Но это требует выполнения схемы синтезатора частоты или подбора значительного числа пар кварцевых резонаторов с разносом по частотам на значение ПЧ. В первом варианте нужно использовать специализированные микросхемы, которые не всегда есть в наличии, либо строить схему на микроконтроллере или цифровой «россыпи», что сильно усложняет схему. Во втором случае, - очень трудно найти требующиеся резонаторы.
В результате был выбран третий подход, - все радиостанции комплекта работают на одной частоте, но каждая обладает своим индивидуальным абонентским номером вызова. А в качестве генератора и дешифратора номера вызова использовать «телефонные» микросхемы, предназначенные для аппаратов с тональным набором.
Принципиальная схема передатчика радиостанции показана на рисунке 1. Передатчик рассчитан на работу на 75-омную нагрузку, при питании от аккумулятора напряжением 13,5V он развивает мощность 3W. Ток потребления при передаче около 550-600mА. Работает передатчик на частоте 27,12 МГц.
Конструктивно схема передатчика размещена в двух узлах, - в основном корпусе расположен высокочастотный узел передатчика, реле управления, клеммы для подключения источника питания и антенны, а так же, схема приемного тракта. Схема тонального вызова, модулятора, а так же, микродинамик приемного тракта расположены в тангете, собранной в корпусе телефонного аппарата - трубки.
Рассмотрим схему. Высокочастотная часть схемы передатчика состоит из задающего генератора, выполненного на транзисторах VT1 и VT2 и усилителя мощности на VT3. Транзисторы VT1 и VT2 включены по составной схеме, в результате мощность радиочастоты на коллекторе VT2 достигает 0,3-0,5W. В принципе, если такой мощности достаточно, то ВЧ напряжение с коллектора VT2 можно подать в антенну через согласующий контур и тем и ограничиться. Ток потребления каскадом на VT1 и VT2 около 50-55 mА.
Для увеличения мощности до 3-3,5W служит каскад усиления мощности на транзисторе VT3. ВЧ напряжение на него поступает от задающего генератора через согласующий контур L3-C14. Выходной сигнал через согласующий контур С17, L6, С18, С19 поступает в антенну.
Антенной служит луч длинной 5 метров с противовесом. Конечно, можно использовать и другую антенну, например, промышленного изготовления.
Частота генератора задается кварцевым резонатором Q2. Она должна соответствовать частоте выбранного канала, на которой будут работать радиостанции комплекта. Используя несколько резонаторов (если есть), например, два или три, можно организовать двух или трехканальную работу, включая работу на разнесенных частотах приема и передачи.
Источником модулирующего сигнала служит импортный электретный микрофон М1 (от телефона трубки). Его чувствительность можно установить подстроечным резистором R4. Основное усиление НЧ сигнала возложено на операционный усилитель А1. Его коэффициент усиления можно установить подбором сопротивления резистора R8. Напряжение с выхода А1 поступает на модулятор на варикапе VD2 и катушке L1. Оптимальный режим модуляции можно установить подстройкой конденсатора С9 и катушки L1.
Для генерации кодов вызова используется микросхема D1 - КР1008ВЖ16, она представляет собой генератор тонального набора телефонного аппарата. Если нужно адресовать вызов одному из абонентов, нужно на клавиатуре нажать соответствующую кнопку, подписанную номером присвоенным данному абоненту. При этом на выводе 12 D1 возникнет двухчастотное НЧ напряжение, несущее информацию о номере вызываемого абонента, и через подстроечный резистор R3 и конденсатор С5 это напряжение поступит на вход операционного усилителя А1. Уровень вызывного сигнала устанавливают подстроечным резистором R3.
Клавиатура используется готовая, от телефона-трубки.
Кнопка S1 служит для включения режима передачи, она расположена сбоку телефонной трубки - тангенты. При передаче её нужно удерживать в нажатом состоянии. При этом поступает ток на реле К1, которое подает питание на задающий генератор, модулирующую схему и схему вызова, а так же, отключает антенный вход и питание приемного тракта.
