Схема простого радиотелефона 40-48мГц

Начиная работу над этим радиотелефоном, мной была поставлена задача создать простую в построении и надежную в работе конструкцию. В результате был создан простой и экономичный радиотелефон, состоящий из телефон-трубки и базового блока, подключаемого к телефонной линии. Дуплексная связь между ними осуществляется в диапазоне 40...48 МГц на расстоянии до 300 метров в городских условиях, что позволяет настроить радиотелефон с помощью УКВ-приемника, описание которого опубликовано в [4]. Схема отличается крайней простотой и высокой надежностью, не содержит дефицитных деталей, проста в изготовлении и наладке. Данная схема является продолжением предыдущей версии простого радиотелефона [1]. Основное отличие - кварцевая стабилизация частоты и повышенная мощность передающего тракта. Эти доработки позволили создать простейший радиотелефон, не уступающий по своим характеристикам некоторым промышленным изделиям.

Технические характеристики радиотелефона

Радиус действия, м..................................................... 200...300

Частота приемного и передающего тракта, МГц..........40...48

Разнос по частоте не менее, МГц..........................................3

Чувствительность приемного тракта, мкВ........................3...5

Мощность передающего тракта не более, мВт...................20

Режим работы........................................................дуплексный

Модуляция............................................................................ ЧМ

Стабилизация частоты..............................................кварцевая

Девиация частоты, кГц..........................................................10

Модуляция управляющего сигнала.....................................AM

Глубина модуляции управляющего сигнала, %..................100

Ток потребления трубки не более, мА..................................30

Ток потребления базы в дежурном режиме, мА...............6...8

Напряжение питания трубки и базы, В...................................5

Антенна трубки телескопическая, см...........................30...50

Антенна базы телескопическая, см ...................................100

Принцип работы радиотелефона

Алгоритм работы радиотелефона полностью соответствует алгоритму работы обычного телефона.

Структурные схемы трубки и базы приведены на рис. 1 и рис. 2. В основу работы радиотелефона положен метод прерывания несущей частоты задающего генератора. Принципиальная электрическая схема трубки приведена на рис. 3, а базы - на рис. 4. В дежурном режиме в базе работает только приемник на микросхеме DA1. При поступлении сигнала вызова по телефонной линии срабатывает вызывное устройство в базе на транзисторе ѴТЗ, работающее на резонансе пьезоизлучателя ЗП.

При включении трубки передатчик на транзисторах ѴТ1 ...ѴТ2 излучает несущую частоту, которая принимается приемником базы на микросхеме DA1. На наличие несущей частоты реагирует система бесшумной настройки БШН приемника базы, которая открывает ключ на микросхеме DA2, включая передатчик базы на транзисторах ѴТ1 ...ѴТ2. Так происходит занятие телефонной линии. В таком состоянии она находится, пока включена трубка. В базовом блоке стабилизатором напряжения передатчика и одновременно индикатором занятой линии служат светодиод VD1 и стабилитрон VD2. Передатчик базы.запитывается полностью от телефонной линии, что упрощает конструкцию радиотелефона, делая ее более экономичной.

При передаче информации промодулированный усилителем на микросхеме DA2, ВЧ-сигнал от передатчика трубки на транзисторах ѴТ1...ѴТ2 поступает в эфир. Приемник базы на микросхеме DA1 принимает его и преобразует в НЧ-сигнал, который через открытый ключ на микросхеме DA2, выполняющий роль усилителя, поступает в телефонную линию.

Рис. 1. Структурная схема трубки

Рис. 2. Структурная схема базы

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема трубки

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема базы

Приемник трубки на микросхеме DA1 принимает ВЧ-сигнал, поступающий от передатчика базы на транзисторах ѴТ1 ...ѴТ2, который модулируется напряжением телефонной линии. Такое включение передатчика базы позволило достичь требуемой девиации частоты без дополнительного модулирующего усилителя. Затем обработанный НЧ-сигнал поступает на сдвоенный усилитель на микросхеме DA2. Таким образом, система готова работать в дуплексном режиме. Для работы передатчика и приемника на одну антенну, чтобы при этом сигнал передатчика не влиял на свой приемник, в трубке и базе радиотелефона используются фильтр-пробки С22, L6 и С15, L3 и избирательные контуры С14, L3 и С13, L2.

