Transmissor FM experimental em 145 MHz. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O transmissor proposto é de design simples, tamanho pequeno, montado em peças bastante acessíveis. Pode ser recomendado como parte integrante de uma estação de rádio portátil ou como experimental para trabalhar em redes VHF locais, ao sintonizar antenas, etc.

O transmissor tem uma potência de saída de 1 W com uma tensão de alimentação de 9,5 V, um desvio de frequência de +/- 3 kHz.

O diagrama de blocos do transmissor é mostrado na Fig.1. O sinal do microfone é alimentado ao amplificador A1 e dele para um oscilador modulado G1 com estabilização de frequência de quartzo. O terceiro, quarto ou quinto harmônico do sinal FM (dependendo da frequência do ressonador de quartzo aplicado) é alimentado ao dobrador de frequência U1. O sinal convertido dentro da banda amadora de dois metros é amplificado por um amplificador de dois estágios e alimentado na antena.

Fig. 1

A Figura 2 mostra um diagrama esquemático do transmissor. O sinal do microfone BM1 através do capacitor de desacoplamento C1 e do resistor R1, que cobrem as frequências mais baixas da faixa AF, é alimentado ao amplificador operacional (op-amp) DA1 e amplificado por ele. O capacitor C2 protege a entrada do amplificador contra interferência de RF. O resistor R4 no circuito de feedback negativo do amplificador operacional determina seu ganho. Os resistores R2, R3 equilibram o amplificador operacional para corrente contínua e, ao mesmo tempo, definem o ponto de operação na característica de mudança de capacitância da matriz varicap conectada ao amplificador operacional para corrente contínua através de resistores de filtro passa-baixo (LPF) R5C4R6.

Arroz. 2 (clique para ampliar)

A tensão nos varicaps pulsa no tempo com a frequência do sinal de áudio. Sua capacitância é conectada em série ao divisor capacitivo no circuito de realimentação do oscilador de quartzo e, portanto, quando este último é excitado, sua frequência também muda no tempo com o sinal sonoro. O oscilador mestre é feito no transistor VT1. O ressonador de quartzo ZQ1 está incluído no circuito básico e é excitado na frequência de ressonância paralela. O circuito L1C9 no circuito coletor do transistor emite uma tensão com frequência na faixa de 72:73 MHz. A entrada de um multiplicador de frequência balanceado em parafase (neste caso, um dobrador de frequência) operando em harmônicos pares é conectada indutivamente à bobina deste circuito.

O filtro passa-banda (PF) L3C13C15L4C16 aloca uma tensão com frequência de 144:146 MHz (dependendo da frequência do ressonador de quartzo ZQ1), que, a partir de parte das voltas da bobina L4, através de um capacitor de isolamento, entra na entrada do primeiro estágio do amplificador, feito no transistor VT4. Ele opera no modo classe AB com um pequeno viés inicial obtido em um regulador de tensão paramétrico - um diodo de silício VD3, conectado no sentido direto do fluxo de corrente. A tensão amplificada e filtrada (PF L5C20L6C21) é fornecida ao amplificador de potência final, montado em um transistor VT5. A cascata não possui nenhum recurso, funciona na classe C. A tensão de RF amplificada (aqui é melhor falar sobre corrente ou potência) através de um filtro passa-baixo que suprime harmônicos mais altos e um estágio correspondente com uma carga é alimentado a antena WA1. O capacitor C26 está se separando.

O amplificador de microfone e o oscilador de cristal são alimentados por um regulador de tensão paramétrico feito no diodo zener VD1. O LED HL1, conectado em série com o diodo zener, indica a inclusão do transmissor.

Os filtros RC R10C10, R12C14, R16C22, bem como R14C18 e os capacitores C3, C5 e C23 aumentam a estabilidade do transmissor ao desacoplar seus estágios de potência.

A antena transmissora pode ser um vibrador de quarto de onda, uma antena chicote com uma bobina de encurtamento, espiral. Em condições estacionárias, todo o arsenal de antenas é aceitável: de GP a multielementos e multicamadas. O autor testou o transmissor com antenas: GP e F16FT de 9 elementos.

