2.1. Радиопередатчики систем оповещения и сигнализации

2.1. Радиопередатчики систем оповещения и сигнализации

2.1.1. Миниатюрные радиопередатчики

Миниатюрный радиопередатчик на туннельном диоде

Среди большого семейства радиопередатчиков можно выделить те устройства, которые имеют простое схемное решение, малое количество деталей и при всем этом обладают достаточно хорошими характеристиками.

Схема простого микропередатчика изображена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Радиопередатчик на туннельном диоде

Основу этого устройства составляет схема высокочастотного генератора на туннельном диоде. Ток, потребляемый генератором от источника питания, составляет примерно 15 мА и зависит от типа туннельного диода. Тип туннельного диода может быть выбран, по усмотрению радиолюбителя, с током потребления не более 10–15 мА (например, диод АИ201А).

Генератор сохраняет свою работоспособность при напряжении источника питания 1 В и выше при соответствующем выборе рабочей точки резистором R2. Дроссель Др1 наматывается на резисторе МЛТ-0,25 проводом ПЭВ 0,1 и содержит 200–300 витков. Чтобы провод не соскакивал с резистора, он периодически смазывается клеем "Момент", БФ-2 или другим. Индуктивность дросселя должна быть 100–200 мкГн. Дроссель может быть заводского изготовления. Катушка колебательного контура L1 выполнена без каркаса и содержит 7 витков провода ПЭВ 1,0 мм. Диаметр катушки 8 мм, длина намотки 13 мм. Катушка связи L2 так же, как и L1 — бескаркасная, намотана проводом ПЭВ 0,35 мм, 3 витка, диаметр катушки 2,5 мм, длина намотки — 4 мм. Катушка L2 располагается внутри катушки колебательного контура L1.

Настройка передатчика сводится к установке рабочей точки туннельного диода путем вращения движка подстроечного резистора R2 до появления устойчивой генерации и подстройке частоты колебаний конденсатором С4. Антенной является отрезок монтажного провода длиной примерно в четверть длины волны. Глубину модуляции можно изменять подбором сопротивления резистора R1. Сигнал этого передатчика можно принимать на телевизионный приемник.

Значительно упростить конструкцию радиомикрофона можно при использовании малогабаритных конденсаторных микрофонов, включаемых непосредственно в колебательный контур высокочастотного генератора.

Возможная схема такого передатчика представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Малогабаритный конденсаторный микрофон

Как известно, конденсаторный микрофон выполнен в виде развернутого конденсатора с двумя плоскими неподвижными электродами, параллельно которым закреплена мембрана (тонкая фольга, металлизированная диэлектрическая пленка и т. п.), электрически изолированная от неподвижных электродов. Выступая элементом контура, конденсаторный микрофон осуществляет частотную модуляцию.

В остальном описание схемы и настройка передатчика аналогичны вышеприведенной схеме.

Мощность излучения вышеприведенных устройств составляет доли единиц мВт. Соответственно, и радиус действия этих устройств составляет единицы — десятки метров.

Микропередатчик с ЧМ на транзисторе

Схема микропередатчика, выполненного на транзисторе, приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Микропередатчик с частотной модуляцией

Модулирующее напряжение, снимаемое с электретного микрофона МКЭ-3 (МКЭ-333, МКЭ-389, М1-А2 "Сосна"), через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1, на котором выполнен задающий генератор. Так как управляющее напряжение приложено к базе транзистора VT1, то, изменяя напряжение смещения на переходе база-эмиттер, и, соответственно, емкость цепи база-эмиттер, которая является одной из составных частей колебательного контура задающего генератора, осуществляется частотная модуляция передатчика. Этот контур включает в себя также катушку индуктивности L1, расположенную по высокой частоте между базой транзистора VT1 и массой, и конденсаторами СЗ и С4. Конденсатор С4 включен в цепь обратной связи емкостной трехточки, являясь одним из плеч делителя С6—С4, с которого и снимается напряжение обратной связи. Емкость конденсатора С4 позволяет регулировать уровень возбуждения. Во избежание влияния шунтирующего резистора R2 в цепи эмиттера транзистора VT1 на колебательный контур, которое может вызвать чрезмерное расширение полосы частот резонансной кривой, последовательно с резистором R2 включен дроссель Др1, блокирующий прохождение токов высокой частоты. Индуктивность этого дросселя должна быть около 20 мкГн.

Катушка L1 бескаркасная, диаметром 3 мм намотана проводом ПЭВ 0,35 и содержит 7–8 витков.

Для получения максимально возможной мощности необходимо правильно выбрать генерирующий элемент (транзистор VT1) и установить оптимальный режим работы генератора. Для этого необходимо применять транзисторы, верхняя граничная частота которых должна превышать рабочую частоту генератора не менее чем в 7–8 раз. Этому условию наиболее полно отвечают транзисторы типа n-p-n КТ368, хотя можно использовать и более распространенные транзисторы КТ315 или КТЗ102.

Миниатюрный радиопередатчик с питанием от батареи для электронных часов

Схема следующего радиопередатчика приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Радиопередатчик с питанием от батареи 1,5 В

Устройство содержит минимум необходимых деталей и питается от батарейки для электронных часов напряжением 1,5 В.

При столь малом напряжении питания и потребляемом токе 2–3 мА сигнал этого радиомикрофона может приниматься на удалении до 150 м.

Продолжительность работы около 24 ч. Задающий генератор собран на транзисторе VT1 типа КТ368, режим работы которого по постоянному току задается резистором RI. Частота колебаний задается контуром в базовой цепи транзистора VT1. Этот контур включает в себя катушку L1, конденсатор СЗ и емкость цепи база-эмиттер транзистора VTI, в коллекторную цепь которого в качестве нагрузки включен контур, состоящий из катушки L2 и конденсаторов С6, С7. Конденсатор С5 включен в цепь обратной связи и позволяет регулировать уровень возбуждения генератора.

