Estação de rádio VHF FM. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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As comunicações amadoras nas bandas VHF usando modulação em frequência (FM) ou fase (PM) em nosso país ainda estão se desenvolvendo muito lentamente, apesar de várias publicações que surgiram em Rádio nos últimos anos. Um dos motivos é a falta de descrição de uma estação de rádio simples disponível para repetição por uma ampla gama de radioamadores. Este artigo tenta preencher essa lacuna.

Primeiro, algumas palavras sobre as principais ideias incorporadas neste desenvolvimento. Atualmente, os requisitos para estabilidade de frequência dos transmissores VHF são tais que é necessário o uso de estabilização de quartzo. É justamente esse transmissor com multiplicação da frequência do oscilador mestre que é utilizado na estação de rádio. Isto, no entanto, exclui a possibilidade de sintonizar a sua frequência dentro de limites significativos, mas acaba por ser bastante simples.

Os microcircuitos modernos permitem montar um receptor simples usando um circuito super-heteródino com uma conversão de frequência. Se um oscilador local com estabilização de quartzo e sua subsequente multiplicação for usado no receptor, será necessário selecionar dois ressonadores de quartzo com uma diferença de frequência especificada com precisão. ^Além disso, o receptor será monocanal, com capacidade muito limitada de ajuste de frequência. Portanto, optou-se por utilizar um oscilador local LC de frequência suavemente sintonizável, o que possibilitou ouvir toda a faixa de 144...146 MHz e trabalhar com outras estações de rádio que diferem na frequência do transmissor, ou seja, em frequências separadas. O circuito receptor foi ainda mais simplificado.

O transmissor e o receptor desta estação de rádio são totalmente independentes, o que permite não apenas fabricá-los e configurá-los separadamente, mas também ouvir seu próprio sinal enquanto estiver no ar. Considere o diagrama esquemático da estação de rádio (Fig. 1).

(clique para ampliar)

O amplificador do microfone do transmissor da estação de rádio é feito em um chip DAI carregado com um limitador de diodo (VDI, VD2), o que permite aumentar o índice médio de modulação e, portanto, sua eficiência, e ao mesmo tempo evitar sobremodulação e excesso expansão do espectro de radiação nos picos do sinal de áudio. Uma parte significativa dos harmônicos do sinal de áudio limitado é atenuada pelo filtro passa-baixa LIC5C6 com frequência de corte de 3 kHz. O sinal de áudio filtrado é alimentado a um varicap VD3, conectado em série com um ressonador de quartzo no oscilador mestre. A tensão de polarização constante no varicap é regulada pelo resistor variável R4, enquanto a frequência de saída do transmissor é ajustada dentro de pequenos limites (10...20 kHz). O índice de modulação necessário (1,5...2) é definido com o resistor R2. Neste caso, o desvio de frequência será de 5...7 kHz.

O oscilador mestre é montado usando um circuito de três pontos com realimentação capacitiva (capacitores C9, SY) no transistor VT1. O ressonador de quartzo é excitado na frequência fundamental, localizada na faixa de 9...9,12 MHz. Você também pode usar ressonadores nas frequências de 12...12.17 MHz e 18...18,25 MHz. Cristais de alta frequência são ainda preferíveis, uma vez que a multiplicação de frequência mais curta melhora a pureza espectral do sinal de saída. O circuito L2C14 está configurado para 36 MHz. Para aumentar seu fator de qualidade carregado e, portanto, melhorar a filtragem dos harmônicos vizinhos, foi utilizada uma conexão incompleta do autotransformador do circuito ao circuito coletor.

Um sinal com frequência de 36 MHz através dos capacitores de acoplamento C12, C13 é alimentado a um dobrador de frequência montado em um transistor VT2. O capacitor trimmer C12 pode ajustar o sinal transmitido aos nós subseqüentes. O viés para o duplicador, bem como para os estágios subsequentes, não é aplicado. Ao mesmo tempo, os transistores operam no modo classe C, proporcionando alta eficiência de multiplicação de frequência e alta eficiência no modo de amplificação. O circuito L3C17C18C19 está sintonizado em 72 MHz.

Outro dobrador de frequência é montado em um transistor VT3. Seu circuito coletor emite um sinal de 144 MHz. Para melhor filtragem, um circuito de dois circuitos é usado aqui. Da derivação da bobina do primeiro circuito L4C20, o sinal chega ao segundo circuito L5C22C23, que também serve para igualar a entrada do amplificador de potência, feita no transistor VT4. A potência de saída é de cerca de 2,5 W com um consumo total de corrente no circuito de alimentação de 300 mA. O circuito de saída do transmissor é formado pelas bobinas L6, L7 e pelos capacitores de sintonia C26, C27, com os quais é sintonizado em ressonância e casado com a antena. A impedância de saída do transmissor está dentro de 50...75 0m.