O transmissor é feito em uma placa de fibra de vidro dupla face com dimensões de 137,5 x 22 x 1,5 mm (Fig. 3). Do lado superior da placa (as peças são instaladas nela) ao redor dos orifícios nos quais são inseridos os condutores dos elementos, isolados do fio comum, a folha foi removida por rebaixamento. Toda a soldagem no gabinete é feita na parte superior da placa, exceto quando é estruturalmente impossível (por exemplo, ao montar um ressonador de quartzo verticalmente), os pontos "aterrados" na parte superior da placa são conectados por jumpers de fio para a folha na parte inferior do tabuleiro (esses lugares no desenho do tabuleiro marcados com círculos riscados).

Fig. 3

O transmissor usa peças de tamanho pequeno, a instalação é apertada. Se a instalação for difícil, alguns dos resistores e capacitores podem ser colocados na lateral dos condutores impressos. O transistor do amplificador de potência VT5 é instalado de cabeça para baixo na parte superior da placa (parafuso). A tampa de seu cristal é embutida em um orifício de 7 mm de diâmetro na placa. A base plana e os condutores do coletor são soldados sobrepostos aos condutores gravados ou cortados no lado superior da placa, os condutores do emissor são soldados em ambos os lados do corpo à folha de "terra". O capacitor C26 é instalado fora da placa (entre a placa e o conector da antena).

O microfone está localizado na parte inferior do transmissor (rádio portátil) para manter o cérebro do operador longe da radiação da antena. É ainda melhor usar um microfone remoto com uma chave "recepção-transmissão" localizada em seu corpo, esta última permitirá que você levante a estação de rádio com o braço estendido acima da cabeça e assim "mover o horizonte do rádio", fornecendo rádio comunicação a uma distância maior.

O projeto usa resistores MLT-0,125 (MLT-0,25), R11-SP3-38, capacitores trimmer KT4-23, KT4-21 com capacidade de 5:20, 6:25 pF, C1, C7, C8, C17 - KM , C15 - KD, C5 - K53-1A, o restante dos capacitores - KM, K10-7, KD. Microfone VM1 - cápsula de eletreto MKE-84-1, MKE-3 ou, em casos extremos, DEMSh-1a. Diodo Zener VD1 - KS-156A, KS-162A, KS168A Na ausência do LED HL1, você pode recusar a indicação aumentando a resistência do resistor R17. Diodo VD3 - qualquer silício de baixa potência de tamanho pequeno, VD2 - matriz varicap KV111A, KV111B. Ao usar um varicap separado (KV109, KV110), ele é ligado no lugar de VD2.1, o resistor R7 é removido, a saída do capacitor C7, deixada de acordo com o esquema, é soldada no ponto de conexão dos elementos C6, R6, VD2.2. Amplificador operacional DA1 - qualquer uma das séries K140UD6 - K140UD8, K140UD12. OA K140UD8 é recomendado para ser usado em uma tensão de alimentação do transmissor aumentada (12 V e superior com um diodo zener VD1 - KS168A). No pino 8 da OU K140UD12, uma corrente de controle deve ser aplicada através de um resistor de 2 MΩ do barramento positivo da fonte de alimentação.

Como VT1, você pode usar qualquer transistor de baixa potência com frequência de corte de pelo menos 300 MHz, por exemplo, KT315B, KT315G, bem como das séries KT312 e KT368. Os transistores VT2: VT4 também são de baixa potência, mas com uma frequência de corte de pelo menos 500 MHz, por exemplo, das séries KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Transistor VT5 - KT610A, KT610B, KT913A, KT913B, 2N3866, KT920A, KT925A. Nem todos os transistores recomendados para uso são do mesmo tamanho daqueles usados ​​na versão do autor do transmissor KT610A. Isso deve ser levado em consideração ao iterar o design. É indesejável, para reduzir o tamanho do projeto do transmissor, usar um conjunto de transistor em vários estágios de alta frequência, pois devido ao forte acoplamento interestágio, os parâmetros do transmissor se deteriorarão: pureza espectral, subexcitação aparecerá e a incapacidade de atingir a potência máxima de saída.

O transmissor pode usar ressonadores de quartzo para frequências fundamentais: 14,4:.14,6; 18,0:18,25; 24,0:24,333 MHz ou harmônico (sobretom) nas frequências 43,2:43,8; 54,0:54,75; 72,0:73,0 MHz.