В автогенераторах подобного типа частотная модуляция производится путем изменения потенциалов выводов генерирующего элемента. В нашем случае управляющее напряжение прикладывается к базе транзистора VT1, изменяя тем самым напряжение смещения на переходе база-эмиттер и, как следствие, изменяя емкость перехода база-эмиттер. Изменение этой емкости приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура, что и приводит к появлению частотной модуляции. При использовании УКВ приемника импортного производства требуемая величина максимальной девиации несущей частоты составляет 75 кГц (для отечественного стандарта — 50 кГц) и получается при изменении напряжения звуковой частоты на базе транзистора в диапазоне 10-100 мВ. Именно по этому в данной конструкции не используется модулирующий усилитель звуковой частоты. При использовании электретного микрофона с усилителем, например, МКЭ-3, М1-Б2 "Сосна", уровня сигнала, снимаемого непосредственно с выхода микрофона, оказалось достаточно для получения требуемой девиации частоты радиомикрофона. Конденсатор С1 осуществляет фильтрацию колебаний высокой частоты. Конденсатором С7 можно в небольших пределах изменять значение несущей частоты. Сигнал в антенну поступает через конденсатор С8, емкость которого специально выбрана малой для уменьшения влияния возмущающих факторов на частоту колебаний генератора. Антенна сделана из провода или металлического прутка длинной 60-100 см. Длину антенны можно уменьшить, если между ней и конденсатором С8 включить удлинительную катушку L3 (на рис. 2.4 не показана). Катушки радиомикрофона бескаркасные, диаметром 2,5 мм, намотаны виток к витку. Катушка L1 имеет 8 витков, катушка L2 — 6 витков, катушка L3 15 витков провода ПЭВ 0,3.

При настройке устройства добиваются получения максимального сигнала высокой частоты, изменяя индуктивности катушек L1 и L2.

Подбором конденсатора С7 можно немного изменять величину несущей частоты, в некоторых случаях его можно исключить совсем.

Микропередатчик со стабилизацией тока

Схема предлагаемого миниатюрного устройства заметно отличается от приведенных выше. Она проста в настройке и изготовлении, позволяет изменять частоту задающего генератора в широких пределах. Устройство сохраняет работоспособность при величине питающего напряжения выше 1 В. Схема радиопередатчика приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Микропередатчик со стабилизацией тока

Генератор высокой частоты собран по схеме мультивибратора с индуктивной нагрузкой. Изменение частоты колебаний высокой частоты происходит при изменении тока, протекающего через транзисторы VT1, VT2 типа КТ368.

При изменении тока изменяются параметры проводимости транзисторов и их диффузионные емкости, что позволяет варьировать частоту такого генератора в широких пределах без изменения частотозадающих элементов — катушек L1 и L2.

Для повышения стабильности частоты и для возможности управления генератором с целью получения частотной модуляции питание последнего осуществляется через стабилизатор тока. Стабилизатор и модулирующий усилитель выполнены на электретном микрофоне Ml типа МКЭ-3, M1-Б2 "Сосна" и им подобным. При использовании кондиционных деталей уход несущей частоты при изменении напряжения питания с 1,5 до 12 В не превышает 150 кГц (при средней частоте генератора рапной 100 МГц).

В схеме используются бескаркасные катушки L1 и L2 диаметром 2,5 мм. Для диапазона 65-108 МГц катушки содержат по 15 витков провода ПЭВ 0,3. Настройка заключается в подгонке частоты путем изменения индуктивности катушек L1 и L2 (сжатием или растяжением). Рассматриваемый генератор может работать на частотах до 2 ГГц, при использовании транзисторов типа КТ386, КТ3101, КТ312-1 и им подобных и при изменении конструкции контурных катушек.

Микропередатчик с ЧМ в диапазоне частот 80-100 МГц

Схема сверхмаломощного передатчика диапазона 80-100 МГц с частотной модуляцией представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Микропередатчик с частотной модуляцией

Его выходная мощность 0,5 мВт, потребляемый ток не превышает 2 мА. Питание осуществляется от аккумуляторного элемента напряжением 1,5 В. Задающий генератор УКВ диапазона выполнен на полевом транзисторе VT1 типа КП313А по схеме индуктивной трехточки с использованием проходной емкости МОП — транзистора. В генератор входят элементы VT1, VD1, L1, L2, С2, R3, а также соединительные и общий провода.

Модулирующий сигнал с выхода микрофона Ml через конденсатор С1 и делитель напряжения R1, R2, R3 поступает на варикапную матрицу VD1 тина КВС111 А, изменение емкости которой приводит к частотной модуляции задающего генератора. Делитель напряжения на резисторах R1 и R2 служит для установки рабочей точки варикапа VD1.

Катушка L1 — бескаркасная, она состоит из 7 витков провода ПЭВ 0,44 с отводом от 3 витка, считая от заземленного вывода. Внутренний диаметр катушки L1 — 4 мм. Катушка L2 содержит 1 виток того же провода, что и катушка L1. Ее нужно разместить соосно катушке L1 и по возможности ближе к ее заземленному выводу. В качестве антенны используется отрезок монтажного провода длиной 0.8 м, который для компактности может быть скручен в спираль.

Настройка передатчика сводится к установке частоты 88-108 МГц путем изменения индуктивности L1. Частоту настройки контролируют по промышленному приемнику. Транзистор генератора должен иметь ток не менее 1–1,5 мА (при замкнутой накоротко катушке L1).

В заключение хотелось бы отметить, что при увеличении напряжения источника питания до 4,5 В выходная мощность высокочастотного генератора возрастет до 10 мВт. При этом для сохранения девиации частоты рекомендуется подобрать сопротивление резистора R3.

2.1.2. Радиопередатчики малой мощности

Радиопередатчик с ЧМ в УКВ диапазоне частот 61–73 МГц

Радиопередатчик (рис. 2.7) представляет собой однокаскадный УКВ ЧМ передатчик, работающий r вещательном диапазоне 61–73 МГц.

