RadiobookA

радиолюбительский портал

 
Главная » Радиопередатчики » Микромощная радиостанция с включением голосом


Топ 10!

Календарь обновлений

«    Ноябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930 

Случайная публикация

 

Радиопередатчики

 
 

Микромощная радиостанция с включением голосом

 
 
 

Передатчик радиостанции

Его принципиальная схема изображена на рис. 1. Задающий генератор выполнен на транзисторе VT5. Частота генерации fK (частота канала, в котором будет вестись радиообмен) задана кварцевым резонатором ZQ1.





Усилитель мощности выполнен на транзисторе VT6. Колебательный контур L2C11 настроен на частоту канала.

На транзисторе VT1 и микросхеме DA1 выполнен микрофонный усилитель, сигнал с выхода которого (выв. 6 DA1), изменяя емкость варикапа VD3, модулирует по частоте сигнал задающего генератора.

Передатчик включается "голосом": сигнал с выхода DA1 поступает на детектор C4VD1VD2R8C5 и открывает нормально закрытые транзисторы VT2 и VT3. Транзистор VT3, работающий в режиме ключа (падение напряжения на его переходе коллектор-эмиттер не превышает 0,15 В), подает питание на высокочастотные каскады передатчика. Задержка их выключения tвыкл=C5*R8*R9/(R8+R9) может быть связана с особенностями речи оператора: с ее темпом, длительностью речевых пауз и др. Обычно принимают tвыкл=0,5...2 с. Нужную задержку устанавливают подбором конденсатора С5.

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика с "голосовым" управлением

Конструкция катушки L2 показана на рис. 2. Она имеет 16 витков, намотанных в ряд (без отвода) проводом ПЭВ-2 0,33. Катушку L3 — 4 витка, провод ПЭВШО 0,2 — наматывают поверх L2 у "холодного" (по ВЧ) ее конца.

Рис. 2. Конструкция катушки L2

Катушку L1 также наматывают на каркас диаметром 5 мм. Если кварцевый резонатор ZQ1 работает на основной гармонике, то она имеет 25 витков, намотанных виток к витку проводом ПЭВШО 0,12. Если же резонатор оказался гармониковым (действительная его частота составляет 1/3 от указанной на корпусе), то число витков в L1 увеличивают до 50...60 (провод ПЭВ 0,07), а варикап VD3 шунтируют конденсатором небольшой емкости (подробнее об этом — в описании настройки радиостанции).

Катушки подстраивают карбонильными сердечниками М3х9.

Микрофон ВМ1 — типа CZN-15E. Можно взять электретный микрофон и другого типа. Его сигнал нетрудно привести к нужному уровню регулировкой R2 или изменением коэффициента усиления операционного усилителя DA1: KU DA1=R5/R4 — шунтированием резистора R5 усиление тракта уменьшают, шунтированием R4 увеличивают Постоянное (опорное) напряжение на выходе DA1 зависит от сопротивления резистора R3; уточняя его, выставляют U6DA1= 2,5... 3,5 В. (Заметим, что падение напряжения на резисторе R3 — а значит и опорное напряжение на варикапе — практически не будет зависеть от напряжения питания передатчика. Именно в этом смысл введения ненужного здесь, казалось бы, истокового повторителя.) Если напряжение +U’ПИТ окажется слишком высоким для микрофона, то его можно уменьшить делителем (резистор нижнего его "плеча" показан штриховой линией).

Все постоянные резисторы в передатчике — МЛТ-0,125; подстроечный R2 — СП3-38а. Конденсаторы: С3, С5 — К53-30; С2, С10 — KWC (диаметр 6, высота 12 мм); С6, С7, С11 — КД-1; остальные — КМ-6, К10-17б и т.п.

Приемник радиостанции

Его принципиальная схема показана на рис. 3. На транзисторе VT1 собран усилитель радиочастоты (УРЧ). Его входной и выходной контуры, L1C2C3 и L3C5C6, настроены на fK — частоту канала связи. Связь приемника с антенной — трансформаторная, коэффициент трансформации √(L1/L2)=2,5. Германиевые диоды VD1 и VD2 ограничивают амплитуду входного сигнала: она не может быть выше напряжения отсечки этих диодов.

