corpo; quest'ultimo ti consentirà di sollevare la stazione radio a distanza di un braccio sopra la tua testa e quindi "spostare l'orizzonte radio", fornendo la comunicazione radio su tutto il territorio. una distanza maggiore.

Il progetto utilizza resistori MLT-0,125 (MLT-0,25), R11-SP3-38, condensatori di sintonizzazione KT4-23, KT4-21 con una capacità di 5:20, 6:25 pF, S1, S7, S8, S17 - KM , C15 - KD, C5 - K53-1A, i restanti condensatori - KM, K10-7, KD. Microfono VM1 - capsula elettrete MKE-84-1, MKE-3 o, in casi estremi, DEMSh-1a. Diodo Zener VD1 - KS-156A, KS-162A, KS168A In assenza del LED HL1, è possibile rifiutare l'indicazione aumentando la resistenza del resistore R17. Diodo VD3 - qualsiasi silicio a bassa potenza, di piccole dimensioni, VD2 - matrice varicap KV111A, KV111B. Quando si utilizza un varicap separato (KB109, KB110), viene acceso al posto di VD2.1, il resistore R7 viene rimosso e il terminale sinistro del condensatore C7 secondo lo schema viene saldato al punto di connessione degli elementi C6, R6, VD2.2. Amplificatore operazionale DA1 - qualsiasi serie K140UD6 - K140UD8, K140UD12. L'amplificatore operazionale K140UD8 è consigliato per l'uso con una tensione di alimentazione del trasmettitore maggiore (12 V e superiore con un diodo zener VD1 - KS168A). Il pin 8 dell'amplificatore operazionale K140UD12 deve essere alimentato con corrente di controllo attraverso un resistore da 2 MΩ dal bus positivo della fonte di alimentazione.

Come VT1, è possibile utilizzare qualsiasi transistor a bassa potenza con una frequenza di taglio di almeno 300 MHz, ad esempio KT315B, KT315G, nonché delle serie KT312 e KT368. Anche i transistor VT2:VT4 sono a bassa potenza, ma con una frequenza di taglio di almeno 500 MHz, ad esempio delle serie KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Transistor VT5-KT610A, KT610B, KT913A, KT913B, 2N3866, KT920A, KT925A. Non tutti i transistor consigliati per l'uso coincidono come dimensioni con quelli utilizzati nella versione originale del trasmettitore KT610A. Questo deve essere preso in considerazione quando si ripete il progetto. Per ridurre le dimensioni del progetto del trasmettitore, non è auspicabile utilizzare un gruppo di transistor in diversi stadi ad alta frequenza, poiché a causa del forte accoppiamento interstadio i parametri del trasmettitore si deterioreranno: apparirà purezza spettrale, sottoeccitazione e sarà impossibile ottenere la massima potenza in uscita.

Il trasmettitore può utilizzare risuonatori al quarzo per le frequenze principali: 14,4: 14,6; 18,0:18,25; 24,0:24,333 MHz o armonico (sovratono) alle frequenze 43,2:43,8; 54,0:54,75; 72,0:73,0 MHz.

Le bobine del trasmettitore, ad eccezione di L1 e L2, sono senza cornice. L1 e L2 si trovano su un telaio con un diametro di 5 mm con un nucleo di sintonizzazione in ferrite di stazioni radio VHF, preferibilmente non peggiori di 20HF. In caso contrario, è possibile utilizzare ottone, alluminio o abbandonare del tutto il nucleo ricalcolando proporzionalmente il numero di spire delle bobine L1 e L2 e saldando un piccolo condensatore di sintonizzazione sul lato delle piste del circuito stampato. L1 viene avvolto per accendere il telaio, L2 viene avvolto su L1. Tra le bobine L1 e L2 è consigliabile posizionare uno schermo elettrostatico sotto forma di una spira di lamina aperta, “messa a terra” in un punto (su un lato). Le bobine L3:L8 sono poste ad una distanza di 0,5:1,0 mm dalla scheda. I dati di avvolgimento delle bobine sono riportati nella tabella. Se nei circuiti del trasmettitore vengono utilizzate bobine con nuclei di rifinitura in ferrite a microonde e condensatori con una capacità non superiore a 10 pF (invece dei trimmer) sono nascosti sotto gli schermi delle bobine corrispondenti, la potenza di uscita del trasmettitore aumenterà, il volume dell'installazione diminuirà e i circuiti saranno sintonizzati dai nuclei della bobina.