Рис. 2.7. Радиопередатчик УКВ диапазона

Выходная мощность передатчика при использовании источника питания с напряжением 9-12 В примерно 20 мВт. Он обеспечивает дальность передачи информации около 150 м при использовании приемника с чувствительностью 10 мкВ.

Режимы транзисторов УЗЧ (VT1) и генератора ВЧ (VT2) по постоянному току задаются резисторами RЗ и R4 соответственно. Напряжение 1,2 В на них и на питание микрофона M1 подается с параметрического стабилизатора на R1, C1, VD1. Поэтому устройство сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 4–5 В. При этом наблюдается уменьшение выходной мощности устройства, а несущая частота изменяется незначительно.

Модулирующий усилитель выполнен на транзисторе VT1 типа KT315.

Напряжение звуковой частоты на его вход поступает с электретного микрофона с усилителем M1 типа МКЭ-3 и ему подобным. Усиленное напряжение звуковой частоты с коллектора транзистора VT1 поступает на варикап VD2 типа KB 109А через фильтр нижних частот на резистор R5 и конденсатор С5, и резистор R7. Варикап VD1 включен последовательно с подстроечным конденсатором С8 в эмпттерную цепь транзистора VT2. Частота колебаний задающего генератора, выполненного на транзисторе VT2 типа КТ315 (КТ3102, КТ368), определяется элементами контура L1, С6, С7 и емкостью С8 и VD1.

Вместо саетодиода VD1 типа АЛ307 можно использовать любой другой светодиод или три последовательно включенных в прямом направлении диода типа КД522 и им подобных. Катушка L1 бескаркасная, диаметром 8 мм, имеет 6 витков провода ПЭВ 0,8.

При налаживании передатчик настраивают на свободный участок УКВ ЧМ диапазона сжатием или растяжением витков катушки L1 или подстройкой конденсатора С8. Девиация частоты устанавливается конденсатором С8 по наиболее качественному приему на контрольный приемник. Передатчик можно настроить и на вещательный диапазон УКВ ЧМ (88-108 МГц), для этого необходимо уменьшить число витков L1 до 5 и емкость конденсаторов С6 и С7 до 10 пФ. В качестве антенны используется отрезок провода длинной 60 см. Для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов антенну можно подключить через конденсатор емкостью 1–2 пФ.

Радиопередатчик с AM в диапазоне частот 27–28 МГц

Устройство, описанное ниже, представляет собой передатчик, работающий в диапазоне 27–28 МГц с амплитудной модуляцией. Дальность действия до 100 м.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Радиопередатчик с амплитудной модуляцией

Передатчик состоит из генератора высокой частоты, собранного на транзисторе VT2 типа КТ315, и однокаскадного усилителя звуковой частоты на транзисторе VT1 типа КТ315. На вход последнего через конденсатор С1 поступает звуковой сигнал от микрофона M1 типа "Сосна". Нагрузку усилителя составляют резистор R3 и генератор высокой частоты, включенный между плюсом источника питания и коллектором транзистора VT1. С усилением сигнала напряжение на коллекторе транзистора VTI изменяется. Этим сигналом и модулируется амплитуда сигнала несущей частоты генератора передатчика, излучаемая антенной.

В конструкции использованы резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы К10-7В. Вместо транзисторов КТ315 можно использовать КТЗ102.

Катушка L1 намотана на каркасе из полистирола диаметром 7 мм.

Она имеет подстроенный сердечник из феррита 600НН диаметром 2,8 мм и длиной 12 мм. Катушка L1 содержит 8 витков провода ПЭВ 0.15 мм Намотка — виток к витку. Дроссель Др1 намотан на резисторе МТЛ-0,5 сопротивлением более 100 кОм. Обмотка дросселя содержит 80 витков ПЭВ 0,1. В качестве антенны используется стальной упругий провод длиной 20 см.

При настройке частоту устанавливают подстройкой индуктивности катушки L1. После регулировки подстроенный сердечник катушки закрепляется парафином.

Радиопередатчик с ЧМ в диапазоне частот 100–108 МГц

Этот радиомикрофон работает в диапазоне 100–108 МГц с частотной модуляцией. Дальность приема сигнала составляет около 50 м. Питание устройства осуществляется от источника питания от 1,5 до 9 В.

Принципиальная схема представлена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Радиопередатчик с частотной модуляцией

Передатчик состоит из однокаскадного усилителя звуковой частоты и однокаскадного генератора высокой частоты. Задающий генератор собран по распространенной схеме. Частота несущей определяется элементами C4, L1, С5 и межэлектродными емкостями транзистора VT2.

Модулирующий усилитель выполнен на транзисторе VT1 типа КТ315.

Усиленный сигнал через конденсатор С2 поступает на эмиттер транзистора VT2 типа КТ315. Модулирующее напряжение вызывает изменение емкости перехода база-эмиттер транзистора VT2 и, тем самым, осуществляет частотную модуляцию задающего генератора. Сигнал с генератора через конденсатор С6 поступает в антенну, в качестве которой используется отрезок провода длиной 10–40 см.

Катушка L1 бескаркасная, намотана на оправке диаметром 3 мм и содержит 4 нитка провода ПЭВ 0,6 мм, шаг намотки 2 мм.

Настройка радиомикрофона заключается в сжатии или растяжении витков катушки L1 для приема сигнала в свободном от вещательных станций участке УКВ диапазона вещательного приемника.

2.1.3. Радиопередатчики средней мощности

Радиопередатчик с широкополосной ЧМ в диапазоне частот 65-108 МГц

Радиомикрофон, принципиальная схема которого приведена на рис. 2.10, работает в диапазоне частот 65-108 МГц с широкополосной частотной модуляцией. Это позволяет принимать сигнал с радиомикрофона на обычный ЧМ приемник этого диапазона. Дальность действия достигает 150–200 м. Продолжительность работы с батареей типа "КРОНА" — около 10 ч.

