Как работает СВ-радиостанция на К174ХА42А. Какие преимущества дает использование этой микросхемы. Каковы технические характеристики устройства. Как устроены приемный и передающий тракты радиостанции. Какие особенности имеет схема и конструкция антенны.
Принцип работы СВ-радиостанции на микросхеме К174ХА42А
Рассматриваемая радиостанция работает в СВ диапазоне на частоте 27 МГц. Ее ключевой особенностью является применение современной микросхемы К174ХА42А, которая позволяет реализовать ряд преимуществ:
- Использование одинаковых кварцевых резонаторов для гетеродина приемника и задающего генератора передатчика
- Работа в узкополосном режиме с низкой промежуточной частотой около 5 кГц
- Отсутствие необходимости в сложных контурах промежуточной частоты
- Компактность конструкции
Микросхема К174ХА42А содержит полный ЧМ тракт, что позволяет значительно упростить схему радиостанции. Как это работает? Входной сигнал с антенны поступает непосредственно на вход усилителя радиочастоты микросхемы. Гетеродин на отдельном транзисторе формирует опорную частоту, стабилизированную кварцевым резонатором. В результате смешения частот образуется низкая промежуточная частота около 3 кГц, которая обрабатывается встроенными в микросхему активными RC-фильтрами и частотным демодулятором.
Технические характеристики СВ-радиостанции
Каковы основные параметры рассматриваемой радиостанции? Вот ее ключевые технические характеристики:
- Выходная мощность передатчика: 420 мВт (при напряжении питания 6В и нагрузке 50 Ом)
- Тип модуляции: частотная, с девиацией 2,5 кГц
- Потребляемый ток в режиме приема: не более 12 мА
- Потребляемый ток в режиме передачи: не более 120 мА
- Чувствительность приемного тракта: не хуже 6 мкВ (при отношении сигнал/шум 3:1)
- Выходная мощность усилителя звуковой частоты: 0,1 Вт
Эти характеристики показывают, что радиостанция обладает хорошей энергоэффективностью и достаточной для своего класса чувствительностью приемника. Низкое энергопотребление в режиме приема позволяет длительно работать от автономных источников питания.
Особенности приемного тракта радиостанции
Как устроен приемный тракт радиостанции на К174ХА42А? Рассмотрим его основные элементы:
- Входной каскад: сигнал с антенны поступает непосредственно на вход УРЧ микросхемы через конденсатор С1. Входной контур отсутствует из-за малой разницы частот прямого и зеркального каналов.
- Гетеродин: выполнен на отдельном транзисторе VT1. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1.
- Смеситель и УПЧ: реализованы внутри микросхемы К174ХА42А. Используются активные RC-фильтры на основе операционных усилителей.
- Частотный демодулятор: также входит в состав микросхемы А1.
- Усилитель НЧ: выполнен на части микросхемы А2 (К174ХА10).
Важной особенностью является отсутствие традиционных контуров промежуточной частоты и пьезокерамических фильтров. Это значительно упрощает настройку устройства. Единственным намоточным элементом в высокочастотной части является катушка гетеродина.
Конструкция передающего тракта
Какие основные узлы входят в состав передатчика радиостанции? Передающий тракт включает следующие элементы:
- Микрофонный усилитель с генератором тонального вызова (на операционном усилителе А1)
- Частотный модулятор на варикапе VD1
- Задающий генератор на транзисторе VT1 с кварцевой стабилизацией частоты
- Выходной усилитель мощности на транзисторе VT2
- Согласующий П-контур на выходе
Как работает модуляция в передатчике? Низкочастотный сигнал с микрофонного усилителя поступает на варикап VD1, включенный в цепь кварцевого резонатора задающего генератора. Это приводит к частотной модуляции выходного сигнала. Уровень девиации устанавливается подстроечным резистором R9.
Особенности работы выходного каскада
Выходной транзистор VT2 работает в режиме класса С без начального смещения на базе. Почему выбран такой режим? Это обеспечивает высокий КПД усилителя и автоматическое запирание транзистора при отсутствии возбуждения от задающего генератора. В результате передатчик полностью выключается при переходе в режим приема, что снижает энергопотребление.