Схема передатчика выполнена на двух платах. На одной расположен высокочастотный участок (транзисторы VT1-VT3). Эта плата размещена в основном корпусе. Плата со схемой на D1 и А1 расположена в корпусе телефона - трубки. От этого же телефона-трубки используется клавиатура, электретный микрофон и микродинамик для приемного тракта (показан на схеме приемного тракта).
Печатные платы сделаны из фольгированного стеклотекстолита. Расположение дорожек одностороннее. На рисунках плат показана только область монтажа. Реальные платы больше, так как нужно сделать по краям допуски для крепления их в корпусах. Особенно это важно в отношении низкочастотной платы, которая располагается в корпусе телефонного аппарата - трубки. Прежде чем делать эту плату нужно изучить геометрические размеры внутренней части корпуса телефона-трубки, затем нарисовать на бумаге контуры платы с отметками расположения крепежных отверстий. Отсканировать в какой-то графический редактор. После этого выбрать оптимальное место для расположения монтажа и вставить в него заранее отсканированный рисунок печатных дорожек. При отсутствии компьютера эту работу можно сделать наложением бумажных копий.
Перевод на текстолит и изготовление плат, - любым доступным способом. Например, можно наложив «распечатку» на фольгу заготовки кернером разметить точки расположения отверстий, а затем нарисовать дорожки перманентным маркером.
Клавиатура связана с платой семипроводным жгутом. Перед монтажом нужно внимательно изучить расположение печатных дорожек на плате клавиатуры, чтобы выполнить правильное подключение клавиатуры к D1. Дополнительно на корпусе трубки установлен светодиод HL1 и кнопка S1. Реле К1 расположено в основном корпусе.
При монтаже нужно помнить, что некоторые детали расположены не на печатных платах, а в корпусе. Например, реле, кнопка S1, конденсатор С20, или элементы цепи R10-C21, которые монтированы объемно-печатным способом на плате передатчика, между платой и местом ввода кабеля идущего от трубки к плате.
Для катушки L1 используется каркас от контура модуля цветности МЦ-3, МЦ-31, МЦ-41 от телевизора типа 2...4-УСЦТ. На сегодняшний день это самые доступные и зачастую совершенно бесплатные каркасы для контуров, работающих на частотах до 30-40 МГц. Катушка содержит 16 витков провода ПЭВ 0,1. Кварцевый резонатор Q2 лучше выбрать с частотой, обозначенной в кГц. Кварцевый резонатор Q1 от телефонного аппарата или тракта изображения телевизора или видеомагнитофона на стандарт НТСЦ-3,5.
Катушка L2 - готовый дроссель ДПМ 0.1 индуктивностью 5-6 мкГн. Дроссель L5 намотан на постоянном резисторе МЛТ-0,5 сопротивлением более 100 кОм, он содержит около 50 витков ПЭВ 0,1. Дроссель L7 намотан на постоянном резисторе МЛТ-1, сопротивлением более 100 кОм, он содержит 30 витков провода ПЭВ 0,35.
Катушка L3 выполнена проводом ПЭВ 0,61, она бескаркасная, внутренний диаметр 10 мм, всего 20 витков. Катушка L4 - 2-3 витка монтажного провода поверх L3. Катушка L6 имеет конструкцию аналогичную L3, но содержит 12 витков провода ПЭВ 0,98. Все подстроечные конденсаторы КПКМ.
Электромагнитное реле К1 типа РЭС-9 (старое) с обмоткой на напряжение 10-15V. Можно использовать новое реле. Или два реле, если имеются только реле с одной группой контактов (например, такие как в автомобильных сигнализациях).
На транзисторе VT3 сделан импровизированный радиатор из двух гаек и стопки широких шайб, чередующимися с шайбами малого диаметра.
Налаживание передатчика следует начинать с проверки качества и правильности монтажа.
