Transmisor FM experimental a 145 MHz. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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El transmisor propuesto tiene un diseño simple, un tamaño pequeño y se ensambla utilizando piezas fácilmente disponibles. Puede recomendarse como componente de una estación de radio portátil o como experimental para trabajar en redes VHF locales, a la hora de instalar antenas, etc.

El transmisor tiene una potencia de salida de 1 W con una tensión de alimentación de 9,5 V, desviación de frecuencia +/- 3 kHz.

El diagrama de bloques del transmisor se muestra en la Fig. 1. La señal del micrófono se envía al amplificador A1 y de éste al oscilador modulado G1 con estabilización de frecuencia de cuarzo. El tercer, cuarto o quinto armónico de la señal de FM (dependiendo de la frecuencia del resonador de cuarzo utilizado) se alimenta al duplicador de frecuencia U1. La señal convertida dentro de la banda de aficionados de dos metros se amplifica mediante un amplificador de dos etapas y se alimenta a la antena.

La figura. 1

La figura 2 muestra un diagrama esquemático del transmisor. La señal del micrófono BM1 a través del condensador de desacoplamiento C1 y la resistencia R1, que cubren las frecuencias más bajas del rango AF, se alimenta al amplificador operacional (op-amp) DA1 y se amplifica por él. El condensador C2 protege la entrada del amplificador de interferencias de RF. La resistencia R4 en el circuito de retroalimentación negativa del amplificador operacional determina su ganancia. Las resistencias R2, R3 equilibran el amplificador operacional para corriente continua y, al mismo tiempo, establecen el punto de operación en la característica de cambio de capacitancia de la matriz varicap conectada al amplificador operacional para corriente continua a través de resistencias de filtro de paso bajo (LPF) R5C4R6.

Arroz. 2 (clic para agrandar)

El voltaje en los varicaps pulsa al mismo tiempo que la frecuencia de la señal de sonido. Su capacitancia está conectada en serie al divisor capacitivo en el circuito de retroalimentación del oscilador de cuarzo y, por lo tanto, cuando este último se excita, su frecuencia también cambiará en sincronía con la señal sonora. El oscilador maestro está fabricado en el transistor VT1. El resonador de cuarzo ZQ1 está incluido en el circuito básico y se excita a la frecuencia de resonancia paralela. El circuito L1C9 en el circuito colector del transistor emite un voltaje con una frecuencia en el rango de 72:73 MHz. La entrada de un multiplicador de frecuencia balanceado parafásico (en este caso, un duplicador de frecuencia) que opera en armónicos pares está conectada inductivamente a la bobina de este circuito.

El filtro de paso de banda (PF) L3C13C15L4C16 produce un voltaje con una frecuencia de 144:146 MHz (dependiendo de la frecuencia del resonador de cuarzo ZQ1), que, desde parte de las espiras de la bobina L4, a través de un condensador de aislamiento, se suministra a la entrada. de la primera etapa del amplificador, realizada sobre el transistor VT4. Funciona en modo clase AB con una pequeña polarización inicial obtenida en un estabilizador de voltaje paramétrico: un diodo de silicio VD3, conectado en la dirección directa del flujo de corriente. La tensión amplificada y filtrada (PF L5C20L6C21) se suministra al amplificador de potencia final montado en el transistor VT5. La cascada no tiene características especiales, funciona en clase C. Se alimenta el voltaje de RF amplificado (aquí es mejor hablar de corriente o potencia) a través de un filtro de paso bajo que suprime los armónicos más altos y hace coincidir la cascada con la carga. a la antena WA1. El condensador C26 es un condensador de separación.

El amplificador de micrófono y el oscilador de cuarzo funcionan mediante un estabilizador de voltaje paramétrico fabricado con un diodo Zener VD1. El LED HL1, conectado en serie con el diodo Zener, indica que el transmisor está encendido.

Los filtros RC R10C10, R12C14, R16C22, así como R14C18 y los condensadores C3, C5 y C23 aumentan la estabilidad del transmisor al desacoplar sus etapas de alimentación.

La antena transmisora ​​puede ser un vibrador de un cuarto de onda, una antena de látigo con una bobina de acortamiento o una antena en espiral. En condiciones estacionarias, todo el arsenal de antenas es aceptable: desde GP hasta multielementos y multinivel. El autor probó el transmisor con antenas: GP y F16FT de 9 elementos.