Антенна радиостанции: конструкция и особенности
Какую антенну использует рассматриваемая радиостанция? Для работы в СВ диапазоне применяется компактная спиральная антенна со следующими параметрами:
- Основа: отрезок внутренней изоляции коаксиального кабеля диаметром 9 мм и длиной 250 мм
- Намотка: 80 витков провода ПЭВ 0,31 виток к витку от разъема, далее равномерно по остатку длины
- Защитное покрытие: эластичный кембрик
Почему выбрана именно такая конструкция? Спиральная антенна позволяет получить приемлемые характеристики при малых габаритах, что важно для портативной радиостанции. Плотная намотка в начале обеспечивает хорошее согласование с выходным каскадом передатчика.
Настройка и регулировка радиостанции
Как правильно настроить радиостанцию на К174ХА42А? Процесс настройки включает следующие основные этапы:
- Настройка приемного тракта:
- Подбор резисторов R1 и R3 для получения напряжения -0,2 В на отводе катушки L1
- Подстройка конденсатора С13 для достижения максимальной чувствительности
- Настройка передатчика:
- Регулировка уровня девиации частоты резистором R9
- Настройка выходного П-контура на максимальную выходную мощность
Важно отметить, что благодаря применению микросхемы К174ХА42А и кварцевой стабилизации частоты, настройка радиостанции значительно упрощается по сравнению с классическими конструкциями.
Применение микросхемы К174ХА42 в других устройствах
Можно ли использовать микросхему К174ХА42 в других радиоэлектронных устройствах? Да, эта микросхема находит применение в различных конструкциях, например:
- Приемники систем радиоуправления
- Устройства радиосигнализации
- Простые ЧМ приемники
- Тракты промежуточной частоты в более сложных приемниках
Универсальность микросхемы К174ХА42 обусловлена возможностью ее работы как в широкополосном режиме (для приема ЧМ вещания), так и в узкополосном режиме для связной аппаратуры. Это позволяет создавать на ее основе разнообразные радиоприемные устройства с минимальным количеством внешних компонентов.
Преимущества использования К174ХА42 в приемниках радиоуправления
Почему микросхема К174ХА42 хорошо подходит для систем радиоуправления? Вот ключевые преимущества:
- Высокая чувствительность при малых габаритах устройства
- Простота настройки благодаря отсутствию сложных контуров ПЧ
- Возможность работы с низкой промежуточной частотой (около 5 кГц)
- Наличие встроенной системы АРУ и частотного детектора
- Низкое энергопотребление
Эти факторы позволяют создавать компактные и надежные приемники для различных систем дистанционного управления, от игрушек до более серьезных применений.
Схема СВ-радиостанции на К174ХА42А » Схемы электронных устройств
| Схема СВ-радиостанции на К174ХА42А | |
| Радиостанция работает на одном из каналов СВ диапазона 27 мгц. Имеет кварцевую стабилизацию частот приемника и передатчика. Применение современной микросхемы К174ХА42, включенной по схеме для работы в узкополосном режиме, позволяет отказаться от пар кварцевых резонаторов, имеющих разницу в частотах на величину промежуточной частоты приемника и использовать одинаковые резонаторы для гетеродина приемника и задающего генератора передатчика. Это стало возможным благодаря тому, что микросхема К174ХА42 содержит полный ЧМ тракт, работающий с низкой ПЧ, которая в узкополосном режиме составляет не более 5 кгц, фактически сопоставима с полосой узкополосного ЧМ сигнала. 1. Выходная мощность передатчика на нагрузке 50 ом при напряжении питания 6В. Принципиальная схема приемного тракта показана на рисунке 1. Сигнал от антенны поступает непосредственно на вход УРЧ микросхемы через конденсатор С1. Входной контур отсутствует, при столь низкой разницей в частотах прямого и зеркального канала, в нет практической необходимости. Гетеродин сделан на транзисторе VT1. Его частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1. Резонатор используется точно такой как в задающем генераторе передатчика (на 27,12 мгц). Последовательно с ним включен подстроенный конденсатор С13, который позволяет сдвинуть частоту резонанса резонатора на несколько килогерц, таким образом обеспечив получение ПЧ около 3 кгц в результате смешения частоты входного сигнала и частоты