Рис. 2.10. Радиопередатчик с широкополосной частотной модуляцией

Низкочастотные колебания с выхода микрофона M1 (типа МКЭ-3, М1-Б2 'Сосна" и им подобных) через конденсатор С1 поступают на усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторе VT1 типа КТ315. Усиленный сигнал звуковой частоты, снимаемый с коллектора транзистора VT1, через дроссель Др1 воздействует на варикап VD1 (типа КВ109А), который осуществляет частотную модуляцию радиосигнала, сформированного высокочастотным генератором.

Генератор ВЧ собран на транзисторе VT2 типа КТ315. Частота этого генератора зависит от параметров контура L1, СЗ, С4, С5, С6, VD1.

Сигнал ВЧ, снимаемый с коллектора транзистора VT2, усиливается усилителем мощности на транзисторе VT3 типа КТ361. Усилитель мощности имеет гальваническую связь с задающим генератором. Усиленное высокочастотное напряжение выделяется на дросселе Др2 и поступает на П-образный контур, выполненный на элементах С11, L2, С10. Последний настроен на пропускание основного сигнала и подавление множества гармоник, возникающих на коллекторе транзистора VT3. Радиомикрофон собран на плате размером 30x70 мм. В качестве антенны используется отрезок монтажного провода длиной 25 см. Все детали малогабаритные. Резисторы — типа МЛТ-0,125, конденсаторы — К50-35, КМ, КД. Вместо варикапа VD1 типа KB109A можно использовать варикапы с другим буквенным индексом или варикап типа KB102. Транзисторы могут иметь любой буквенный индекс. Транзисторы VT1 и VT2 можно заменить на КТ3102, КТ368, а транзистор VT3 на КТ326, KT3107, КТ363. Дроссели Др1 и Др2 намотаны на резисторах МЛТ 0.25 сопротивлением более 100 кОм проводом ПЭВ 0,1 по 60 витков каждый. Катушки L1 и L2 бескаркасные, диаметром 5 мм. Катушка L1 3 витка, катушка L2 13 витков провода ПЭВ 0,3.

Настройка сводится к установке частоты задающего генератора, соответствующей свободному участку УКВ ЧМ диапазона, измененном емкости подстроечного конденсатора. Растяжением или сжатием витков катушки L2 настраивается передатчик на максимальную мощность ВЧ сигнала.

Радиопередатчик средней мощности с компактной рамочной антенной

Устройство работает в диапазоне 65–73 МГц с частотной модуляцией. Дальность действия при использовании рамочной компактной антенны составляет около 150 м. Продолжительность работы устройства при использовании батареек "Крона" составляет 30 ч. Принципиальная схема радиопередатчика представлена на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Радиопередатчик с компактной рамочной антенной

Низкочастотный сигнал микрофона М1 типа МКЭ-3, "Сосна" и др. усиливается двухкаскадным усилителем низкой частоты с непосредственными связями. Усилитель выполнен на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ315. Режим работы усилителя устанавливается резистором К2.

Задающий генератор устройства выполнен на транзисторе VT3 типа КТ315. Частотозадающий контур подключается к базе транзистора VT3 через конденсатор С6 небольшой емкости. Конденсаторы С8, С9 образуют цепь обратной связи. Контур генератора состоит из индуктивности L1, конденсатора С5 и двух, включенных встречно, диодов типа КД102. Под действием модулирующего напряжения емкости диодов VD1, VD2 изменяются. Таким образом, осуществляется частотная модуляция передатчика. С выхода генератора модулированный сигнал подается на усилитель мощности. Выходной усилитель выполнен на транзисторе VT4 типа КТ315. Он работает с высоким КПД и режиме класса "С". Усиленный сигнал поступает в рамочную антенну, выполненную в виде спирали. Спираль может быть любой формы, важно только, чтобы общая длина провода составляла 85-100 см. диаметр провода 1 мм.

Дроссели Др1, Др2 — любые, с индуктивностью около 30 мкГн.

Катушки L1, L2, L3, L4, L5 бескаркасные, диаметром 10 мм. Катушка L1 имеет 7 витков, L2 и L4 по 4 витка, L3 и L5 — по 9 витков. Все катушки намотаны проводом ПЭВ 0,8 мм.

Настройка передатчика особенностей не имеет.

Радиопередатчик УКВ ЧМ диапазона с дальностью действия 300 м

Этот передатчик при весьма малых размерах позволяет передавать информацию на расстоянии до 300 м. Прием сигнала может вестись на любой приемник УКВ ЧМ диапазона. Для питания может быть использован любой источник питания с напряжением 5-15 В.

Схема передатчика приведена на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Радиопередатчик УКВ ЧМ диапазона

Задающий генератор передатчика выполнен на полевом транзисторе VT2 типа КПЗОЗ. Частота генерации определяется элементами L1, С5, СЗ, VD2. Частотная модуляция осуществляется путем подачи модулирующего напряжения звуковой частоты на варикап VD2 типа КВ109. Рабочая точка варикапа задается напряжением, поступающим через резистор R2 со стабилизатора напряжения. Стабилизатор включает в себя генератор стабильного тока на полевом транзисторе VT1 типа KП103, стабилитрон VD1 типа КС147А и конденсатор С2.

Усилитель мощности выполнен на транзисторе VT3 типа КТ368.

Режим работы усилителя задается резистором R4. В качестве антенны используется отрезок провода длиной 15–50 см.

Дроссели Др1 и Др2 могут быть любые, с индуктивностью 10-150 мГн. Катушки L1 и L2 наматываются на полистироловых каркасах диаметром 5 мм с подстроенными сердечниками 100ВЧ или 50ВЧ.

Количество витков — 3,5 с отводом от середины, шаг намотки 1 мм, провод ПЭВ 0.5 мм. Вместо транзистора КП303 можно использовать КП302, КП307.

Настройка заключается в установке необходимой частоты генератора конденсатором С5, получения максимальной выходной мощности путем подбора сопротивления резистора R4 и подстройке резонансной частоты контура конденсатором С10.