При проверке и налаживании высокочастотного узла передатчика в качестве эквивалента антенны можно использовать лампу накаливания 13,5V х 0,2А. Сначала отключают кварцевый резонатор Q2 и налаживают ВЧ-узел передатчика как усилитель, подавая на вход синусоидальный сигнал 27 МГц от генератора (или кварцевого калибратора). При этом настраивают контура конденсаторами С14, С17, С18, стремясь получить максимальную яркость лампы. Желательно параллельно лампе включить частотомер или ВЧ-осциллограф, чтобы исключить случайное попадание на гармонику.
Ток потребления не должен превышать 600mA.
Далее, выполняется настройка с подключенным резонатором. При отсутствии возбуждения задающего генератора нужно подобрать сопротивление R13. Затем следует подстройка контура L3-C14 по максимуму генерируемого ВЧ-напряжения и подстройка выходного каскада.
Если выходной каскад не удается «раскачать», можно увеличить число витков катушки L4, но не сильно, так как это может привести к большим искажениям выходного сигнала и повреждению транзистора VT3. Окончательную настройку выполнить с действующей антенной.
Налаживание низкочастотного узла сводится к установки уровней сигналов резисторами R3 и R4 и коэффициента усиления А1 подбором сопротивления резистора R8.
Режим модуляции удобнее всего устанавливать при контрольном прослушивании на радиоприемный тракт, работающий на этой же частоте.
Принципиальная схема приемного тракта показана на рисунке. При приеме питание и сигнал от антенны через контакты реле К1 (показано на схеме передающего тракта) поступает на приемный радиотракт, сделанный на микросхеме А1 и транзисторе VT1. Диоды VD1 и VD2 защищают вход УРЧ на транзисторе VT1 от статического электричества, которое может быть в антенне и от случайного проникания сигнала с выхода передатчика. Далее сигнал сразу поступает на базу транзистора VT1.
Сопротивление R1 в базовой цепи транзистора VT1 относительно мало, поэтому каскад работает в барьерном режиме, характерном малыми шумами и высоким усилением на ВЧ. При необходимости (желании понизить ток потребления при приеме, например) каскад легко перевести в обычный режим, увеличив сопротивление R1 до 150-250 kOm.
В коллекторной цепи VT1 включен контур L1-C3-C4, настроенный на частоту принимаемого канала. Конденсаторы С3 и С4 входят в состав контура и одновременно составляют емкостный трансформатор, необходимый для согласования контура с входом преобразователя частоты микросхемы А1. Тракт ВЧ-ПЧ выполнен на микросхеме А1 -МС3361 по почти типовой схеме. Разница в том, что для улучшения запуска гетеродина преобразователя частоты микросхемы, в цепь гетеродина включен дополнительный последовательный контур C5-L2. Подстройкой катушки L2 можно в небольших пределах изменять частоту гетеродина, что может потребоваться при точном сопряжении частот приемника и передатчика, и обеспечения минимальных искажений при демодуляции и максимальной дальности приема.
Гетеродин работает на частоте выше частоты принимаемого сигнала (27,575 MHz). Возможна работа и на частоте ниже частоты принимаемого сигнала, это зависит от того, какие кварцевые резонаторы есть в вашем распоряжении.
Сигнал промежуточной частоты 455 kHz выделяется пъезокерамическим фильтром Q2 на полосу с центральной частотой 455 kHz. Это фильтр от импортного карманного приемника с АМ-диапазоном. Если имеющиеся у вас резонаторы для приемника и передатчика дают разность в частоте 465 kHz, нужно на месте Q2 использовать отечественный фильтр (на частоту 465 kHz).
В частотном детекторе работает контур Т1, в качестве которого используется готовый контур ПЧ от импортного карманного приемника с AM диапазоном. Экран контура соединен не с общим минусом, а с положительным полюсом питания. Это необычно, но не принципиально, - просто так удобнее с точки зрения монтажа.