Prima di configurare il trasmettitore è necessario verificare sulla scheda l'assenza di cortocircuiti tra i conduttori stampati. Quindi, determinare la tensione alla quale funzionerà la radio come media aritmetica tra la tensione di una batteria nuova e quella scarica, ad esempio: tensione di una batteria nuova - 9 V, scarica - 7 V,

(9 + 7) / 2 = 8 V

Il trasmettitore deve essere configurato con una tensione di 8 V; ciò garantirà una dipendenza minima dei parametri del trasmettitore dalla tensione di alimentazione e un compromesso in termini di efficienza. Il fatto è che all'aumentare della tensione di alimentazione, la corrente consumata dal trasmettitore aumenta, non solo a causa dell'aumento della potenza dello stadio finale, ma anche a causa dell'aumento della corrente di stabilizzazione VD1. Per aumentare l'efficienza del trasmettitore, è utile per ridurre questa corrente, ma c'è il rischio di superare il limite inferiore della corrente di stabilizzazione del diodo zener quando la tensione di alimentazione diminuisce, quando la batteria è scarica. All'uscita del trasmettitore è collegato un equivalente: due resistori MLT-0,5 con una resistenza di 100 Ohm, collegati in parallelo. L'uscita del diodo zener VD1 è saldata dal filo comune (con l'alimentazione spenta!) e in serie ad esso è collegato un milliamperometro con una corrente di deflessione dell'ago completa di 30:60 mA. Quindi accendere il trasmettitore. Variando la tensione di alimentazione dal massimo al minimo consentito, selezionando la resistenza del resistore R17, ci assicuriamo che a valori estremi ammissibili della tensione di alimentazione il diodo zener non lasci la modalità di stabilizzazione (la corrente di stabilizzazione minima per KS162A è 3 mA, il massimo è 22 mA). Successivamente, spegnendo l'alimentazione, la connessione viene ripristinata.

Con un'installazione corretta e parti riparabili, la configurazione del trasmettitore continua regolando i circuiti, utilizzando un misuratore di onde risonanti per il monitoraggio. Innanzitutto, ruotando il nucleo di ferrite di sintonia della bobina L1, raggiungono il valore di tensione massimo con una frequenza di 72:73 MHz (a seconda della frequenza del risuonatore al quarzo) nel circuito L1C9. Quindi i circuiti L3C13, L4C16, un filtro passa banda e un filtro passa basso vengono sintonizzati in sequenza sulla tensione massima con una frequenza di 144:146 MHz. Se allo stesso tempo qualsiasi condensatore di sintonizzazione si trova nella posizione di capacità massima o minima, le spire nella corrispondente bobina di contorno dovrebbero essere compresse o allontanate rispettivamente, utilizzando, ad esempio, una piastra in fibra di vetro (dielettrico).

Cambiamenti improvvisi nelle letture del misuratore di onde, deviazione della freccia della testina di misurazione al suo interno, anche quando il risuonatore al quarzo è cortocircuitato e/o il misuratore di onde è sfasato in frequenza rispetto al trasmettitore in funzione, suoni estranei che si verificano durante l'ascolto del segnale del trasmettitore al ricevitore indicano l'autoeccitazione parassita del trasmettitore. Se ciò si verifica, è necessario abbassare i componenti montati il ​​più in basso possibile rispetto alla lamina di “terra” della scheda, accorciare i terminali di tutti i condensatori al minimo richiesto, installando quelli di disaccoppiamento come schermi (ad angolo retto rispetto al piano del circuito bordo, senza posizionarli orizzontalmente). Il funzionamento stabile del trasmettitore può anche essere influenzato dalla ridotta qualità dei condensatori: crepe su di essi, perdite dielettriche, uso di condensatori a bassa frequenza, loro grandi dimensioni.

Dopo aver impostato i circuiti, selezionare la resistenza del resistore R9 nell'oscillatore al quarzo, concentrandosi anche sulla massima tensione di uscita del trasmettitore, quindi bilanciare il duplicatore di frequenza con il resistore di regolazione R11 secondo la migliore soppressione alla sua frequenza di uscita nella regione di 72:73 MHz (a seconda del risuonatore al quarzo utilizzato). La presenza delle armoniche ed i loro livelli assoluti e relativi possono essere comodamente osservati sullo schermo di un analizzatore di spettro, che purtroppo non è ancora diventato un apparecchio di uso di massa. Per gli accordatori più “meticolosi” possiamo anche consigliare di scegliere la resistenza del resistore R8 e il rapporto di capacità dei condensatori C7/C8 in base alla massima potenza in uscita.