As bobinas do transmissor, exceto L1 e L2, são sem moldura. L1 e L2 estão localizados em um quadro com diâmetro de 5 mm com núcleo de ferrite de estações de rádio VHF, de preferência não inferior a 20 HF. Se não for esse o caso, você pode usar latão, alumínio ou abandonar completamente o núcleo, contando o número de voltas das bobinas L1 e L2 proporcionalmente e soldando um pequeno capacitor trimmer na lateral dos trilhos impressos da placa. L1 é enrolado para ligar o quadro, L2 é enrolado sobre L1. Entre as bobinas L1 e L2, é aconselhável colocar uma tela eletrostática na forma de um loop aberto de folha, "aterrado" em um ponto (de um lado). As bobinas L3:L8 são colocadas a uma distância de 0,5:1,0 mm da placa. Os dados de enrolamento das bobinas são mostrados na tabela. Se bobinas com núcleos de ajuste de ferrite de microondas forem usadas nos circuitos do transmissor e capacitores com capacidade não superior a 10 pF (em vez de sintonizadores) estiverem ocultos sob as telas das bobinas correspondentes, a potência de saída do transmissor aumentará , o volume da instalação diminuirá, os circuitos serão sintonizados pelos núcleos da bobina.

Antes de configurar o transmissor, é necessário verificar na placa a ausência de curto-circuito entre os condutores impressos. Então, a tensão na qual a estação de rádio irá operar é determinada como a média aritmética entre a tensão de uma bateria nova e descarregada, por exemplo: a tensão de uma bateria nova é de 9 V, uma bateria descarregada é de 7 V,

(9 + 7) / 2 = 8 V

Com uma tensão de 8 V, o transmissor deve ser sintonizado, isso garantirá a dependência mínima dos parâmetros do transmissor da tensão de alimentação e um compromisso em termos de economia. O fato é que com o aumento da tensão de alimentação, a corrente consumida pelo transmissor aumenta, não apenas devido ao aumento da potência de acúmulo do estágio final, mas também devido ao aumento da corrente de estabilização VD1, para aumentar a eficiência do transmissor, é útil diminuir essa corrente, mas aí corre-se o risco de saltar para o limite inferior da corrente de estabilização do diodo zener quando a tensão de alimentação diminui, quando a bateria está descarregada. Um equivalente é conectado à saída do transmissor: dois resistores MLT-0,5 com resistência de 100 ohms conectados em paralelo. Do fio comum (quando a energia está desligada!) Solde a saída do diodo zener VD1 e ligue um miliamperímetro em série com ele com uma corrente de deflexão total da seta 30:60 mA. Em seguida, ligue a alimentação do transmissor. Ao variar a tensão de alimentação do máximo ao mínimo permitido, selecionando a resistência do resistor R17, eles garantem que nos valores extremos permitidos da tensão de alimentação o diodo zener não saia do modo de estabilização (a corrente mínima de estabilização para o KS162A é de 3 mA, o máximo é de 22 mA). Depois disso, desligando a energia, a conexão é restaurada.

Com a instalação adequada e as peças que podem ser reparadas, o estabelecimento do transmissor continua sintonizando os circuitos, usando um medidor de onda ressonante para controle. Primeiro, girando o núcleo de ferrite de ajuste da bobina L1, o valor máximo de tensão é alcançado com uma frequência de 72:73 MHz (dependendo da frequência do ressonador de quartzo) no circuito L1C9. Em seguida, os circuitos L3C13, L4C16, o filtro passa-faixa e o filtro passa-baixa são sintonizados sequencialmente na tensão máxima com frequência de 144:146 MHz. Se, ao mesmo tempo, algum capacitor trimmer estiver na posição de capacitância máxima ou mínima, é necessário comprimir ou expandir as voltas na bobina do loop correspondente, respectivamente, usando, por exemplo, uma placa de fibra de vidro (dielétrico).

Mudanças bruscas nas leituras do medidor de onda, desvio da seta da cabeça de medição nele, mesmo quando o ressonador de quartzo está em curto-circuito e (e) o medidor de onda é desafinado na frequência do transmissor de trabalho, tons estranhos que ocorrem ao ouvir ao sinal do transmissor no receptor indicam auto-excitação parasita do transmissor. Se isso ocorrer, você deve abaixar os componentes montados o mais baixo possível até a folha de "terra" da placa, encurtar os condutores de todos os capacitores ao mínimo necessário, configurando os desacopladores como blindagens (em ângulos retos ao plano do circuito tabuleiro, não os colocando na horizontal). Pode afetar a operação estável do transmissor e a qualidade reduzida dos capacitores: rachaduras, vazamento dielétrico, uso de capacitores de baixa frequência, suas grandes dimensões.