При наборе номера с выхода номеронабирателя трубки на микросхеме DD1 импульсы набора прерывают несущую частоту передатчика трубки на транзисторах ѴТ1 ...ѴТ2 на число раз, соответствующее набираемой цифре. Тем самым осуществляется 100% амплитудная модуляция управляющего сигнала. Столько же раз при отсутствии несущей частоты реагирует система БШН приемника базы на микросхеме DA1, которая запирает ключ на микросхеме DA2, отключая передатчик базы на транзисторах ѴТ1 ...ѴТ2 от телефонной линии. Таким образом, формируются импульсы набора номера. По аналогичному алгоритму происходит сброс телефонной линии, который осуществляется клавишей “#”. Повторный набор номера осуществляется клавишей “*”

Настройка радиотелефона

Настройка передатчика трубки сводится к настройке контура L5, С23 на вторую гармонику кварцевого резонатора, при этом несущая частота должна попадать в свободный участок диапазона 40...48 МГц. Определить это можно по образцовому приемнику, имеющему диапазон 40...48 МГц [4]. Подстройкой R7 выбирают оптимальный режим работы модуляции передатчика трубки, а подстройкой R5 выбирают оптимальный режим работы передатчика по максимальной дальности. При этом потребляемый передатчиком трубки ток должен быть около 20 мА.

Затем настраивают приемник базового блока на частоту передатчика трубки подстройкой L1, а подстройкой R1 добиваются надежного занятия телефонной линии и уверенного набора номера. При этом напряжение линии в занятом состоянии должно составлять 5...10 В.

Аналогично настраивают передатчик базы при занятой линии по образцовому приемнику. Настраивают контур L7, С22 на вторую гармонику кварцевого резонатора, при этом несущая частота передатчика базы должна попадать в свободный участок диапазона 40...48 МГц. Подстройкой R2 выбирают оптимальный режим модуляции передатчика базы, а подстройкой R5 - оптимальный режим работы передатчика по максимальной дальности. При этом потребляемый передатчиком базы ток должен быть около 20 мА. Так как радиотелефон работает в дуплексном режиме, между радиоканалами должен быть разнос частот не менее 3 МГц.

Аналогично настраивают приемник трубки на частоту передатчика базы, подстройкой L1. В базовом блоке подстройкой R1 добиваются уверенного прохождения НЧ-сигнала в телефонную линию, не заглушая при этом сигнал, принимаемый с линии.

Теперь в трубке подключают фильтр-пробку и подстройкой L6 настраивают ее по минимальному проникновению сигнала от передатчика на приемник трубки. Аналогично подключают фильтр-пробку в базе и настраивают ее подстройкой L3. Подстройкой избирательных контуров L3 в трубке и L2 в базе радиотелефона добиваются лучшей чувствительности приемника. Антенны трубки и базы настраиваются на рабочие частоты подстройкой удлиняющих катушек L7 и L8. Желаемую громкость трубки выбирают подстройкой R3. Элементы, помеченные (*), подбираются при регулировке. На этом настройку радиотелефона можно считать законченной.

Детали и конструкция

Корпусом трубки может служить простейший телефон-трубка китайского или отечественного производства, а корпусом базы - подходящего размера корпус от телефона. Чтобы исключить самовозбуждение радиотелефона и уменьшить паразитные связи, необходимо оптимально расположить радиоэлементы на печатной плате. При этом передатчики трубки и базы желательно экранировать. Диапазон рабочих частот выбран 40...48 МГц, чтобы не засорять эфир теле- и радиоприемников и при этом использовать доступные для радиолюбителей кварцы. Но при желании можно настроить этот радиотелефон вне этого диапазона, так как микросхема TDA7021 сохраняет свою работоспособность в диапазоне 30...160 МГц.

Кварцевые резонаторы лучше использовать импортные высококачественные на частоты 20...24 МГц (если они будут возбуждаться на второй гармонике). На более высоких гармониках кварц возбуждать не следует, так как с ростом гармоники падает мощность передатчика. Надо обратить внимание на то, что для этой схемы подойдут кварцы только с номиналами основной частоты, а не частоты механической гармоники.