In un moltiplicatore di frequenza bilanciato (duplicatore), il resistore di sintonia R11 può essere sostituito con due costanti e i loro valori possono essere selezionati individualmente. In questo caso è necessario non solo procedere dalla massima soppressione di frequenza nella gamma 72:73 MHz, ma anche ottenere la massima tensione di uscita nella gamma 144:146 MHz, monitorandola con un ondemetro risonante sul lato circuito L3C13 o all'uscita del trasmettitore. Nel moltiplicatore è possibile utilizzare anche transistor ad effetto di campo, ma in questo caso il numero di spire della bobina di accoppiamento L2 dovrà essere aumentato.

Se necessario, la frequenza del trasmettitore può essere regolata (entro piccoli limiti) dissintonizzando il circuito L1C9, tuttavia, il funzionamento in questa modalità è indesiderabile a causa del rischio di mancata generazione dell'oscillatore al quarzo durante la modulazione. Nel trasmettitore, invece di un duplicatore, è possibile utilizzare un quadrificatore di frequenza. In questo caso il circuito L1C9 deve essere configurato sulle frequenze 36,0:36,5 MHz. Nell'oscillatore master si possono utilizzare risuonatori al quarzo alle frequenze principali: 7,2:7,3; 9,0:9,125; 12,0:12,166; 18,0:18,25 MHz o armonico: 21,6:21,9; 27,0:27,375; 36,0:36,5; 45,0:45,625; 60,0:60,83 MHz. Va tuttavia tenuto presente che la potenza di uscita di un trasmettitore con un quadruplicatore di frequenza sarà inferiore a quella di un duplicatore; inoltre, potrebbe essere necessario includere elementi aggiuntivi nel PF e nel filtro passa-basso del trasmettitore .

Quando il trasmettitore è alimentato da una sorgente a 12 V, per ottenere un risparmio, è possibile utilizzare i diodi Zener D1A, D814B, D814 come VD818; in questo caso è necessario selezionare la resistenza del resistore R17, come sopra indicato . Quando si collega un amplificatore di potenza aggiuntivo, il trasmettitore deve essere completamente schermato da esso. Il trasmettitore può avere più canali; per questo sul trasformatore RF L1L2 dovranno essere posizionate tante bobine L1 quanti saranno i generatori (canali) commutati dall'alimentatore con collegamento in parallelo tramite AF.

Per regolare la frequenza del trasmettitore è possibile collegare in serie al risuonatore al quarzo ZQ1 anche un condensatore di sintonia o un induttore con nucleo in ferrite di sintonia; nel primo caso la frequenza aumenta, nel secondo diminuisce. La scheda del trasmettitore montato può essere posizionata nel suo alloggiamento sia orizzontalmente che verticalmente. Il condensatore C15 è installato sul lato delle piste stampate. Il terminale superiore (secondo lo schema) del condensatore C17 è saldato direttamente alle spire della bobina L4. Per garantire la simmetria, la bobina L2 viene avvolta con un doppio filo, quindi l'inizio di un filo è collegato all'estremità dell'altro. L'articolo contiene i nomi dei transistor stranieri che restano da apparecchiature importate e sono disponibili per la vendita, un paradosso: a volte un transistor straniero è più facile da trovare di uno domestico, e il primo costa meno del secondo.

Se si desidera utilizzare il trasmettitore in un ampio intervallo di tensioni di alimentazione, abbandonare il LED HL1, selezionare nuovamente la resistenza del resistore R17, inserire un condensatore di separazione con una capacità di 0,47:0,68 μF tra il punto di collegamento del resistore R4 a pin 6 dell'amplificatore operazionale e resistenza R5, collegare in parallelo con il diodo zener VD1 è un resistore di sintonizzazione con una resistenza di 200:220 kOhm, con l'aiuto del quale è possibile "appendere" il centro della caratteristica di modulazione dell'amplificatore matrice varicap. Il motore del trimmer aggiuntivo deve essere collegato al punto di connessione R5C4R6. La polarizzazione alla base del transistor VT1 può essere applicata anche da un partitore di tensione resistivo, che consente il funzionamento su un intervallo più ampio di tensioni di alimentazione, con un punto operativo più stabile. Per un funzionamento di precisione del modulatore FM, può essere utile includere uno stabilizzatore di corrente nel circuito del diodo zener VD1, ad esempio da [2]. Quest'ultimo si spiega con la volontà di ottenere una piccolissima variazione della tensione di alimentazione, all'interno della caratteristica di stabilizzazione: per uno stabilizzatore parametrico su diodo zener è 30:40 mV, per uno stabilizzatore di corrente è 1...2 mV. In pratica, lo schema di Fig. 1 di [2] è acceso al posto di R17, transistor KP303E, resistore con una resistenza di 100:150 Ohm (selezionato in base alla corrente di stabilizzazione nominale del diodo zener VD1).