Para comutar o alimentador da antena do transmissor para o receptor e o circuito de alimentação, é utilizado um interruptor remoto K 1. Para controlá-lo, é necessário um pulso de corrente curto, fornecido a um ou outro enrolamento. É formado quando o capacitor C3O carrega e descarrega. Você também pode usar um relé conectado de acordo com o circuito tradicional. É desejável que seus contatos tenham baixa capacitância e curto comprimento de condutores de conexão internos.

O receptor de rádio é montado usando um circuito super-heteródino convencional. O valor IF de 2,3 MHz foi escolhido de forma a atenuar visivelmente o canal espelho pelos circuitos de entrada e ao mesmo tempo não expandir muito a largura de banda IF (como é sabido, à medida que o valor IF aumenta, a seletividade de o canal do espelho aumenta, mas a largura de banda de -devido ao fator de qualidade de projeto limitado dos circuitos).

O sinal da chave K1 é fornecido ao circuito de entrada L8C32 de um amplificador de radiofrequência, montado em um transistor de efeito de campo de porta dupla VT5, que fornece alta impedância de entrada e amplificação de sinal estável. O mixer usa um transistor VT6 do mesmo tipo. O sinal de RF amplificado do circuito L9C36 é aplicado à primeira porta e a tensão do oscilador local é aplicada à segunda.

O oscilador local do receptor é feito de acordo com um circuito indutivo de três pontos usando um transistor de efeito de campo VT7. Para ajustar a frequência, um diodo VD10 é conectado ao tap da bobina do oscilador local L6, usado como varicap. Ao ajustar a tensão de polarização nele com um resistor variável R27, você pode alterar sua capacitância e, portanto, a frequência do oscilador local.

O filtro passa-banda de circuito duplo LIIC47L12C48 seleciona um sinal IF de 2,3 MHz, que é alimentado através da bobina de acoplamento L13 para a entrada do chip DA2. Consiste em um amplificador IF, um limitador e um detector de frequência. O circuito de mudança de fase do detector L14C52 está configurado para 2,3 MHz IF. O sinal de áudio detectado é enviado através do controle de volume R32 para o amplificador 34, feito no chip DA3, e depois para os telefones ou alto-falante.

As peças de rádio podem ser de diversos tipos, mas devem ser observados alguns requisitos que são comuns a qualquer dispositivo KB. Assim, apenas capacitores cerâmicos podem ser usados ​​em circuitos de alta frequência. O comprimento dos seus cabos deve ser reduzido ao mínimo possível. Os capacitores de bloqueio de passagem podem ter qualquer capacidade de vários milhares de picofarads ou mais. Capacitores trimmer - K.PK ou KPKM. Capacitores de qualquer tipo podem ser usados ​​nos caminhos do receptor IF e 34. Todos os resistores fixos no receptor são MLT, os resistores variáveis ​​são de qualquer tipo.

O enrolamento secundário (elevador) de um transformador de pequeno porte TOT1, que possui uma indutância de cerca de 7 H, é usado como uma bobina de filtro passa-baixa L3. Você também pode usar o enrolamento primário do transformador correspondente do amplificador 34 receptores portáteis. A bobina L2 é enrolada em uma estrutura cilíndrica com diâmetro de 8 mm e contém 7 voltas de fio PEL 0,5. O enrolamento é normal. A derivação é feita a partir da 3ª volta, contando a partir do terminal conectado ao capacitor C15, Trimmer - magnetita, SCR. As bobinas transmissoras restantes não têm moldura. Eles são feitos em um mandril com diâmetro de 10 mm usando fio de cobre nu com diâmetro de l..1,2 mm. É bom (mas não necessário) usar fio folheado a prata. As bobinas L3 e L6 contêm 4 voltas cada uma com comprimento de enrolamento de 15 mm, L4, L5 e L7 - 3 voltas cada uma com comprimento de enrolamento de 8...10 mm. O tap da bobina L4 é feito a partir da primeira espira, contando a partir do terminal conectado ao capacitor C21.

As bobinas receptoras L8 e L9 também não têm moldura, mas são enroladas em um mandril de 4 mm de diâmetro com fio PEL 0,7...0,8. A bobina L8 contém 5 voltas com comprimento de enrolamento de 9 mm com derivação da segunda volta, L9 - 4 voltas com comprimento de enrolamento de 7 mm. A bobina do oscilador local L10 é enrolada em uma estrutura de cerâmica (tubo) com diâmetro de 5 mm. Possui 5 voltas de fio PEL 0,5 com comprimento de enrolamento de 10 mm. A ramificação é feita a partir do segundo turno. A moldura deve possuir furos para fixação dos cabos ou metalização para soldá-los. O fio é enrolado com grande tensão, garantindo a estabilidade mecânica da bobina. Como último recurso, você pode prender o fio à moldura com algum tipo de cola que seca até ficar sólido.