2.1.4. Радиопередатчики большой мощности

Мощный высокочастотный радиопередатчик с ЧМ в диапазоне частот 65-108 МГц

Устройство (рис. 2.13), описанное ниже, работает в диапазоне 65-108 МГц с частотной модуляцией. Дальность действия около 100 м при использовании компактной антенны. При использовании штыревой антенны дальность может достигать 500–600 м.

Рис. 2.13. Мощный высокочастотный радиопередатчик

Сигнал от электретного микрофона М1 типа МКЭ-3 поступает на двухкаскадный низкочастотный усилитель с непосредственными связями на транзисторах VT1, VT2 типа КТ315. Рабочая точка усилителя устанавливается автоматически цепью обратной связи по постоянному току через R5, R6, СЗ. Усиленный низкочастотный сигнал с коллектора транзистора VT2 через фильтр низкой частоты на элементах R9, С4и резистор R10 поступает на варикап VD1 типа КВ109, включенный в эмиттерную цепь транзистора VT3 типа KT904. Напряжение смещения на варикап VD1 задается коллекторным напряжением транзистора VT2. Однокаскадный ВЧ генератор выполнен на транзисторе VT3. Напряжение смещения на базе этого транзистора задастся резистором R11. Транзистор VT3 включен по схеме с общей базой. В его коллекторной цепи включен контур С8, С9, L1.

Частота настройки генератора определяется индуктивностью катушки L1 и емкостями С8, С5, VD1. Конденсатор С9 устанавливает глубину обратной связи, а конденсатор СЮ согласует контур с антенной.

Все детали передатчика малогабаритные. Дроссель Др1 типа ДПМ 0.1 на 60 мкГн. Его можно заменить на самодельный, намотанный на резисторе МЛТ-0,25 сопротивлением более 100 кОм проводом ПЭВ 0,1 — 100 витков. Катушка L1 — бескаркасная, с внутренним диаметром 8 мм, имеет 7 витков провода ПЭВ 0,8 мм. Компактная катушечная антенна выполнена тем же проводом, ее общая длина составляет 50 см. Катушка имеет диаметр 3 см. Если используется обычная антенна, то это провод или штырь длиной 0,75-1,0 м.

При настройке конденсатором С8 настраивают радиомикрофон на свободный участок УКВ ЧМ диапазона. Конденсаторами С9 и С10 настраивают генератор на максимальную дальность связи. Мощность передатчика составляет около 200 мВт. Если такая мощность не нужна, то ее легко понизить, увеличив вместе с тем срок службы источника питания. Для этого нужно увеличить сопротивление резистора R11 до 68-100 кОм и заменить дроссель Др1 на постоянный резистор сопротивлением 180–330 Ом. Так как в этом случае мощность радиомикрофона будет около 10 мВт, то транзистор VT3 можно заменить на КТ315 или КТ3102. Транзисторы VT1, VT2 могут быть заменены на КТ3102, а транзистор VT3 — на КТ606, КТ907.

Для питания устройства используется батарея на 9 В типа "Крона", "Корунд" или аккумулятор 7Д-0,15.

В связи с тем, что мощные высокочастотные генераторы имеют низкую стабильность частоты, что приводит к ухудшению помеховой обстановки в целом, в данной главе более подробно описаны радиопередатчики большой мощности с кварцевой стабилизацией частоты (см. раздел 2.1.7).

2 1.5. Радиопередатчики малой мощности с повышенной стабильностью частоты

Радиопередатчик с узкополосной ЧМ в диапазоне частот 140–150 МГц

Радиопередатчик, схема которого представлена на рис. 2.14. работает в диапазоне 140–150 МГц с узкополосной частотной модуляцией.

Рис. 2.14. Радиопередатчик с узкополосной ЧМ

Девиация частоты — 3 кГц. Частота задающего генератора стабилизирована кварцевым резонатором. В качестве акустического преобразователя используется электретный микрофон M1 с усилителем типа МКЭ-3, "Сосна". МЭК-1, и др. Питание на микрофон поступает через RC-фильтр, состоящий из резистора R1 и конденсатора С1. Напряжение звуковой частоты с выхода микрофона M1 через разделительный конденсатор С2 поступает на вход усилителя звуковой частоты (база транзистора VT1).

Усилитель звуковой частоты собран по двухкаскадной схеме с активными элементами на транзисторах VT1 и VT2 типа КТЗ15. Он усиливает и ограничивает звуковой сигнал до необходимой амплитуды.

Режимы работы транзисторов VT1, VT2 по постоянному току устанавливаются путем подбора сопротивления резистора КЗ. Заданный режим поддерживается далее автоматически с помощью обратной связи между транзисторами VT1 и VT2.

Усиленный и ограниченный сигнал звуковой частоты через RC-фильтр низкой частоты, выполненный на резисторах R6, R8 и конденсаторе С4, поступает на варикап VD1 типа KB109. Под действием переменного напряжения изменяется емкость варикапа VD1, осуществляя тем самым частотную модуляцию.

Постоянное напряжение, снимаемое с коллектора транзистора VT2, задает начальное смещение на варикапе VD1. Задающий генератор выполнен на транзисторе VT3 тина КТ368, КТ3101. Режим транзистора VT3 по постоянному току определяет резистор R9 в его базовой цепи. Кварцевый резонатор ZQ1 используется на частоту 47–49 МГц.

Контур в коллекторной цепи транзистора VT3 настроен на частоту третьей гармоники используемого кварцевого резонатора.

Высокочастотный сигнал поступает в антенну через конденсатор малой емкости С8. В качестве антенны используется отрезок провода длинной 40–50 см. Катушка L1 наматывается проводом ПЭВ 0.6 мм на корпусе подстроечного конденсатора С7 и содержит 3–4 витка.

Выводы катушки припаиваются к выводам конденсатора.

Настройка усилителя звуковой частоты заключается в подборе сопротивления резистора R3 так, чтобы получить на коллекторе транзистора VT2 напряжение, равное примерно половине напряжения источника питания. Контур L1, С7 настраивается по максимуму излучаемой мощности путем подстройки конденсатора С7.