El transmisor está fabricado sobre un tablero de fibra de vidrio de doble cara con unas dimensiones de 137,5 x 22 x 1,5 mm (Fig. 3). Desde la parte superior del tablero (las piezas están instaladas en él) alrededor de los orificios en los que se insertan los cables de los elementos, aislados del cable común, se quitó la lámina mediante avellanado. Toda la soldadura a la carcasa se realiza en la parte superior de la placa, excepto cuando es estructuralmente imposible (por ejemplo, cuando se monta un resonador de cuarzo verticalmente), los puntos "conectados a tierra" en la parte superior de la placa están conectados mediante puentes de cables. al papel de aluminio en la parte inferior del tablero (estos lugares en el dibujo del tablero están marcados con círculos tachados).

La figura. 3

El transmisor utiliza piezas de tamaño pequeño y la instalación es ajustada. Si la instalación resulta difícil, se pueden colocar algunas resistencias y condensadores en el lateral de los conductores impresos. El transistor del amplificador de potencia VT5 se instala en la parte superior de la placa al revés (con el tornillo hacia arriba). La tapa de su cristal está empotrada en un agujero de 7 mm de diámetro en el tablero. La base plana y los cables del colector están soldados superpuestos a los conductores grabados o cortados en la parte superior de la placa, los cables del emisor están soldados en ambos lados del cuerpo a la lámina de "tierra". El condensador C26 se instala fuera de la placa (entre la placa y el zócalo de la antena).

El micrófono está ubicado en la parte inferior del transmisor (radio portátil) para proteger el cerebro del operador de la radiación de la antena. Es incluso mejor utilizar un micrófono remoto con un interruptor de "recepción-transmisión" ubicado en su cuerpo, este último le permitirá levantar la estación de radio con el brazo extendido por encima de su cabeza y así "mover el horizonte de la radio", proporcionando radio. comunicación a mayor distancia.

El diseño utiliza resistencias MLT-0,125 (MLT-0,25), R11-SP3-38, condensadores de sintonización KT4-23, KT4-21 con una capacidad de 5:20, 6:25 pF, S1, S7, S8, S17 - KM. , C15 - KD, C5 - K53-1A, los condensadores restantes - KM, K10-7, KD. Micrófono VM1 - cápsula electret MKE-84-1, MKE-3 o, en casos extremos, DEMSh-1a. Diodo Zener VD1 - KS-156A, KS-162A, KS168A En ausencia del LED HL1, puede rechazar la indicación aumentando la resistencia de la resistencia R17. Diodo VD3: cualquier silicio de bajo consumo y tamaño pequeño, VD2 - matriz varicap KV111A, KV111B. Cuando se utiliza un varicap separado (KV109, KV110), se enciende en lugar de VD2.1, se retira la resistencia R7 y el terminal izquierdo del condensador C7 de acuerdo con el diagrama se suelda al punto de conexión de los elementos C6, R6, VD2.2. Amplificador operacional DA1 - cualquiera de las series K140UD6 - K140UD8, K140UD12. Se recomienda el uso del amplificador operacional K140UD8 con un voltaje de suministro de transmisor aumentado (12 V y superior con un diodo Zener VD1 - KS168A). El pin 8 del amplificador operacional K140UD12 debe recibir corriente de control a través de una resistencia de 2 MΩ desde el bus positivo de la fuente de alimentación.

Como VT1, puede utilizar cualquier transistor de baja potencia con una frecuencia de corte de al menos 300 MHz, por ejemplo, KT315B, KT315G, así como de las series KT312 y KT368. Los transistores VT2:VT4 también son de baja potencia, pero con una frecuencia de corte de al menos 500 MHz, por ejemplo, de las series KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Transistor VT5 - KT610A, KT610B, KT913A, KT913B, 2N3866, KT920A, KT925A. No todos los transistores recomendados para su uso coinciden en tamaño con los utilizados en la versión original del transmisor KT610A. Esto debe tenerse en cuenta a la hora de repetir el diseño. Para reducir el tamaño del diseño del transmisor, no es deseable utilizar un conjunto de transistor en varias etapas de alta frecuencia, ya que debido al fuerte acoplamiento entre etapas, los parámetros del transmisor se deteriorarán: aparecerá pureza espectral, subexcitación y será imposible para alcanzar la máxima potencia de salida.

El transmisor puede utilizar resonadores de cuarzo para las frecuencias principales: 14,4: 14,6; 18,0:18,25; 24,0:24,333 MHz o armónico (armónico) en las frecuencias 43,2:43,8; 54,0:54,75; 72,0:73,0 MHz.