Основные преобразования РЧ сигнала происходят в DA1 — микросхеме, включающей гетеродин (его частоту fZQ1 задает кварцевый резонатор ZQ1), смеситель, на нагрузке которого — фильтре ZQ2 — выделяется сигнал разностной частоты fK-fZQ1=465 кГц, частотный детектор с фазосдвигающим контуром L5C10, усилитель шумоподавителя и предварительный УЗЧ. Подстройкой L4 можно в некоторых пределах изменять частоту гетеродина.

Резистором R6 выставляют порог срабатывания шумоподавителя. При исчезновении высокочастотных шумов свободного канала — с появлением несущей корреспондента — уровень напряжения на выводе 13 DA1 уменьшается скачком с +U’ПИТ почти до нуля.

На операционном усилителе DA2 и транзисторах VT5 и VT6 собран усилитель мощности УЗЧ. Его особенность — низкое энергопотребление во всех режимах. Основное назначение DA2 состоит в компенсации нелинейных искажений типа "ступенька", возникающих в УЗЧ такой конфигурации.

УПТ (усилитель постоянного тока) — транзисторы VT3, VT4 и др. — работает в ключевом режиме. Развязывая UПИТ и U'ПИТ, он позволяет варьировать U'ПИТ в широких пределах, не нарушая работу шумоподавителя.


Рис. 3. Принципиальная схема приемника микрорадиостанции


Транзистор VT2 — электронный выключатель питания радиоприемника. Напряжение на входе А — UА≈+UПИТ оставляет его закрытым, и, соответственно, тракты РЧ и ПЧ приемника окажутся обесточенными. При UA≈0 транзистор VT2 открывается до насыщения (UKЭ VT2<0,15 В) и радиоприемник включается в нормальную работу.

Напряжение питания микросхемы DA1 U'ПИТ зависит от напряжения источника питания UПИТ и сопротивления резистора R9. В любом случае оно не должно превышать предельно допустимого для микросхемы МС3361Р.

Катушки L1, L3 и L5 — экранированные, типа КВП. Индуктивность L1 и L3 — 1 мкГн, L5 — 240 мкГн. Катушки связи в L3 и L5 оставляют незадействованными (закорачивать их нельзя!). Катушка L4 — 10 витков провода ПЭВШО 0,12. Ее наматывают виток к витку на каркасе диаметром 5 мм и подстраивают карбонильным сердечником М3х9 (см. рис. 2).

Все постоянные резисторы в радиоприемнике МЛТ-0,125; резистор R6 — СП3-38а. Конденсаторы: С1— С3, С5—С7, С10 — КД-1 или другие линейные; С11 — К53-30. Конденсаторы С21 и С2 — KWC (отечественные имеют большие габариты). Остальные конденсаторы — КМ-6, К10-17б и т.п.

Передатчик и приемник радиостанции можно смонтировать на единой печатной плате. Но можно их выполнить и в виде лишь электрически связанных отдельных блоков.

Для настройки радиостанции потребуется частотомер, например Ч3-57, осциллограф и Си-Би радиостанция. Если осциллограф не "видит" Си-Би частот, то потребуется и высокочастотный (>30 МГц) вольтметр со шкалой "~U" от 0,3 В, например А4-М2.

Настройку станции начинают с передатчика. Его переводят в режим непрерывного излучения, соединив с "землей" коллектор транзистора VT3 и левую (по рис. 1) обкладку кварцевого резонатора ZQ1.

Подключив осциллограф к эмиттеру транзистора VT5, визуально оценивают частоту задающего генератора. Если это ~fK/3, то установленный резонатор относится к гармониковым и указанная на его корпусе частота является третьей гармоникой основного резонанса. Лучше заменить его резонатором, возбуждающимся на основной частоте. В противном случае последовательный контур, образованный катушкой L1 и емкостью CVD3, варикапа VD3, нужно перестроить на частоту fK/3. Это можно сделать по-разному. Например, увеличив вдвое (до 50) число витков в L1 (тем самым увеличив ее индуктивность примерно вчетверо) и зашунтировав варикап VD3 конденсатором, примерно удваивающим общую емкость контура.