Радиопередатчик с высокой стабильностью несущей частоты

При использовании кварцевого резонатора с высокой частотой появляется возможность создать простой радиомикрофон с высокой стабильностью несущей частоты. Ниже приведено описание подобного устройства.

Радиомикрофон работает в диапазоне 61–74 МГц с частотной модуляцией.

Принципиальная схема передатчика радиопередатчика приведена на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Радиопередатчик с высокой стабильностью несущей частоты

Сигнал с микрофона M1 типа МКЭ-3 усиливается двухкаскадным усилителем на транзисторах VT1, VT2 типа KT315. Задающий генератор выполнен на транзисторе VT3 типа КТ368. Частотная модуляция несущей частоты обеспечивается варикапом VD2. Резисторы R6 и R7 в базовой цени транзистора VT3 определяют его режим по постоянному току.

Конденсатор С9 устанавливает необходимый режим генерации, обеспечивая положительную обратную связь.

Стабильность частоты генератора зависит в основном от напряжения питания. Чтобы ее повысить, необходимо использовать стабилизатор на 6~9 В, что приведет к усложнению схемы. Стабилизировать частоту можно и другим способом. Если быть точным, то причина нестабильности несущей частоты определяется в основном колебаниями рабочей точки транзистора VT2 усилителя звуковой частоты при изменении напряжения питания. Положение этой рабочей точки определяет напряжение обратного смещения на варикапе VD2, а значит, и его начальную емкость.

Для стабилизации рабочей точки усилителя на транзисторе VT2 в его базовую цепь включен резистор R4, напряжение на который поступает с параметрического стабилизатора, собранного на резисторе R2, светодиоде VD1 и конденсаторе С1. В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы типов К50-16 и КМ.

Дроссели Др1, Др2 можно использовать стандартные, например, типа Д-0,1, с индуктивностью 15–30 мкГн или изготовить самостоятельно. Дроссели наматываются на резисторах МЛТ-0,25 сопротивлением более 100 кОм и содержат 50–60 витков провода ПЭВ 0,1 мм.

Контурная катушка L1 намотана на каркасе диаметром 8 мм и содержит 6 витков провода ПЭВ 0.8 мм. Катушка L2 намотана на том же каркасе и тем же проводом, что и катушка L1. Катушка L2 содержит 3 витка, размещенных на расстоянии 1 мм от витков катушки L1.

Антенна выполнена следующим образом: отрезок 50-омного кабеля длиной 10–12 см зачищается от изоляции и удаляется центральная жила. По всей длине отрезка кабеля наматывается виток к витку провод ПЭВ-0,6 — антенна готова. В крайнем случае в качестве антенны можно использовать провод длиной 30–50 см.

Настройку начинают с усилителя звуковой частоты, изменением сопротивления резистора R4 устанавливают напряжение на коллекторе транзистора VT2, равное половине напряжения источника питания.

Емкость конденсатора С9 необходимо подобрать по максимуму тока, потребляемому генератором, а затем резистором R6 установить этот ток около 10 мА.

2.1.6. Радиопередатчики средней мощности с повышенной стабильностью частоты

Радиопередатчик с высокой стабильностью частоты задающего генератора

Большинство любительских радиопередатчиков выполнены по схемам с колебательным контуром в частотозадающей цепи. При этом они имеют, как правило, один высокочастотный каскад. Этот каскад выполняет одновременно роль задающего генератора и усилителя мощности. Такие схемы при своей простоте и миниатюрности готовой конструкции имеют и свои недостатки. Это большая нестабильность колебаний высокой частоты и маленькая выходная мощность.

Схема, приведенная на рис. 2.16, лишена этих недостатков, т. к. частота задающего генератора предлагаемого устройства стабилизируется кварцевым резонатором и имеет отдельный усилитель мощности.

Рис. 2.16. Радиопередатчик, частота задающего генератора которого стабилизирована кварцевым резонатором

Данное устройство работает в диапазоне УКВ ЧМ с частотной модуляцией, т. е. его сигнал может быть принят на любой приемник диапазона 65-108 МГц. Дальность действия составляет около 300 м.

Задающий генератор выполнен на транзисторе VT1 типа КТ368. В данной схеме могут быть использованы кварцевые резонаторы на частоты 22–36 МГц. Контур, состоящий из катушки L1 и конденсатора С7 настраивается на третью гармонику кварцевого резонатора. Предпочтительнее использовать резонатор, настроенный на третью гармонику последовательного резонанса, т. к. при этом легче получить необходимую для нормальной работы приемника девиацию частоты 50 кГц. Кварцевый резонатор подключен к базе транзистора VT1 и варикапу VD1 и работает по осцилляторной схеме, составляя с емкостью С5 и контуром "емкостную трехточку", что обеспечивает высокую стабильность частоты.

Модулирующий усилитель выполнен на операционном усилителе DA1 типа КР1407УД2. На его вход поступает низкочастотный звуковой сигнал от электретного микрофона M1 со встроенным усилителем тина МКЭ-3. Операционный усилитель обеспечивает на выходе неискаженное напряжение звуковой частоты с амплитудой около 3 В, что достаточно, при использовании в качестве модулирующего элемента варикапа типа КВ104А для достижения девиации частоты около 40–50 кГц. Режим работы операционного усилителя задается резисторами Rl, R4, и R3. Микросхему DA1 можно заменить на К140УД1208, КР140УД608 — в последнем случае резистор R3 можно из схемы исключить. Промодулированный по частоте сигнал с контура задающего генератора L1, С7 через катушку связи L2 поступает на вход усилителя мощности, выполненного на транзисторе VT2 типа КТ610А. Усилитель мощности работает с высоким КПД в режиме класса "С". Он усиливает сигнал до 150 мВт. Поэтому при использовании вместо висячей или штыревой антенны длиноИ в 1 м катушки L3 диаметром 3 см (рис. 2.17), содержащей 7 витков провода ПЭВ 0,8, получается эффективность не хуже стандартного варианта с проводом длиной в 1 м и мощностью около 30 мВт. Такой мощности вполне достаточно для устойчивого приема на расстоянии до 150 м.