гетеродина. Усилитель ПЧ микросхемы имеет активные RC фильтры на основе операционных усилителей, в результате нет ни одного контура ПЧ или пъезокерамических фильтров. Низкочастотное напряжение с выхода частотного демодулятора микросхемы А1 поступает на её предварительный УЗЧ с системой шумопонижения и снимается с R2 — нагрузочного резистора этого усилителя Регулировка порога системы шумопонижения не предусмотрена. Таким образом весь ВЧ-ПЧ тракт радиостанции имеет только один намоточный элемент — гетеродинный контур. Низкочастотный усилитель сделан на части микросхемы А2 — К174ХА10. Схема передатчика Микрофонный усилитель собран на ОУ А1. Для вызова кнопкой S1 включается цепь ПОС R2C1, которая переводит ОУ в режим генерации. С выхода ОУ низкочастотный сигнал поступает на модулятор, роль которого выполняет варикап VD1, включенный в цепь сдвига частоты резонанса резонатора Q1. Задающий генератор сделан на транзисторе VT1. На него питание поступает от двух цепей непосредственно от источника питания в его коллекторную цепь, и от переключателя «прием-передача» в его базовую цепь. В результате при приеме питание с генератора не снимается, снимается только напряжение смещения с базы транзистора VT1, транзистор закрывается, генерация срывается и задающий генератор не потребляет ток, получается выключенным. В коллекторной цепи VT1 включен контур, настроенный на частоту несущей канала. Выходной каскад на VT2 работает без смещения на базе (класс С), в результате он работает только тогда, когда на его базу поступает переменное напряжение от задающего генератора, а в остальное время транзистор закрыт В результате оба каскада блокируются при снятии напряжения смещения с базы транзистора задающего генератора и передатчик полностью выключается. Усиленный сигнал выделяется на коллекторном дросселе L4. Из всего комплекса частот на этом дросселе, частота несущей выделяется двухзвенным П-образным контуром на L5 С12 С13 С14 L6 С15, который подавляет гармоники и согласует волновое сопротивление антенны с выходным сопротивлением передатчика. Схема соединений Резонаторы могут быть на частоту любого канала диапазона 27 МГц или даже на половину этой частоты, например на 13,5 МГц (тогда гетеродин и задающий генератор будут работать на второй гармонике резонатора). Контурная катушка гетеродина приемника намотана на каркасе от СМРК телевизоров УСЦТ, каркас имеет диаметр 5 мм и содержит подстроечный ферритовый сердечник диаметром 2,5 мм, и еще имеет экран (экран нужно соединить с общим проводом). Катушка L1 приемника содержит 6 витков ПЭВ 0,31, отвод сделан от 1-го витка. Катушки L1 и L3 передатчика имеют такие же каркасы как L1 приемника. Они содержат, соответственно 18 и 4 витка ПЭВ 0,31. Катушки L2. L5 и L6 — безкаркасные, они наматываются на винтах М3, которые после завершения намотки из них вывинчиваются. 12 содержит 9 витков. L5 — 7 витков, L6 — 9 витков провода ПЭВ 0,31. Дроссель L4 намотан на ферритовом кольце К7Х4Х2 из феррита 50 ВЧ, содержит 15 витков ПЭВ 0,31. Антенна — спиральная Намотка на отрезке внутренней изоляции коаксиального кабеля диаметром 9 мм и длиной 250 мм. Содержит начиная от разъема 80 витков ПЭВ 0.31 виток к витку, и далее равномерно по остатку длины. Затем натягивается эластичный кембрик. При настройке приемника нужно подобрать R1 и R3 (рисунок 1) таким образом, чтобы ВЧ напряжение на отводе L1 было -0.2В. Наибольшая чувствительность — подстройкой С13. | |
………………….. 420 мет.
Решить все эти задачи позволяет использование современных микросхем типа К174ХА42 или КС1066ХА1, заключающие в себе полный ЧМ тракт от РЧ до НЧ, который, в зависимости от навесных элементов может работать как УКВ ЧМ радиовещательный тракт или как узкополосной ЧМ тракт связной аппаратуры. Это дает возможность строить на основе этих микросхем очень простые в настройке тракты для радиоуправления или систем радиосигнализации.
В результате при поступлении сигнала с выхода микросхемы А1 напряжение на прямом входе изменяется соответственно изменению сигнала, при этом благодаря большой емкости С18 напряжение на инверсном входе остается на прежнем уровне (время цепи R6C18 значительно больше длительности входных импульсов).