Низкочастотный сигнал выделяется на выводе 9 А1 и поступает по трем направлениям, - через регулятор громкости R13 на УНЧ, через С25 на тональный декодер, через С15 на систему шумопонижения микросхемы А1.
Система шумопонижения сделана по схеме, рекомендованной производителем микросхемы МС3361, с той лишь разницей, что порог устанавливается не переменным, а подстроечным резистором R5. Порог шумопонижения устанавливают в процессе налаживания этой радиостанции и в процессе эксплуатации его не изменяют. Впрочем, можно вернуться к типовой схеме, и установить вместе R5 переменный резистор, который вывести наружу корпуса радиостанции и пользоваться им в процессе эксплуатации.
Питается приемный тракт напряжением 5V через маломощный интегральный стабилизатор A3. При отсутствии интегрального стабилизатор можно использовать параметрический на резисторе и стабилитроне, например, такой как в схеме передатчика для питания двухтонального генератора. Но в этом случае, ток потребления при дежурном приеме значительно увеличится.
Переключатель S1 - это своеобразный рычажный переключатель, как у телефонного аппарата. Когда трубка (в которой расположен микрофон и динамик) укреплена на корпусе радиостанции, S1 нажат ею и находится в положении, показанном на схеме. То есть, через него питание поступает на интегральный стабилизатор А2 и далее на тональный декодер на микросхеме D1. При этом на УНЧ питание не поступает, чем достигается экономичность в режиме дежурного приема.
При поступлении сигнала вызова, в том случае, когда S1 в показанном на схеме положении, тональный сигнал поступает на вывод 2 D1 и декодируется. На выходах микросхемы (выводы 11-14) появляется двоичный код номера вызываемого абонента, а на выводе 15 возникает единица, которая присутствует столько времени, сколько длится сигнал вызова (сколько держат нажатой кнопку на вызывающей радиостанции).
На элементах D2.1-D2.2 и диодах VD6-VD9 выполнено устройство идентификации вызова. В данном случае оно настроено на цифру «5» и при приходе сигнала вызова «5» на выходе D2.1 возникает логический ноль. Транзистор VT5 закрывается и запускает мультивибратор на элементах D2.3-D2.4. Импульсы с выхода этого мультивибратора через эмиттерный повторитель VT6 поступают на микродинамик В1 и из него раздается звук тона частоты около 600-800 Hz. Номер вызываемого абонента задается положением диодов VD6-VD9. Для этого нужно представить номер в виде двоичного числа, перенести мысленно этот код на выходы D1, зная, что вывод 11 - младший разряд, а вывод 14 - старший. Затем все выходы D1 на которых должны быть единицы соединить через диоды с выводом 1 D2.1 (диоды должны быть обращены анодом к выводу 1 D2.1). Далее, все выходы, на которых должны быть нули, соединить через диоды с выводами 5 и 6 D2.2 (диоды должны быть обращены к входам D2.2 катодами). Например, для номера «1» нужно оставить диоды VD6, VD8, VD9 как на схеме, а диод VD7 перевернуть и подключить анодом к выводу 13 D1, а катодом к входам D2.2.
Если, услышав сигнал вызова, снять трубку, то переключатель S1 освободится и перейдет в противоположное показанному на схеме положение. Питание от тонального декодера отключится и подключится к УНЧ. Теперь можно слушать, что вам говорят и отвечать, переходя на передачу. В некоторых случаях нужно реагировать на любой вызов, для этого достаточно оставить трубку не закрепленной на корпусе радиостанции. S1 будет в противоположном, показанному на схеме, положении и все сигналы вызова будут поступать на УНЧ и воспроизводиться динамиком. Сигнал вызова будет звучать громче, если для него использовать отдельный динамик, который подключить между верхним (по схеме) выводом R17 и общим минусом питания, а диод VD4 исключить.