Após o ajuste dos circuitos, a resistência do resistor R9 no oscilador de quartzo é selecionada, focando também na tensão máxima de saída do transmissor, então o dobrador de frequência é balanceado com um resistor de ajuste R11 de acordo com a melhor supressão em sua saída de frequência em a região de 72:73 MHz (dependendo do ressonador de quartzo usado). É conveniente observar a presença de harmônicos e seus níveis absolutos e relativos na tela de um analisador de espectro, que, infelizmente, ainda não se tornou um dispositivo de uso em massa. Para os sintonizadores mais "meticulosos", também podemos recomendar a escolha da resistência do resistor R8 e a relação das capacitâncias dos capacitores C7 / C8 de acordo com a potência máxima de saída.

Em um multiplicador balanceado (dobrador) da frequência, o resistor de sintonia R11 pode ser substituído por duas constantes e seus valores podem ser selecionados individualmente. Neste caso, é necessário não apenas proceder da supressão de frequência máxima na faixa de 72:73 MHz, mas também obter a tensão máxima de saída na faixa de 144:146 MHz, controlando-a com um medidor de onda ressonante no circuito L3C13 ou na saída do transmissor. Transistores de efeito de campo também podem ser usados ​​no multiplicador, mas, neste caso, será necessário aumentar o número de voltas da bobina de acoplamento L2.

Se necessário, a frequência do transmissor pode ser (dentro de uma pequena faixa) ajustada dessintonizando o circuito L1C9, porém, a operação neste modo é indesejável devido ao risco de falha de geração no oscilador de cristal durante a modulação. No transmissor, ao invés de um dobrador, você pode usar um quadruplicador de frequência. Nesse caso, o circuito L1C9 deve ser sintonizado em 36,0:36,5 MHz. No oscilador mestre, você pode usar ressonadores de quartzo para frequências fundamentais: 7,2: 7,3; 9,0:9,125; 12,0:12,166; 18,0:18,25 MHz ou sobretons: 21,6:21,9; 27,0:27,375; 36,0:36,5; 45,0:45,625; 60,0:60,83 MHz. No entanto, deve-se levar em consideração que a potência de saída do transmissor com um quadruplicador de frequência será menor do que com um dobrador, além disso, pode ser necessário incluir links adicionais no PF e LPF do transmissor.

Quando o transmissor for alimentado com fonte de 12 V, para obter economia, é possível utilizar os diodos Zener D1A, D814B, D814 como VD818, sendo necessário selecionar a resistência do resistor R17, conforme mencionado acima. Ao conectar um amplificador de potência adicional, o transmissor deve ser completamente protegido contra ele. O transmissor pode ter vários canais, para isso, devem ser colocadas no transformador de RF L1L2 tantas bobinas L1 quantos forem os geradores (canais) chaveados por fonte com ligação em paralelo por AF.

Para ajustar a frequência do transmissor, além disso, em série com o ressonador de quartzo ZQ1, você pode ligar um capacitor de sintonia ou um indutor com núcleo de ferrite de sintonia, no primeiro caso, a frequência aumenta, no segundo, diminui . A placa do transmissor montado pode ser localizada em seu estojo tanto na horizontal quanto na vertical. O capacitor C15 é instalado na lateral das trilhas impressas. O terminal superior (de acordo com o diagrama) do capacitor C17 é soldado diretamente nas voltas da bobina L4. A bobina L2 é enrolada com um fio duplo para garantir a simetria, então o início de um fio é conectado ao final do outro. O artigo contém nomes de transistores estrangeiros que sobraram de equipamentos importados, estão disponíveis comercialmente, um paradoxo: às vezes um transistor estrangeiro é mais fácil de encontrar do que um nacional, e o primeiro custa menos que o segundo.

Se você deseja operar o transmissor em uma ampla faixa de tensões de alimentação, abandone o LED HL1, selecione novamente a resistência do resistor R17, introduza um capacitor de desacoplamento com capacidade de 0,47: 0,68 uF entre o ponto de conexão do resistor R4 ao terminal 6 do amplificador operacional e resistor R5, conecte-o em paralelo ao diodo zener VD1 é um resistor de ajuste com uma resistência de 200:220 kOhm, com o qual "sair" no meio da característica de modulação do varicap matriz. O controle deslizante adicional do aparador deve ser conectado ao ponto de conexão R5C4R6. A polarização na base do transistor VT1 também pode ser aplicada a partir de um divisor de tensão resistivo, que permite trabalhar em uma faixa maior de tensões de alimentação, com um ponto de operação mais estável. Para operação de precisão do modulador FM, pode ser útil incluir um estabilizador de corrente no circuito de diodo zener VD1, por exemplo, de [2]. Este último pode ser explicado pelo desejo de obter uma variação muito pequena na tensão de alimentação, dentro das características de estabilização: para um estabilizador paramétrico em um diodo zener, isso é 30:40 mV, para um estabilizador de corrente - 1 ... 2 mV. Na prática, o diagrama da Fig. 1 de [2] é ligado em vez de R17, o transistor KP303E, um resistor com resistência de 100:150 Ohm (selecionado de acordo com a corrente nominal de estabilização do diodo Zener VD1).