Длина намотки катушки L3 — 5 см.

В конструкции использованы резисторы МЛТ-0,125, конденсаторы типа КТ, КД, К50-35. Дроссель Др1 намотан на резисторе МЛТ-0.25 сопротивлением более 100 кОм. Он содержит 60 витков провода ПЭВ 0,1 мм. Катушки L 1 и L2 намотаны на полистироловом каркасе диаметром 5 мм с латунным подстроечником. Катушка L1 (рис. 2.16) содержит 10 витков провода ПЭВ 0,31 мм, катушка L2 — 5 витков того же провода. Конструкция катушки L3 показана на рис. 2.17.

Рис. 2.17. Конструкция катушки L3

Настройка низкочастотной части передатчика особенностей не имеет. Передатчик настраивают по общепринятой методике с использованием индикатора напряженности поля и контрольного радиоприемника. Контур С7, L1 настраивают таким образом, чтобы обеспечить устойчивость генерации задающего каскада.

При подключении отрезка провода длиной около 1 м к точке А антенны, предварительно отсоединив емкости С10, C11 и L3, по измерительным приборам добиваются выходной мощности передатчика около 150 мВт. Такой мощности достаточно для того, чтобы принимать сигнал на приемник с чувствительностью 5 мкВ/м на расстоянии до 500 м в городских условиях.

Радиопередатчик повышенной мощности без дополнительного усилителя мощности

От предыдущих устройств предлагаемый радиопередатчик отличается конструкцией задающего генератора, позволяющей получить повышенную мощность излучения без использования дополнительного усилителя мощности.

Радиопередатчик (рис. 2.18) работает на частоте 27–28 МГц с амплитудной модуляцией. Частота несущей стабилизирована кварцем, что позволяет увеличить дальность связи при использовании приемника с кварцевой стабилизацией частоты. Питается устройство от источника питания напряжением 3–4,5 В.

Рис. 2.18. Радиопередатчик повышенной мощности без дополнительного усилителя мощности

Усилитель звуковой частоты выполнен на транзисторе VT1 типа KT315. Для питания микрофона и задания режимов по постоянному току транзисторов VT1, VT2, VT3 используется параметрическим стабилизатор напряжения на резисторе R2, светодиоде VD1 и конденсаторе С1. Напряжение 1.2 В поступает на электретный микрофон с усилителем M1 типа МКЭ-3, "Сосна" и др. Напряжение звуковой частоты с микрофона M1 через конденсатор С2 поступает на базу транзистора VT1. Режим работы этого транзистора по постоянному току задается резистором R1. Усиленный сигнал звуковой частоты, снимаемый с коллекторной нагрузки транзистора VT1 — резистора R3, через, конденсатор СЗ поступает на задающий генератор, осуществляя тем самым амплитудную модуляцию передатчика. Задающий генератор передатчика собран на двух транзисторах VT2 и VT3 типа KT315 и представляет собой двухтактный автогенератор с кварцевой стабилизацией в цепи обратной связи.

Контур, состоящий из катушки L1 и конденсатора С5, настроен на частоту кварцевого резонатора ZQ1. Контур, состоящий из катушки L2 и конденсатора С7, предназначен для согласования антенны и передатчика.

В устройстве применены резисторы МЛТ-0,125. Конденсаторы использованы на напряжение более 6,3 В. Транзистор VT1 можно заменить на любой n-р-n транзистор, например, на КТ3102, КТ312. Транзисторы VT2, VT3 можно заменить на КТ3102, КТ368 с одинаковым коэффициентом передачи по току. Хороший результат можно получить при использовании микросхемы КР159НТ1, представляющей собой пару идентичных транзисторов.

Контурные катушки намотаны на каркасе диаметром 5 мм, имеющем подстроенный сердечник из карбонильного железа диаметром 3,5 мм. Намотка катушек ведется с шагом 1 мм. Катушка L1 имеет 4+4 витка, катушка L2 — 4 витка. Обе катушки намотаны проводом ПЭВ 0,5. Дроссель Др1 имеет индуктивность 20–50 мкГн. В качестве антенны используется провод длиной около 1 м.

В качестве источника питания можно использовать одну плоскую батарею КБС-4,5 В или четыре элемента типа А316, А336, А343.

Светодиод VD1 типа АЛ307 можно заменить любым другим или использовать аналог низковольтного стабилитрона с малым током стабилизации (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Примеры использования различных электронных приборов в качестве опорного элемента параметрического стабилизатора напряжения схемы рис. 2.18

Настройку передатчика начинают с установки режимов транзисторов VT2 и VT3 по постоянному току. Для этого подключают миллиамперметр в разрыв цепи питания в точке А и подбирают величину сопротивления резистора R4 такой, чтобы ток был равен 40 мА.

Настройку контуров L1, L2, С5, С7 проводят по максимуму ВЧ излучения. Причем грубо на рабочую частоту настраивают конденсаторами, а точнее — сердечником катушки. Подстроечник катушек L1, L2 должен находиться на расстоянии не более чем 3 мм от центра катушек, т. к. в крайних его положениях генерация может срываться из-за нарушения симметрии плеч транзисторов VT2, VT3.

2.1.7. Радиомикрофоны большой мощности с повышенной стабильностью частоты

Радиопередатчик с фиксированной частотой задающего генератора

Передатчик работает на фиксированной частоте, определяемой частотой кварцевого резонатора в его задающем генераторе.

Характеристики передающего тракта:

— несущая частота передачи….145,68 МГц

— девиация частоты……………….. 6 кГц

— номинальная выходная мощность… 0,7 Вт

— напряжение источника питания…..9 В

Принципиальная схема передатчика показана на рис. 2.20. В данной схеме используется модулирующий усилитель с электретным микрофоном со встроенным усилителем. С целью повышения разборчивости речи применяется частотная и амплитудная коррекция низкочастотного сигнала. Сигнал от микрофона поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1. В данной схеме используется однополярное питание. Для того чтобы операционный усилитель мог работать, на этот его вход поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания, создавая среднюю точку двуполярного источника. Напряжение задастся резисторами R1, R2, R3.