Микросхему TDA7021, в крайнем случае, можно заменить ее отечественным аналогом - ИМС К174ХА34. Но следует заметить, что не все отечественные экземпляры могут работать в таком диапазоне. Микросхему LM358 можно заменить на ее отечественный аналог - ИМС К1040УД1 Вместо микросхемы К1008ВЖ1 подойдут і акие микросхемы номеронабирателя, как К1008ВЖ5, К1008ВЖ7 и другие, но с соответствующей схемой включения. Микросхема КР1014КТ1 подойдет с любым буквенным индексом. Транзистор КТ368 можно заменить на любой ВЧ-транзистор с граничной частотой не менее 300 МГц. Транзистор КТ315 можно заменить на любой НЧ-транзистор. Диоды КД503 можно заменить на КД522 и другие. Дроссели используются любые индуктивностью 20 мкГн. Все катушки содержа! 8...10 витков провода марки ПЭВ диаметром 0,6 мм на каркасе диаметром 5 мм с латунным подстроечником, у некоторых из них имеется отвод от середины. Удлиняющие катушки подбирают экспериментально, так как количество их витков зависит от длины применяемых антенн. Микрофон МКЭ-84 можно заменить любым электретным, при этом изменится лишь схема включения. Телефонный капсюль можно использовать любой с сопротивлением катушки 16...64 Ом. Пьезоизлучатель в базе радиотелефона можно использовать от любого импортного телефона. В качестве источника питания трубки радиотелефона лучше использовать аккумуляторы на напряжение 4,8 В. Для приемника базы можно использовать блок питания на 3...5 В или аккумуляторы на это же напряжение, так как приемник потребляет сравнительно малый ток.

Печатные платы трубки (рис. 5) и базы (рис. 6) нужно изготавливать с соблюдением особенностей построения ВЧ-устройств, так как это в большей степени влияет на работоспособность конструкции в целом. Чтобы исключить самовозбуждение устройства и уменьшить паразитные связи, необходимо оптимально расположить радиоэлементы на печатной плате, как показано на рисунке. При этом все контуры устройства должны быть экранированы.

К недостаткам этой конструкции можно отнести лишь отсутствие вызывного сигнала на трубке радиотелефона в дежурном режиме и ограниченный радиус действия. Для увеличения дальности этого радиотелефона до 5...10 км необходимо увеличить чувствительность приемного тракта и мощность передающего тракта трубки и базы Увеличение чувствительности трубки и базы достигается добавлением усилителей ВЧ-сигнала, а увеличение мощности - добавлением выходных усилителей мощности, работающих с высоким КПД в режиме класса “С”. Для работы передатчика и приемника на одну антенну, чтобы при этом сигнал передатчика не влиял на свой приемник, в радиотелефоне используют фильтр пробки и избирательные контуры, а также ограничительные диоды.

Надо заметить, что в данной версии была достигнута максимальная мощность передатчика базы при ограниченной мощности телефонной линии. Поэтому при построении более мощного передатчика в базе необходимо запитывать его от блока питания. Для этого используют оптронную развязку, где передатчик базы согласуют с телефонной линией. Прием вызывного сигнала на трубке реализуют с помощью бесшумной настройки “БШН” приемника, а также используют оптронную развязку с телефонной линией. Количество витков катушек в принципиальной схеме указано ориентировочно, так как индуктивность их зависит от многих факторов, поэтому подбора витков не избежать.

Рис. 5. Печатная плата трубки

Рис. 6. Печатная плата базы

Мной были собраны несколько таких конструкций, которые при работе показали отличные результаты. При этом уверенная связь в городских условиях составляла до 300 метров, а стабильность частоты передающего тракта радиотелефона не уступала промышленным изделиям. Несмотря на простоту конструкции, я рекомендую ее для повторения радиолюбителям, имеющим хоть какой-то опыт в изготовлении и настройке приемных и передающих устройств, а также знающих принцип работы телефонной техники.

Литература

1. Шумилов А. Простой радиотелефон // Радиолюбитель. 2001. №7.

2. Шумилов А. Возвращаясь к напечатанному // Радиолюбитель. 2001. №9.

3. Шумилов А. Простой радиотелефон VER 1.0 // Радиолюбитель. 2002. №1.

4. Шумилов А. УКВ-приемник с расширенным диапазоном // Радиолюбитель. 2002. №3.

5. Шумилов А. Простой радиотелефон Ѵег 2.0 // Радиолюбитель. 2002. №5.

6. Шумилов А. Возвращаясь к напечатанному // Радиолюбитель. 2002. №6.

7. Шумилов А. Простой радиотелефон VER 2.1 // Радиолюбитель. 2002. №9.

8. Шумилов А. Универсальная радиосигнализация // Радиолюбитель. 2003. №2.

9. Шумилов А. Стерео приемник с цифровой шкалой// Радиолюбитель. 2003. №5.

10. Шумилов А. Радиопейджер // Радиолюбитель. 2003. №12.

11. Шумилов А. Дуплексное радиоперег оворное устройство // Радиолюбитель. 2004. №2.

Автор статьи - А. Шумилов. Статья опубликована в РЛ, №5,2002 г.; №8,2004 г.