Las bobinas transmisoras, excepto L1 y L2, no tienen marco. L1 y L2 están ubicados en un marco con un diámetro de 5 mm con un núcleo de sintonización de ferrita de estaciones de radio VHF, preferiblemente no peor que 20HF. Si este no es el caso, puede usar latón, aluminio o abandonar el núcleo por completo, recalculando proporcionalmente el número de vueltas de las bobinas L1 y L2 y soldando un pequeño condensador de sintonización en el costado de las pistas de la placa de circuito impreso. L1 se enrolla para encender el marco, L2 se enrolla sobre L1. Entre las bobinas L1 y L2, es aconsejable colocar una pantalla electrostática en forma de una vuelta de lámina abierta, "puesta a tierra" en un punto (en un lado). Las bobinas L3:L8 se colocan a una distancia de 0,5:1,0 mm del tablero. Los datos de bobinado de las bobinas se dan en la tabla. Si se utilizan bobinas con núcleos de recorte de ferrita de microondas en los circuitos del transmisor y condensadores con una capacidad de no más de 10 pF (en lugar de recortadores) se ocultan debajo de las pantallas de las bobinas correspondientes, entonces la potencia de salida del transmisor aumentará. el volumen de instalación disminuirá y los circuitos serán sintonizados por los núcleos de las bobinas.

Antes de configurar el transmisor, es necesario verificar la placa para detectar la ausencia de cortocircuitos entre los conductores impresos. Luego, el voltaje al que funcionará la estación de radio se determina como la media aritmética entre el voltaje de una batería nueva y descargada, por ejemplo: el voltaje de una batería nueva es de 9 V, una batería descargada es de 7 V,

(9 + 7) / 2 = 8V

A un voltaje de 8 V, se debe configurar el transmisor, esto garantizará una dependencia mínima de los parámetros del transmisor del voltaje de suministro y un compromiso en términos de economía. El hecho es que al aumentar la tensión de alimentación, la corriente consumida por el transmisor aumenta, no solo por el aumento de potencia de la etapa final, sino también por el aumento de la corriente de estabilización VD1. Para aumentar la eficiencia del transmisor, es útil para reducir esta corriente, pero luego existe el riesgo de sobrepasar el límite inferior de la corriente de estabilización del diodo zener cuando la tensión de alimentación disminuye, cuando la batería está descargada. Se conecta un equivalente a la salida del transmisor: dos resistencias MLT-0,5 con una resistencia de 100 ohmios, conectadas en paralelo. La salida del diodo Zener VD1 se suelda del cable común (¡con la alimentación apagada!) y se conecta en serie con él un miliamperímetro con una corriente de desviación total de la aguja de 30:60 mA. Luego encienda el transmisor. Al variar la tensión de alimentación del máximo al mínimo permitido, seleccionando la resistencia de la resistencia R17, nos aseguramos de que en valores extremos permitidos de la tensión de alimentación el diodo zener no abandone el modo de estabilización (la corriente de estabilización mínima para KS162A es 3 mA, el máximo es 22 mA). Después de esto, apagando la alimentación, se restablece la conexión.

Con una instalación adecuada y piezas reparables, la configuración del transmisor continúa ajustando los circuitos, utilizando un medidor de ondas resonantes para el monitoreo. Primero, al girar el núcleo de ferrita de sintonización de la bobina L1, alcanzan el valor máximo de voltaje con una frecuencia de 72:73 MHz (dependiendo de la frecuencia del resonador de cuarzo) en el circuito L1C9. Luego, los circuitos L3C13, L4C16, un filtro de paso de banda y un filtro de paso bajo se sintonizan secuencialmente al voltaje máximo con una frecuencia de 144:146 MHz. Si al mismo tiempo cualquier condensador de sintonización está en la posición de capacitancia máxima o mínima, entonces las espiras en la bobina de contorno correspondiente deben comprimirse o separarse, respectivamente, utilizando, por ejemplo, una placa de fibra de vidrio (dieléctrico).

Cambios bruscos en las lecturas del medidor de ondas, desviación de la flecha del cabezal de medición en él, incluso cuando el resonador de cuarzo está en cortocircuito y (y) el medidor de ondas está desafinado en frecuencia del transmisor en funcionamiento, sobretonos extraños que surgen al escuchar a la señal del transmisor en el receptor indican una autoexcitación parásita del transmisor. Si esto ocurre, debe bajar los componentes montados lo más bajo posible hasta la lámina de "tierra" de la placa, acortar los cables de todos los condensadores al mínimo requerido e instalar los de desacoplamiento como pantallas (en ángulo recto con el plano del circuito). tablero, sin colocarlos en horizontal). El funcionamiento estable del transmisor también puede verse afectado por la mala calidad de los condensadores: grietas, fugas dieléctricas, el uso de condensadores de baja frecuencia y sus grandes dimensiones.