Затем к катушке L3 подключают антенный эквивалент-нагрузку RН=50 Ом (резистор типа МЛТ), ВЧ вольтметр и подстройкой L2 настраивают выходной контур L2C11 по максимуму показаний вольтметра. Мощность, отдаваемую передатчиком в нагрузку, вычисляют как P=U2/RН (Р — в ваттах, U — в вольтах (эффективное значение), RH — в омах). Если она будет меньше показанной в таблице 1, потребуется подобрать емкость конденсатора С6.

Если осциллограф достаточно широкополосен, настройку и измерение выходной мощности передатчика можно выполнить без вольтметра. Нужно лишь "размах" сигнала на экране осциллографа Uосц (удвоенную амплитуду синусоидального) пересчитать в эффективное напряжение: U=UОСЦ/2,83.

Убрав перемычку, соединяющую с "землей" обкладку кварцевого резонатора, и включив тем самым частотный модулятор, убеждаются в том, что генератор продолжает работать и подстройкой L1 его частоту можно вернуть к fK (частотомер подключают к антенной нагрузке передатчика).

Если включение модулятора срывает генерацию, это значит, что резонанс последовательного контура CVD3L1 далек от fK и вносимое им в цепь кварцевого резонатора сопротивление слишком велико. Если подстройкой L1 частоту генератора привести к fK не удается, нужно изменить в L1 число витков.

Полезно проконтролировать осциллографом и работу микрофонного усилителя: сигнал на выходе DA1 не должен иметь видимых нелинейных искажений при амплитуде до 1,5 В. Опорное напряжение на выв. 6 DA1 должно оставаться практически неизменным при снижении напряжения питания до 4,5...5 В (см. Δf в таблице 1). Функцию стабилизатора, фиксирующего это напряжение и, соответственно, минимизирующего "уход" несущей передатчика при изменении напряжения питания, выполняет транзистор VT1, работающий здесь в режиме генератора тока.

В заключение проверяют работу "голосового" ключа: убеждаются в том, что регулировкой резистора R2 можно установить тот или иной акустический порог включения передатчика.

В таблице 4 приведены зависимости потребляемого передатчиком тока в режиме передачи IПЕР, выходной мощности РВЫХ, смещения частоты несущей Δf и тока дежурного режима IДЕЖ (модуляция отсутствует, передатчик выключен) от напряжения источника питания UПИТ.

Таблица 1

U пит, В

Рвых. мВт

Iпер, мА

Iдеж, мА

Δf, кГц

12

35

30

1,1

-

11

30

27

1,0

-

10

22

24

0,95

-0,01

9

17

22

0,87

0

8

13

18

0,82

0

7

9,5

14,5

0,74

0

6

5,2

11,5

0,65

+0,02

5

1,6

8

0,54

+0,05

4,5

0,65

6

0,48

+0,1

Передатчик радиостанции, предназначенной для работы в группе близко расположенных корреспондентов, может иметь такую небольшую мощность, поскольку напряжение на антенном входе принимающей станции UAНТ зависит от РИЗЛ — мощности передающей как UAHТ=k√PИЗЛ (k — коэффициент, учитывающий размерности и единицы измерения UAHT и РИЗЛ). То есть даже при уменьшении Ризл в 100 раз — с Ризл=1 Вт (дальность связи между портативными радиостанциями с передатчиками такой мощности достигает 1...2 км и более) до "игрушечных" 10 мВт — уровень сигнала в точке приема уменьшится лишь в десять раз. Как показывает опыт, это ослабление полностью компенсируется сближением корреспондентов до 100...200 м — расстояния, вполне достаточного, как правило, для связи в группе совместно работающих людей.

Для настройки приемника в качестве тест-генератора, излучающего несущую с частотой fK, можно воспользоваться расположенной поблизости (поначалу — на расстоянии 1...2м) Си-Би радиостанцией, работающей в канале fK на антенный эквивалент.

К выводу 5 микросхемы DA1 (выходу ПЧ фильтра) подключают осциллограф (усиление >10 мВ/дел) и настройкой РЧ контуров (включая L4) добиваются максимального уровня ПЧ-сигнала. В процессе настройки — с увеличением уровня выходного сигнала — излучающую станцию отодвигают и настройку завершают на предельно малых входных сигналах.