As bobinas dos circuitos IF são feitas para aumentar seu fator de qualidade nos circuitos magnéticos blindados SB12a com fio LESHO 21x0,07 litz. O método de enrolamento não importa, desde que todas as voltas se encaixem. As bobinas LII e L12 têm, cada uma, 44 voltas, L14-26. A bobina de comunicação IZ é enrolada na bobina de loop L12 (no mesmo circuito magnético) e contém 5 voltas de fio PELSHO 0,15 ... 0,25. As bobinas L11 e L12, L13 estão localizadas uma sobre a outra em uma tela comum e são separadas por uma junta isolante de 4 mm de espessura. A bobina L14 do detector de frequência é colocada em uma tela separada. É conveniente usar telas retangulares dos contornos da TV IF (encurtadas em altura). Telas redondas de painéis de lâmpadas PLC9 também são adequadas. Um esboço dos circuitos IF é mostrado na fig. 2.

O projeto da estação de rádio é mostrado esquematicamente na Fig. 3. No painel frontal medindo 190x90 mm há um resistor variável para sintonia, um controle de volume, uma chave “Receber” - “Transmitir”, conectores para telefones e um microfone. Um chassi de transmissor em forma de caixa feito de duralumínio de folha macia é fixado ao painel frontal com pedaços de duralumínio laminado (feixe) de 85 mm de comprimento e 30 mm de altura. Entre ela e o painel frontal há uma placa receptora - uma placa de fibra de vidro com dimensões de 190x40 mm.

O chassi do transmissor, com 40 mm de profundidade, é dividido por três divisórias de blindagem em quatro compartimentos, nos quais ficam partes do oscilador mestre e circuito L2C14, transistor VT2 e bobina L3, transistor VT3 e bobinas L4, L5, transistor VT4 e partes da saída circuito estão localizados, respectivamente. Os transistores e os capacitores de passagem estão localizados no painel superior do chassi. No topo do chassi há também uma placa com amplificador de microfone, ressonador de quartzo, resistores de desacoplamento do circuito de potência R11, R12 e R14 e uma chave remota K 1. Existem também conectores para conexão de antena e fonte de alimentação no suporte.

O esboço da placa do circuito receptor não é mostrado porque a configuração dos condutores depende do tipo e tamanho das peças utilizadas. De qualquer forma, é recomendável deixar a área máxima da folha na placa para o fio comum, o que reduzirá a probabilidade de conexões espúrias e interferências.

O projeto descrito foi formado quase espontaneamente durante o desenvolvimento da estação, e o autor não o considera ideal. Outras opções de design são possíveis, dependendo do gosto, capacidades e desejos dos rádios amadores.

O estabelecimento de uma estação de rádio começa com o receptor. Depois de aplicar a tensão de alimentação (é possível de uma fonte separada), é verificado o funcionamento do amplificador 34. Na posição de volume máximo do regulador R32, um ruído fraco do chip DA2 deve ser ouvido. Ao aplicar um sinal com frequência GSS de 2,3 MHz ao primeiro portão do transistor VT6 por meio de um capacitor de desacoplamento com capacitância de 50 ... 300 pF, os circuitos no caminho IF são sintonizados. Se o gerador tiver um modo FM, a configuração é especialmente simples - todos os três circuitos IF são ajustados de acordo com o volume máximo do sinal de áudio na saída do receptor. Se não houver modo FM, você deve aplicar um sinal não modulado e manter seu nível para que haja alguma redução de ruído na saída do receptor. Os circuitos são ajustados para máxima supressão de ruído, reduzindo o nível de sinal do GSS conforme ele é ajustado.

Após o ajuste, conectando um voltímetro ao pino 8 do chip DA2 e sintonizando a frequência GSS dentro de ± (50 ... 60) kHz, é aconselhável verificar a curva de discriminação. Um exemplo dessa dependência é mostrado na Fig. 4. A configuração ideal corresponde ao máximo e à mesma altura das "corcundas" no nível mínimo do sinal.

Na ausência de um GSS, o filtro passa-faixa IF pode ser ajustado também conectando uma pequena antena substituta ao primeiro portão do transistor VT6 através de um capacitor de isolação. Perto da frequência de 2,3 MHz, trabalho com estações telegráficas de ondas curtas, e os circuitos L11C47 e L12C48 são sintonizados para a audibilidade máxima. A configuração do circuito L14C52 é especificada posteriormente, ao receber estações VHF com FM, de acordo com o volume máximo para a qualidade de sua recepção.

