Десять схем простейших радиопередатчиков

Радиопередающие устройства (рис. 13.1 — 13.5) могут быть получены путем простого объединения усилителя (или генератора) низкой частоты (УНЧ, ГНЧ) и генератора высокой частоты (ГВЧ).

Блок-схема передатчика с амплитудной модуляцией (AM), которую используют преимущественно в диапазонах длинных, средних и коротких волн, приведена на рис. 13.1. Выходной сигнал звуковой частоты, вырабатываемый УНЧ или ГНЧ, выделяется на сопротивлении нагрузки Rh, которое включено в цепь питания . Поскольку напряжение питания генератора ВЧ изменяется пропорционально сигналу звуковой частоты, амплитуда высокочастотного сигнала модулируется. В качестве ГВЧ может быть использован генератор, показанный на рис. 13.6. Точки А, В, С, D на схеме генератора соответствуют точкам его подключения на блок-схемах (рис. 13.1 — 13.5).

Рис. 13.1

Рис. 13.2

Один из способов получения амплитудной модуляции сигнала с использованием низкочастотного дросселя или обмотки выходного низкочастотного трансформатора показан на рис. 13.2. Использование индуктивностей, сопротивление которых переменному току возрастает с ростом частоты, позволяет увеличить глубину модуляции. Кроме того, повышается амплитуда высших частот звукового диапазона, что заметно повышает разборчивость сигнала при приеме.

При частотной модуляции (ЧМ), используемой обычно в диапазоне ультракоротких волн, осуществляется изменение частоты высокочастотного сигнала. Для получения частотно-мо-дулированного сигнала могут быть использованы схемы, представленные на рис. 13.3 и 13.4. В схеме передатчика (рис. 13.3) частотная модуляция высокочастотного сигнала происходит путем подачи сигнала звуковой частоты через конденсатор относительно небольшой емкости на базу или эмиттер транзистора ГВЧ. При этом изменяются межэлектродные емкости активного элемента (транзистора), и, следовательно, модулируется резонансная частота колебательного контура, определяющая частоту генерации. Строго говоря, при таком виде подачи модулирующего напряжения одновременно осуществляется и неглубокая амплитудная модуляция, поскольку напряжение на базе (или эмиттере) также изменяется пропорционально модулирующему сигналу.

Рис. 13.3

Частотную модуляцию «в чистом виде» можно получить, используя свойство варикапа, либо его аналога, изменять свою емкость от величины приложенного напряжения (рис. 13.4). В этой схеме включение/выключение модуляции осуществляется переключателем SA1. Потенциометр RA предназначен для проверки частотных границ перестройки генератора.

Амплитудную модуляцию высокочастотного сигнала можно получить, если включить ГВЧ вместо сопротивления нагрузки УНЧ (ГНЧ) (рис. 13.5). Конденсатор С предназначен для заземления по высокой частоте цепи питания ГВЧ.

Рис. 13.4

Рис. 13.5

Рис. 13.6

Помимо амплитудной и частотной модуляции сигнала для передачи данных, организации радиосвязи, довольно часто используют однополосную, реже фазовую и другие виды модуляции.

На рис. 13.7 — 13.16 приведены практические схемы микро-передающихустройств, работающих в УКВ-ЧМдиапазоне (66...74 или 88... 108 МГц). Мощность этих передатчиков невелика (от долей до единиц мВт), поэтому их излучение не мешает радио- и телевизионному приему. Расстояние, на котором можно обнаружить сигналы таких устройств (рис. 13.7 — 13.16), обычно не превышает нескольких метров. Заметим, что мощность гетеродинов — генераторов высокой частоты, используемых в любом радиоприемнике или телевизоре, зачастую превышает единицы мВт.

В конструкциях по рис. 13.7 — 13.10 и 13.12 использованы электретные микрофоны типа МКЭ-333 либо МКЭ-332, а также МКЭ-3, которые содержат встроенный предусилитель на полевом транзисторе. Вместо электретного микрофона может быть использован электромагнитный телефонный капсюль, подключаемый между точкой А и общим проводом (рис. 13.7, 13.9, 13.10 и 13.12) или шиной питания (рис. 13.8). В этом случае резистор R1 не обязателен. При замене микрофона амплитуда сигнала может снизиться, поэтому для увеличения усиления по НЧ желательно использовать составной транзистор, либо применять более чувствительный УНЧ (см. главы 4 и 5). В большинстве случаев (рис. 13.7 — 13.10 и 13.12) электретный микрофон можно заменить миниатюрным угольным (с подбором резистора R1).