Схема приемного тракта собрана на трех печатных платах. На одной тракт ВЧ-ПЧ, включающий в себя усилитель РЧ на транзисторе VT1 и тракт ПЧ на микросхеме А1. Низкочастотный усилитель на транзисторах VT2-VT4 собран на отдельной плате. И третья плата - тональный декодер и вызывное устройство на микросхемах D1 и D2.
При поступлении сигнала вызова, в том случае, когда S1 в показанном на схеме положении, тональный сигнал поступает на вывод 2 D1 и декодируется. На выходах микросхемы (выводы 11-14) появляется двоичный код номера вызываемого абонента, а на выводе 15 возникает единица, которая присутствует столько времени, сколько длится сигнал вызова (сколько держат нажатой кнопку на вызывающей радиостанции).
На элементах D2.1-D2.2 и диодах VD6-VD9 выполнено устройство идентификации вызова. В данном случае оно настроено на цифру «5» и при приходе сигнала вызова «5» на выходе D2.1 возникает логический ноль. Транзистор VT5 закрывается и запускает мультивибратор на элементах D2.3-D2.4. Импульсы с выхода этого мультивибратора через эмиттерный повторитель VT6 поступают на микродинамик В1 и из него раздается звук тона частоты около 600-800 Hz. Номер вызываемого абонента задается положением диодов VD6-VD9. Для этого нужно представить номер в виде двоичного числа, перенести мысленно этот код на выходы D1, зная, что вывод 11 - младший разряд, а вывод 14 - старший. Затем все выходы D1 на которых должны быть единицы соединить через диоды с выводом 1 D2.1 (диоды должны быть обращены анодом к выводу 1 D2.1). Далее, все выходы, на которых должны быть нули, соединить через диоды с выводами 5 и 6 D2.2 (диоды должны быть обращены к входам D2.2 катодами).
Например, для номера «1» нужно оставить диоды VD6, VD8, VD9 как на схеме, а диод VD7 перевернуть и подключить анодом к выводу 13 D1, а катодом к входам D2.2.
Если, услышав сигнал вызова, снять трубку, то переключатель S1 освободится и перейдет в противоположное показанному на схеме положение. Питание от тонального декодера отключится и подключится к УНЧ. Теперь можно слушать, что вам говорят и отвечать, переходя на передачу. В некоторых случаях нужно реагировать на любой вызов, для этого достаточно оставить трубку не закрепленной на корпусе радиостанции. S1 будет в противоположном, показанному на схеме, положении и все сигналы вызова будут поступать на УНЧ и воспроизводиться динамиком.
Сигнал вызова будет звучать громче, если для него использовать отдельный динамик, который подключить между верхним (по схеме) выводом R17 и общим минусом питания, а диод VD4 исключить.
Схема приемного тракта собрана на трех печатных платах. На одной тракт ВЧ-ПЧ, включающий в себя усилитель РЧ на транзисторе VT1 и тракт ПЧ на микросхеме А1. Низкочастотный усилитель на транзисторах VT2-VT4 собран на отдельной плате. И третья плата - тональный декодер и вызывное устройство на микросхемах D1 и D2.
Платы можно сделать, как при помощи персонального компьютера и лазерного принтера или «фотопозитива», так и «дедовским» способом, - перевести точки расположения отверстий на заготовку кернением, рассверлить, и нарисовать печатные дорожки нитрокраской лаком, но удобнее перманентным маркером. Потом, - травление в растворе хлорного железа
Катушки L1 и L2 намотаны на пластмассовых каркасах с ферритовыми сердечниками от модулей цветности телевизоров УС ЦТ. Сейчас это наиболее доступные и практически бесплатные каркасы.
Телевизоры данного «модельного ряда» часто оказываются выброшенными в самых неожиданных местах, а чтобы снять панель с модулем цветности и радиоканалом достаточно отвернуть всего два винта. Поэтому, если вы радиолюбитель, будет нелишним завести привычку не выходить из дома без отвертки. Кроме каркасов для контуров там есть и много другого полезного.