A operação do oscilador local é verificada conectando um miliamperímetro ao fio de alimentação entre o capacitor C45 e o diodo zener VD7. Tocar no circuito LIOC40 causa a interrupção das oscilações e um ligeiro aumento na corrente. A frequência do oscilador local é ajustada com o capacitor C40 ou aplicando um sinal com frequência de 144...146 MHz do GSS à entrada do receptor, ou ouvindo o sinal do seu próprio transmissor (ou de outras estações de rádio amador). Com frequência um pouco mais alta, na faixa de 146...148 MHz, às vezes é possível ouvir o funcionamento de estações de rádio FM do serviço. Os circuitos L8C32 e L9C36 são configurados para volume máximo de recepção. Configurar o circuito L9C36 afeta um pouco a frequência do oscilador local e deve ser ajustado com o resistor R27. Conectar uma antena chicote externa de dois metros à entrada de um receptor devidamente sintonizado causa um aumento notável e uma mudança na natureza do ruído nos telefones.

O transmissor é configurado estágio a estágio, fornecendo tensão de alimentação somente ao que está sendo configurado e aos estágios anteriores. Um miliamperímetro deve ser incluído no circuito de alimentação. Uma assistência inestimável na configuração do transmissor será fornecida por um medidor de ondas ressonante simples, feito com base em um KPI com um dielétrico de ar com capacidade máxima de 75...150 pF. A bobina do medidor de ondas é uma estrutura retangular medindo 50 x 15 mm, dobrada com fio de cobre grosso. Um diagrama do medidor de ondas e um esboço de seu projeto são mostrados na Fig. 5, respectivamente. 40, a e b. O medidor de ondas cobre uma faixa de aproximadamente 160 a XNUMX MHz, o que é suficiente para ajuste. A escala do medidor de ondas é calibrada de acordo com os sinais GSS. O indicador pode ser um avômetro comum ligado ao limite mínimo de medição de tensão.

Depois de ligar o oscilador mestre, certifique-se de que haja geração alterando a corrente no circuito de potência quando o ressonador de quartzo estiver desligado ou quando a base do transistor estiver em curto com um fio comum com um capacitor de capacidade significativa. O circuito L2C14 é ajustado para a corrente máxima do transistor VT2. Da mesma forma, conectando a alimentação ao transistor VT3, configure o circuito L3C17C18C19. A frequência (72 MHz) é controlada por um medidor de ondas. Antes de montar o estágio de saída, ele deve ser carregado com o equivalente a uma antena - uma lâmpada incandescente com tensão de 13,5 V e corrente de 0,18 A, cuja resistência quando aquecida é próxima de 75 0m. Os circuitos L4C20 e L5C22C23 são ajustados para uma frequência de 144 MHz (controlada por um medidor de ondas) de acordo com a corrente máxima do transistor VT4 (até 300 mA). Uma corrente excessivamente alta indica a necessidade de reduzir a excitação com o capacitor C 12, e então ajustar o circuito utilizando o trimmer da bobina L2 para a corrente máxima do estágio de saída. O circuito de saída é ajustado com os capacitores C26 e C27, variando a relação de suas capacitâncias de forma a atingir o brilho máximo da lâmpada incandescente - equivalente à carga.

O amplificador de microfone não requer ajuste. Só é útil verificar, removendo a resposta de frequência do amplificador, a frequência de corte do filtro passa-baixo. O índice de modulação necessário é definido pelo resistor R2 ao ouvir o sinal do transmissor por outras estações de rádio, pelo seu próprio receptor, ao qual você só precisa fornecer energia ignorando a chave "Receber" - "Transmitir" ou usando um espectro analisador. A modulação deve ser limpa e profunda, e a largura de banda das frequências emitidas não deve exceder 25..30 kHz a um nível de -30 dB.

A antena mais simples para uma estação de rádio pode ser um pino de 0,25 m de comprimento, um “copo” de quarto de onda que evita que a corrente flua para a trança do cabo e adiciona 0,5 m ao comprimento da antena. Um esboço da antena é mostrado em Figo. 6.

O diâmetro do pino e do “vidro” não são críticos, o autor utilizou um pedaço de haste de duralumínio com diâmetro de 6 mm e um pedaço de tubo de aspirador de pó. A fixação ao mastro isolante pode ser qualquer coisa; o mastro metálico deve caber dentro do “vidro” e ter contato com ele somente próximo ao ponto de conexão da trança do cabo. Este último pode passar dentro do tubo do mastro.

A estação de rádio pode funcionar com outras antenas, inclusive direcionais.

Autor: V. Polyakov (RA3AAE) Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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