Se non è richiesta la piena potenza dal trasmettitore, è possibile fare a meno dello stadio finale collegando l'antenna tramite un filtro passa basso C24L8C25 al collettore del transistor VT4 o collegando l'antenna alla presa della bobina L5 (non più di 1 :1,5 spire dal suo capo “freddo”), mantenendo il condensatore C20, la cui uscita destra (secondo lo schema) è collegata al filo comune: otteniamo un trasmettitore tascabile economico, che può servire bene quando, ad esempio, l'installazione di antenne. Quando il trasmettitore è autoeccitato, come già indicato sopra, l'installazione deve essere abbassata più vicino alla lamina, i terminali delle parti devono essere accorciati ad una lunghezza minima ragionevole, per le parti installate verticalmente, il terminale inferiore più vicino alla scheda deve essere "caldo" in RF, i condensatori di disaccoppiamento dovrebbero essere di tipo RF e avere una capacità di 1000:68000 pF. Come si può vedere dallo schema elettrico, il trasmettitore è composto da due parti, relative alle bobine L1 e L2: un oscillatore al quarzo con un modulatore FM e un amplificatore microfonico e un moltiplicatore di frequenza con un amplificatore di potenza a due stadi. Questa costruzione consente al progettista di utilizzare parti del trasmettitore secondo il principio del blocco, sostituendole con altre dello stesso tipo, a sua discrezione.

Rispetto al "punto di incrocio" specificato (L1 e L2), è possibile eseguire una "moltiplicazione" - utilizzare diversi oscillatori al quarzo con un amplificatore microfonico comune, un duplicatore di frequenza e un amplificatore di potenza - una misura quando diversi (fino a cinque) canali sono necessari per la trasmissione con commutazione tramite corrente continua, ciò richiederà tante bobine L1 quanti sono gli oscillatori al quarzo utilizzati. È inoltre possibile collegare due amplificatori di potenza, ad esempio, a un trasmettitore a canale singolo e alimentare le rispettive antenne attraverso ciascuno, ad esempio, in uno stack o dirette in direzioni diverse, per aumentare l'efficienza (invece di GP). È inoltre possibile utilizzare un oscillatore principale come parte di una stazione radio per operare tramite ripetitori. La tensione dell'oscillatore locale (il suo ruolo, in questo caso, è svolto dall'oscillatore locale al quarzo del trasmettitore su VT1) viene fornita attraverso una bobina di accoppiamento (diverse spire sopra L1) al mixer del ricevitore, che funziona secondo il principio di una supereterodina con una frequenza intermedia bassa di 600 kHz. Il mixer deve garantire il funzionamento alla seconda armonica dell'oscillatore locale (tecnica di conversione diretta).

È possibile utilizzare il principio SYNTEX-72 applicando tensione a due mixer contemporaneamente [3]. A proposito, il sistema SYNTEX-72 non fornisce alcun guadagno nella soppressione del canale mirror tramite IF2 in termini di frequenza - questo è un mio errore - XCUSE! Ma poiché la IF è “nascosta” ulteriormente nel circuito del radioricevitore dietro i circuiti sottostanti e i filtri passa-banda, il canale specchio tramite IF2 viene comunque soppresso molto meglio che con la conversione singola con IF bassa, quando viene utilizzato il metodo di conversione convenzionale usato.

Dati di avvolgimento delle bobine del trasmettitore FM sperimentale a 145 MHz:

In conclusione, vorrei esprimere la mia gratitudine per i commenti e gli auguri di V.K. Kalinichenko (UA9MIM).

Letteratura

1. Transistorski predajnik za 432 MHz, RADIOAMATER, 1977, No. 1, p.3:6
2. A. Mezhlumyan. Stabilizzatori di microcorrente su transistor ad effetto di campo, RADIO. 1978, n. 9, p. 40:41
3. V. Besedin. Informazioni sulla soppressione del canale specchio. Radioamatori, 1994, N. 3, pagina 62:63
4. V. Besedin. Trasmettitore FM, Radioamatore, 1995, N. 2, pagina 42:44
5. V. Besedin. Trasmettitore FM, Radioamatore. HF e VHF. 1997, n° 1, p.32:33

Autore: A. Besedin

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