Катушка L1 содержит 6,5 витка провода ПЭВ 0,2-0,4. Катушка L2 - 8 витков того же провода.
Контур Т1, - готовый контур ПЧ на 455 kHz от импортного карманного приемника. Такие контура часто встречаются в продаже. Если такого контура нет, можно использовать самодельный. Для этого нужно намотать на таком же каркасе как L1 и L2 катушку из 90 витков провода ПЭВ 0,1-0,15 и включить параллельно ей конденсатор на 620-680 pF Желательно предварительно этот контур настроить на частоту около 455 kHz при помощи генератора, а окончательную настройку выполнить уже при налаживании приемного тракта.
Фильтр промежуточной частоты Q2 от карманного приемника импортного производства, на промежуточную частоту 455 kHz. Марка и тип фильтра не известен (в магазине просто написано - «фильтр на 455 кГц»). Где вход, а где выход тоже не обозначено. Попробовал и так и так, - никакой разницы, наверное он симметричный. Средний вывод общий, а крайние - вход и выход.
Кварцевый резонатор Q1 должен по частоте отличаться от резонатора передатчика на значение ПЧ - 455 kHz. Если таких резонаторов нет, но есть с разницей в 465 kHz, - нужно и фильтр ПЧ использовать на 465 kHz.
Интегральные стабилизаторы А2 и A3 можно заменить параметрическими стабилизаторами, состоящими из резистора и стабилитрона типа КС147, КС156.
Выходной каскад низкочастотного усилителя сделан на устаревших германиевых транзисторах МП35 и МП39. Транзистор МП35 можно заменить на МП36, МП37 или МП38, а транзистор МП39, - на МП40, МП41 или МП42. Желательно использовать пару транзисторов с одинаковыми буквенными индексами. Диод VD10 - германиевый типа Д9 с любой буквой
Налаживание следует начать с установки режима работы транзисторов УНЧ. Подключите к УНЧ питание и измерьте напряжение на эмиттерах VT3 и VT4. Здесь должна быть половина напряжения питания. При необходимости это напряжение можно установить подбором сопротивления резистора R14
Затем проверьте работоспособность усилителя, - прикоснитесь к базе VT2 отверткой и в динамике должен быть слышен фон переменного тока. А в состоянии покоя негромкое шипение.
Проверьте работоспособность гетеродина по наличию ВЧ напряжения на выводе 2 А1 (ВЧ-вольтметр или осциллограф подключайте к этому выводу через конденсатор емкостью не более 3 pF). Подстройке катушку L2 так, чтобы была устойчивая генерация.
При налаживании приемного тракта можно пользоваться передатчиком другой радиостанции как генератором сигналов. Унесите включенный передатчик с зафиксированной нажатой одной из кнопок тонального вызова и подключенной антенной, подальше. Отсоедините вывод 16 А1 от конденсаторов СЗ и С4 и подключите к нему отрезок монтажного провода длиной не более метра. Установить R5 и R13 в среднее положение. S1 - в положение, при котором подключен УНЧ. В динамике должен быть слышен сигнал вызова. Немного подстройте Т1 так, чтобы искажения были минимальными. Отнесите передатчик дальше и повторите подстройку.
Затем, отключите провод-антенну от вывода 16 А1 и подключите на базу VT1, а вывод 16 соедините с конденсаторами С3 и С4. Подстройте катушку L1 по максимальной дальности приема сигнала передатчика.
Экспериментируя с дальностью приема более точно подстройте L1, L2 и Т1.
Налаживания тонального декодера не требуется, - только установка диодов VD6-VD9 так, чтобы он реагировал на «свой» вызывной номер. Тон звука вызова можно подстроить подбором сопротивления резистора R24
Литература:
1. Андреев С. Приемный тракт на СВ-диапазон «Радиоконструктор» 08-2001.
2. Дистанционное управление по стандарту DTMF «Радиоконструктор» 03-2004
Агапов В.Н.
"Радиоконструктор" №7, 8, 10 2006г.