Después de configurar los circuitos, seleccione la resistencia de la resistencia R9 en el oscilador de cuarzo, enfocándose también en el voltaje de salida máximo del transmisor, luego equilibre el duplicador de frecuencia con la resistencia de ajuste R11 de acuerdo con la mejor supresión en su frecuencia de salida en la región de 72:73 MHz (dependiendo del resonador de cuarzo utilizado). La presencia de armónicos y sus niveles absolutos y relativos se puede observar cómodamente en la pantalla de un analizador de espectro que, lamentablemente, aún no se ha convertido en un dispositivo de uso masivo. Para los sintonizadores más “meticulosos”, también podemos recomendar elegir la resistencia de la resistencia R8 y la relación de capacitancia de los condensadores C7/C8 en función de la potencia máxima de salida.

En un multiplicador equilibrado (duplicador) de frecuencia, la resistencia de sintonización R11 se puede reemplazar con dos constantes y sus valores se pueden seleccionar individualmente. En este caso, es necesario no sólo partir de la supresión máxima de frecuencia en el rango de 72:73 MHz, sino también obtener el voltaje de salida máximo en el rango de 144:146 MHz, controlándolo con un medidor de ondas resonante en el Circuito L3C13 o en la salida del transmisor. Los transistores de efecto de campo también se pueden utilizar en el multiplicador, pero, en este caso, será necesario aumentar el número de vueltas de la bobina de acoplamiento L2.

Si es necesario, la frecuencia del transmisor se puede ajustar (dentro de pequeños límites) desafinando el circuito L1C9; sin embargo, el funcionamiento en este modo no es deseable debido al riesgo de falla de generación en el oscilador de cuarzo durante la modulación. En el transmisor, en lugar de un duplicador, se puede utilizar un cuadrificador de frecuencia. En este caso, el circuito L1C9 debe configurarse en frecuencias 36,0:36,5 MHz. En el oscilador maestro se pueden utilizar resonadores de cuarzo en las frecuencias principales: 7,2:7,3; 9,0:9,125; 12,0:12,166; 18,0:18,25 MHz o armónicos: 21,6:21,9; 27,0:27,375; 36,0:36,5; 45,0:45,625; 60,0:60,83 MHz. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la potencia de salida de un transmisor con un cuadruplicador de frecuencia será menor que con un duplicador; además, puede ser necesario incluir elementos adicionales en el PF y el filtro de paso bajo del transmisor. .

Cuando el transmisor se alimenta desde una fuente de 12 V, para obtener ahorros, es posible utilizar diodos Zener D1A, D814B, D814 como VD818, mientras que es necesario seleccionar la resistencia de la resistencia R17, como se mencionó anteriormente. Al conectar un amplificador de potencia adicional, el transmisor debe estar completamente protegido del mismo. El transmisor puede tener varios canales, para ello se deben colocar tantas bobinas L1 sobre el transformador RF L2L1 como generadores (canales) conmutados por fuente de alimentación con conexión en paralelo por AF.

Para ajustar la frecuencia del transmisor, además, en serie con el resonador de cuarzo ZQ1, se puede encender un condensador de sintonización o un inductor con núcleo de ferrita de sintonización, en el primer caso la frecuencia aumenta, en el segundo disminuye . La placa del transmisor montado se puede ubicar en su carcasa tanto horizontal como verticalmente. El condensador C15 está instalado en el lateral de las pistas impresas. El terminal superior (según el diagrama) del condensador C17 está soldado directamente a las espiras de la bobina L4. Para garantizar la simetría, la bobina L2 se enrolla con un cable doble, luego el comienzo de un cable se conecta al final del otro. El artículo contiene los nombres de los transistores extranjeros que quedan de equipos importados y están disponibles para la venta, una paradoja: a veces un transistor extranjero es más fácil de encontrar que uno nacional, y el primero cuesta menos que el segundo.

Si desea utilizar el transmisor en una amplia gama de voltajes de alimentación, debe abandonar el LED HL1, seleccionar nuevamente la resistencia de la resistencia R17, insertar un condensador de separación con una capacidad de 0,47:0,68 μF entre el punto de conexión de la resistencia R4 a El pin 6 del amplificador operacional y la resistencia R5, conectados en paralelo con el diodo Zener VD1, es una resistencia de sintonización con una resistencia de 200:220 kOhm, con la ayuda de la cual puede "colgar" la mitad de la característica de modulación del matriz varicap. El motor de corte adicional debe conectarse al punto de conexión R5C4R6. La polarización a la base del transistor VT1 también se puede aplicar desde un divisor de voltaje resistivo, lo que permite el funcionamiento en un rango más amplio de voltajes de suministro, con un punto de operación más estable. Para un funcionamiento preciso del modulador de FM, puede resultar útil incluir un estabilizador de corriente en el circuito de diodo zener VD1, por ejemplo de [2]. Esto último puede explicarse por el deseo de obtener un cambio muy pequeño en la tensión de alimentación, dentro de la característica de estabilización: para un estabilizador paramétrico en un diodo Zener es 30:40 mV, para un estabilizador de corriente es 1...2 mV. En la práctica, el diagrama de la Fig. 1 de [2] se enciende en lugar de R17, transistor KP303E, resistencia con una resistencia de 100:150 ohmios (seleccionada según la corriente de estabilización nominal del diodo zener VD1).