Схема радиомикрофона конструкции Д. Волонцевича показана на рис. 13.7 [Рл 10/99-40]. При напряжении питания 3 В устройство потребляет ток 7 мА. Катушки индуктивности намотаны на оправке диаметром 6 мм проводом /73/7-0,5. L1 имеет 6 витков, a L2 — 4 витка. В качестве антенны использован отрезок монтажного провода длиной 70 см.

Рис. 13.7

УКВ-радиомикрофон А. Иванова, как две капли воды напоминает предыдущую конструкцию (рис. 13.7) [Рл 10/99-40]. Отличие заключается в том, что схема (рис. 13.8) как бы «перевернута» вверх ногами. Такое непривычное расположение рядом почти аналогичных схем позволяет приучить взгляд на «опознание» подобных друг другу конструкций. Схемы рис. 13.7 и 13.8 различаются в «электрическом» отношении способом подачи модулирующего напряжения: в первом случае оно подается на базу транзистора генератора; во втором — на эмиттер. Катушка индуктивности содержит 7 витков провода ПЭВ 0,7...0,8 мм и имеет внутренний диаметр 5 мм. Потребляемый устройством ток составляет 15...20 мА.

Рис. 13.8

Рис. 13.9

На рис. 13.9 дана схема радиомикрофона диапазона 66...74 МГц, в базовую цепь смещения которого в качестве управляемого резистора включен электретный микрофон [Рл 2/97-13]. Антенной является отрезок гибкого многожильного провода длиной 20...40 см. Потребляемый устройством ток около 1 мА.

Каскодное включение транзисторов использовано в схеме на рис. 13.10 [Рл 2/97-13]. При этом для сигналов низкой частоты нагрузкой транзистора VT2 является ВЧ генератор, выполненный на транзисторе VT1. В свою очередь, ток высокой частоты в эмит-терной цепи транзистора VT1 модулируется сигналом с каскада усиления низкочастотных сигналов, снимаемых с микрофона.

Рис. 13.10

Рис. 13.11

На рис. 13.11 приведена схема микропередатчика УКВ-ЧМ диапазона конструкции В. Иванова [Р 10/96-19]. Передатчик способен транслировать сигнал, снимаемый с УНЧ электропроигрывателя, магнитофона и других устройств. Амплитуда НЧ сигнала на входе в пределах 10...500 мВ. Катушка И без каркаса, имеет внутренний диаметр 4 мм и содержит 15 витков провода ПЭВ 0,5. Катушка L2 намотана поверх резистора R3 (МЛТ-0,5) и содержит 50... 100 витков тонкого изолированного провода.

На рис. 13.12 и 13.14 приведены практические схемы микропередатчиков на аналоге лямбда-диода. В качестве управляемого элемента использован прямосмещенный переход полупроводникового диода (светодиода). Частотная модуляция осуществляется за счет изменения его динамического сопротивления. Для высокочастотной составляющей емкостное сопротивление светодиода много ниже его омического сопротивления. Одновременно с выполнением функции управления частотой генерации, светодиод индицирует включенное состояние устройства и стабилизирует его рабочую точку.

Рис. 13.12

Рис. 13.13

Рис. 13.14

Для осуществления частотной модуляции в схеме (рис. 13.14) использован самодельный конденсаторный микрофон. Он выполнен в виде развернутого конденсатора с двумя плоскими неподвижными электродами, параллельно которым закреплена мембрана (тонкая фольга, металлизированная диэлектрическая пленка и т.п.), электрически изолированная от неподвижных электродов. Микрофон может быть собран в рамке фотослайда; его емкость составляет несколько пикофарад.

Для сравнения на рис. 13.13 приведена схема наипростейшего микропередающего устройства, выполненного на туннельном диоде со стабилизатором рабочей точки на германиевом диоде VD1 [Рл 9/91-22, 10/97-17]. Конструкция микрофона, аналогичная описанной выше, может быть использована в схеме на рис. 13.15. Параметры катушек индуктивности (колебательных контуров) могут быть перенесены с одной конструкции на другую.

Рис. 13.15

Рис. 13.16

В схемах (рис. 13.9, 13.10, 13.13, 13.15) для УКВ диапазона (66...74 МГц) использованы бескаркасные катушки индуктивности, имеющие внутренний диаметр 4 мм и содержащие 5...6 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,56 мм. Шаг намотки 1,5 мм. Рабочая частота генерации устанавливается сближением/раз-движением витков катушки, подбором числа и диаметра ее витков, а также емкости конденсатора колебательного контура. Корпус электретного микрофона соединен с общим проводом. Прием высокочастотных сигналов возможен на портативный ЧМ-приемник.

Для создания видеопередатчика (беспроводной передачи видеосигнала с видеомагнитофона на телевизор) может быть использована схема Г. Романа [Рл 3/99-8]. Колебательный контур L1C2 (рис. 13.16) настраивают на частоту одного из свободных от телевизионного вещания каналов.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год