Ничто, казалось бы, не мешает воспользоваться для настройки приемника и собственным передатчиком радиостанции. Но если они смонтированы на общей плате, то слишком большой уровень сигнала на входе приемника не позволит выполнить его настройку со сколько-нибудь приемлемой точностью. Однако если передатчик и приемник представляют собой самостоятельные узлы и могут быть разнесены, то никаких препятствий здесь не возникает.

Фазосдвигающий контур L5C10 приемника настраивают по сигналу корреспондента, работающего в канале fK в режиме ЧМ: сердечник катушки L5 оставляют в положении, которому будет соответствовать громкий сигнал наилучшего качества.

Чувствительность приемника — не хуже 0,3 мкВ. Но если такая чувствительность не требуется, входную цепь приемника можно выполнить без УРЧ (транзистор VT1, резисторы R1и R2, катушку L3 и конденсаторы С2-С4 убирают, а конденсатор С5 подключают непосредственно к катушке L1).

Зависимость потребляемого приемником тока в режиме дежурного приема IПОТР ДЕЖ (УЗЧ закрыт шумоподавителем) и тока рабочего режима IПОТР РАБ (УЗЧ открыт, прослушиваются шумы свободного канала) от напряжения источника питания Uпит показаны в таблице 2. В приемнике без УРЧ IПОТР ДЕЖ снижается на 0,7...1,8 мА (Uпит=5...10В).

Таблица 2

U пит, В

Iпотр деж мА

Iпотр раб мА

10

6,8

7,1

9

6,4

6,7

8

5,8

6,2

7

5,4

5,8

6

5,0

5,3

5

4,5

5,0

4,2

4,1

4,9

Радиостанция может работать с любой 50-омной антенной приемлемой длины, например, от Dragon'a SY-101 (длина 23 см, разъем типа СР-50). Годятся и самодельные антенны (см., например, Радио №1, 1999, с. 61). Но во всех случаях рекомендуется соединять общий провод станции (лучше — в точке подключения к нему катушки L3 передатчика) с чем-то, что могло бы послужить в образующейся антенной системе противовесом. "Дальнобойность" станции заметно увеличится, если в качестве противовеса будет взят отрезок монтажного провода длиной 1... 1,5 м.

Радиоприемник станции может иметь и собственную антенну. Поскольку к настройке и согласованию приемной антенны предъявляются менее жесткие требования, вполне достаточным здесь может оказаться просто 20...30-см отрезок монтажного провода. Такая приемная антенна может существенно упростить общую компоновку станции, размещение ее узлов на том или ином экзотическом "носителе" — например, в шлеме мотоциклиста, или водного слаломиста.

Невысокое энергопотребление радиостанции в режиме передачи позволяет использовать для ее питания малогабаритные и легкие источники небольшой емкости, в том числе и гальванические батареи. Так, при tДЕЖ/tРАБ=10/1, где tДЕЖ — время ожидания, a tPAБ — время активной работы, радиостанция с 9-вольтным "Корундом" (его габариты 26,5x17,5x48,5 мм, вес 46 г, электрическая емкость 620 мАч) сможет проработать 70... 100 часов, а с 6-вольтной батареей типа 476А (диам.13x25 мм, вес 14 г, емкость 105 мАч) — до 15...20 часов. Годятся, конечно, и перезаряжаемые источники, например аккумуляторы типа "Ника" или 7Д-0,125.

Окончательное оформление радиостанции будет зависеть, конечно, от ее назначения. Лишь одно в ней остается неизменным — "голосовое" управление. Поэтому резистор R6 (см. рис. 3), который в обычной станции является оперативным регулятором (порог шумоподавителя, включающий УЗЧ лишь при появлении в канале связи несущей достаточно высокого уровня), здесь выполняется как установочный. Как и резистор R2 (рис. 1), которым выставляют порог включения передатчика (под порогом должны остаться посторонние акустические шумы и шорохи). То или иное положение этих регуляторов выставляют заблаговременно, перед началом работы.


Здесь Ваше мнение имеет значение  -
 поставьте вашу оценку (оценили - 0 раз)
 
 



Ключевые теги: передатчик, напряжение, частота, радиостанция

 
 
 
Смотри также:
 
   

 Принт-версия