Рис. 2.20. Радиопередатчик с фиксированной частотой задающего генератора

В цепи обратной связи операционного усилителя включена комбинированная цепь связи по постоянному току. При слабом и нормальном сигнале от микрофона напряжение на выходе операционного усилителя невелико, и диоды VD1 и VD2 закрыты. При превышении выходным сигналом определенного уровня диоды открываются, что приводит к включению в обратной связи дополнительного резистора R5. Коэффициент ООС увеличивается и коэффициент передачи ОУ уменьшается. Таким образом работает компрессор, корректирующий входной сигнал по амплитуде. Кроме того, в цепи ООС включены частотно-зависимые цепи на элементах R6-R8 и С5-С7, которые превращают модуляционный усилитель в активный фильтр и выделяют полосу частот от 450 Гц до 2500 Гц, отфильтровывая нежелательные помехи по низкой и высокой частоте.

С выхода операционного усилителя через фильтрующую цепочку на резисторах R9 и R10 напряжение звуковой частоты поступает на варикапы VD3 и VD4. Напряжение на варикапах изменяется в соответствии с сигналом звуковой частоты, изменяя их емкость. Варикапы включены последовательно в емкостной делитель в цепи обратной связи кварцевого генератора, и, следовательно, при его возбуждении частота генератора будет изменяться в соответствии с изменением амплитуды звукового сигнала. Задающий генератор выполнен на транзисторе VT1. Кварцевый резонатор включен в цепь базы транзистора и возбуждается на частоте последовательного резонанса.

В данном случае используется резонатор с основной частотой возбуждения 24, 28 МГц. В коллекторном контуре транзистора VT1 выделяется утроенное значение частоты 72. 84 МГц. Контур L1, С15 настроен на третью гармонику резонатора. С катушкой этого контура индуктивно связан вход парафазного балансного удвоителя частоты, работающего на четных гармониках. Удвоитель выполнен на транзисторах VT2 и VT3, коллекторы которых соединены вместе, а базы подключены к включенным протнвофазно катушкам L2.1 и L2.2.

Полосовой фильтр на элементах L4, С17 и L3, С19 на выходе удвоителя выделяет напряжение частотой 145,68 МГц, которое с части витков катушки L3 поступает на вход предварительного каскада усилителя мощности на транзисторе VT4. Он работает в режиме А-В с небольшим напряжением смещения, получаемым от параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на кремниевом диоде VD7, включенном в прямом направлении (по схеме стабистора). Усиленное напряжение выделяется в коллекторной цепи VT4 и через С25 поступает в антенну. Антенной передатчика служит четвертьволновый вибратор с эквивалентным сопротивлением 75 Ом.

Конденсаторы постоянной емкости могут быть любые типа КМ и КЛ, КТ. В контурах нужно устанавливать конденсаторы с минимальным ТКЕ. Электролитические конденсаторы типа К53-14, но можно использовать и К50-35, и другие малогабаритные. Операционный усилитель можно заменить на К140УД708, К140УД6, КР140УД2, К140УД7, К140УД8 или К140УД12. Вместо транзистора КТ315 можно использовать любой с граничной частотой не менее 300 МГц, например, КТ312, КТ316 или КТ368. Транзистор выходного каскада передатчика КТ610 можно заменить на КТ913, КТ925.

Для катушек индуктивности L1 и L2 передатчика использованы пластмассовые каркасы диаметром 5мм, предназначенные для вертикальной установки (на одном торце имеется прямоугольная площадка для пяти выводов). Каркас имеет подстроечный сердечник из феррита 20ВЧ. При отсутствии такого сердечника можно от него отказаться, и параллельно конденсатору С15 со стороны монтажа припаять подстроечный керамический конденсатор. Катушка L1 имеет 10 витков, L2 — 6+6 витков. Использован провод ПЭВ-2 0,31. Остальные катушки передатчика бескаркасные, они наматываются на оправках, которые затем удаляются. Диаметр всех катушек 5 мм, L3 содержит 1,5+3,5 витков, L4 — 5 витков. Все катушки намотаны проводом ПЭВ-2 1,0 мм. Длина намотки катушек L3 и L5 — 8 мм, L4 — 9 мм. Более точно размеры катушек устанавливаются при настройке.

Настройку передатчика после проверки правильности монтажа начинают с настройки контуров при помощи резонансного волномера. В начале перемещением сердечника L1 добиваются максимальной амплитуды напряжения с частотой 72–73 МГц в контуре L1, С15. Затем последовательно настраивают контуры L4, С17 и L3, С19 по максимуму напряжения 144–146 МГц. Дополнительно при настройке контуров нужно подобрать номинал R12 таким образом, чтобы имелось максимальное выходное напряжение передатчика. Утроитель на VT2 и VT3 балансируют переменным резистором R15 по максимальному подавлению напряжения 72–73 МГц на его выходе. Настройка низкочастотного тракта передатчика сводится только к проверке работоспособности.

В небольших пределах частоту несущей передатчика можно изменять подстройкой С9.

Радиопередатчик большой мощности с кварцевой стабилизацией частоты

Рассмотрим схему еще одного радиопередатчика с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора. Принципиальная схема передающего тракта изображена на рис. 2.21.

Основные технические характеристики радиопередатчика следующие:

— выходная мощность передатчика…………….0,5 Вт;

— диапазон звуковых частот по уровню -3 дБ… 300-3000 Гц;_

— ширина полосы излучения по уровню -30 дБ, не более…11 кГц;

— девиация частоты при максимальной модуляции около..2,5 кГц;

— ток потребления, не более…………………..90 мА;

— напряжение источника питания……………….9 В