Si no se requiere toda la potencia del transmisor, puede prescindir de la etapa final conectando la antena a través del filtro de paso bajo C24L8C25 al colector del transistor VT4 o conectando la antena al grifo de la bobina L5 (no más de 1 :1,5 vueltas desde su extremo “frío”), manteniendo el condensador C20, cuya salida derecha (según el diagrama) está conectada al cable común: obtenemos un transmisor económico de bolsillo que puede servir para un buen propósito cuando, por ejemplo, ejemplo, instalación de antenas. Cuando el transmisor se autoexcita, como ya se indicó anteriormente, la instalación debe bajarse más cerca del foil, los cables de las piezas deben acortarse a una longitud mínima razonable, para piezas instaladas verticalmente, el cable inferior más cercano a la placa debe estar “calientes” en RF, los condensadores de desacoplamiento deben ser del tipo RF y tener una capacitancia de 1000:68000 pF. Como puede verse en el diagrama del circuito, el transmisor consta de dos partes, en relación con las bobinas L1 y L2: un oscilador de cuarzo con un modulador de FM y un amplificador de micrófono y un multiplicador de frecuencia con un amplificador de potencia de dos etapas. Esta construcción permite al diseñador utilizar partes del transmisor según el principio de bloque, reemplazándolas por otras del mismo tipo, a su discreción.

En relación con el "punto de intersección" especificado (L1 y L2), puede "multiplicar": utilice varios osciladores de cristal con un amplificador de micrófono, un duplicador de frecuencia y un amplificador de potencia comunes, una medida cuando se requieren varios (hasta cinco) canales para la transmisión. al cambiarlos a corriente continua, esto requerirá tantas bobinas L1 como osciladores de cristal se utilicen. También puede conectar dos amplificadores de potencia a, por ejemplo, un transmisor de un solo canal y alimentar cada antena a través de su propia antena, por ejemplo, en una pila, o dirigida en diferentes direcciones, para aumentar la eficiencia (en lugar de GP). También puedes utilizar el oscilador maestro como parte de la estación de radio para trabajar a través de repetidores. El voltaje del oscilador local (su papel, en este caso, lo desempeña el oscilador local de cuarzo del transmisor en VT1) se alimenta a través de la bobina de acoplamiento (varias vueltas sobre L1) al mezclador del receptor, que funciona según el principio de un superheterodino con un Frecuencia intermedia baja de 600 kHz. El mezclador debe proporcionar funcionamiento en el segundo armónico del oscilador local (técnica de conversión directa).

Puede utilizar el principio SYNTEX-72 aplicando voltaje a dos mezcladores simultáneamente [3]. Por cierto, el sistema SYNTEX-72 no proporciona ninguna ganancia al suprimir el canal espejo a través de IF2 en términos de frecuencia; este es mi error, ¡XCUSE! Pero como la FI está "oculta" más adentro del circuito del receptor de radio detrás de los circuitos subyacentes y los filtros de paso de banda, el canal espejo a través de IF2 se suprime mucho mejor que con la conversión simple con una FI baja, cuando se utiliza el método de conversión convencional. usado.

Datos de devanado de las bobinas del transmisor FM experimental a 145 MHz:

Para concluir, me gustaría expresar mi agradecimiento por los comentarios y deseos de V.K. Kalinichenko (UA9MIM).

Literatura

1. Tranzistorski predajnik za 432 MHz, RADIOAMATER, 1977, No. 1, p.3:6
2. A. Mezhlumyan. Estabilizadores de microcorriente sobre transistores de efecto de campo, RADIO. 1978, núm. 9, p.40:41
3. V. Besedin. Sobre la supresión del canal espejo. Radioaficionados, 1994, N° 3, página 62:63
4. V. Besedín. Transmisor FM, RADIOAFICIONADO, 1995, N° 2, pág.42:44
5. V. Besedín. Transmisor FM, RADIO JAMÓN. HF y VHF. 1997, No. 1, página 32:33

Autor: A.Besedin

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