Se o transmissor não exigir potência total, você pode dispensar o estágio final conectando a antena através do filtro passa-baixa C24L8C25 ao coletor do transistor VT4 ou conectar a antena ao tap da bobina L5 (não mais que 1: 1,5 voltas de sua extremidade "fria"), mantendo o capacitor C20, cuja saída correta (de acordo com o diagrama) está conectada a um fio comum: obtemos um transmissor de bolso econômico que pode fazer um bom trabalho quando, por exemplo, sintonizar antenas. Quando o transmissor for auto-excitado, conforme já mencionado acima, deve-se abaixar a montagem mais próximo da folha, encurtar os cabos das peças para o comprimento mínimo razoável, para peças instaladas na vertical, o cabo inferior mais próximo da placa deve ser " hot" por RF, os capacitores de desacoplamento devem ser do tipo RF e ter uma capacitância de 1000:68000 pF. Como pode ser visto no diagrama do circuito, o transmissor consiste, por assim dizer, em duas partes, em relação às bobinas L1 e L2: um oscilador de quartzo com um modulador FM e um amplificador de microfone e um multiplicador de frequência com potência de dois estágios amplificador. Esta construção permite ao projetista utilizar partes do transmissor em princípio de blocos, substituindo-as por outras do mesmo tipo, a seu critério.

Em relação ao "ponto de interseção" especificado (L1 e L2), você pode "multiplicar" - use vários osciladores de cristal com um amplificador de microfone comum, dobrador de frequência e amplificador de potência - uma medida quando vários (até cinco) canais são necessários para transmissão ao comutá-los para corrente contínua, isso exigirá tantas bobinas L1 quantos os osciladores de cristal forem usados. Você também pode conectar dois amplificadores de potência a, por exemplo, um transmissor de canal único e alimentar cada antena por meio de sua própria antena, por exemplo, em uma pilha ou direcionada em direções diferentes, para aumentar a eficiência (em vez de GP). Você também pode usar o oscilador principal como parte da estação de rádio para trabalhar por meio de repetidores. A tensão do oscilador local (seu papel, neste caso, é desempenhado pelo oscilador local de quartzo do transmissor em VT1) é alimentada através da bobina de acoplamento (várias voltas sobre L1) para o misturador receptor, que opera no princípio de um super-heteródino com um frequência intermediária baixa de 600 kHz. O mixer deve operar no segundo harmônico do oscilador local (técnica de conversão direta).

É possível usar o princípio SYNTEX-72 com tensão aplicada simultaneamente a dois misturadores [3]. Aliás, o sistema SYNTEX-72 não dá ganho na supressão do canal de imagem em IF2 em termos de frequência - erro meu - XCUSE! Mas como o IF está "escondido" ainda mais no circuito do receptor de rádio atrás dos circuitos subjacentes e filtros passa-banda, o canal de imagem sobre IF2 é suprimido muito melhor do que com uma única conversão com um IF baixo, quando o método de conversão usual é usado .

Dados de enrolamento das bobinas do transmissor FM experimental em 145 MHz:

Em conclusão, gostaria de agradecer a V.K. Kalinichenko (UA9MIM).

Literatura

1. Tranzistorski predajnik za 432 MHz, RADIOAMATER, 1977, nº 1, p.3:6
2. A. Mezhlumyan. Estabilizadores de microcorrente em transistores de efeito de campo, RADIO. 1978, nº 9, pp. 40:41
3. V. Besedin. Na supressão do canal do espelho. RADIO HAMMER, 1994, nº 3, p. 62:63
4. V. Besedin. Transmissor FM, RADIO AMATEUR, 1995, nº 2, p. 42:44
5. V. Besedin. Transmissor FM, RADIO HAM. HF e VHF. 1997, nº 1, p. 32:33

Autor: A. Besedin

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