Схема передатчика. FM передатчик на транзисторах: схема, принцип работы и применение

Как работает простой FM передатчик на двух транзисторах. Какие компоненты нужны для его сборки. Для чего применяются FM передатчики малой мощности. Каковы преимущества и недостатки таких устройств.

Принцип работы FM передатчика на транзисторах

FM передатчик на транзисторах работает по следующему принципу:

• Первый транзистор выполняет роль генератора высокочастотных колебаний. Частота задается LC-контуром из катушки индуктивности и конденсатора.
• Микрофон преобразует звук в электрический сигнал, который подается на базу первого транзистора.
• Звуковой сигнал вызывает изменение емкости перехода транзистора, что приводит к частотной модуляции ВЧ-сигнала.
• Второй транзистор работает как усилитель мощности, повышая амплитуду модулированного сигнала.
• С выхода усилителя сигнал поступает на антенну и излучается в эфир.

Основные компоненты схемы

Для сборки простейшего FM передатчика понадобятся следующие компоненты:

• Два транзистора 2N3904
• Электретный микрофон
• Катушка индуктивности (5-10 витков провода)
• Подстроечный конденсатор 5-45 пФ
• Резисторы и конденсаторы по схеме
• Источник питания 3-9В
• Антенна (отрезок провода 20-30 см)

Как собрать и настроить FM передатчик

Порядок сборки и настройки передатчика:

1. Соберите схему на макетной плате, следуя принципиальной схеме.
2. Подключите источник питания 3-9В.
3. Растяните витки катушки на расстояние 1-2 мм друг от друга.
4. Включите FM приемник и настройте его на свободный участок диапазона 88-108 МГц.
5. Вращая подстроечный конденсатор, добейтесь приема сигнала передатчика.
6. Произнесите что-нибудь в микрофон и убедитесь, что звук слышен в приемнике.

Применение FM передатчиков малой мощности

FM передатчики небольшой мощности находят применение в следующих областях:

• Беспроводная передача звука с плееров, смартфонов на автомобильные и домашние FM приемники
• Создание мини-радиостанций ограниченного радиуса действия
• Системы беспроводных микрофонов
• Игрушки и электронные устройства с радиоуправлением
• Беспроводные системы охраны и сигнализации

Преимущества FM передатчиков на транзисторах

Основные достоинства простых FM передатчиков:

• Простота конструкции и низкая стоимость
• Компактные размеры
• Возможность работы от батарейного питания
• Достаточно высокое качество передачи звука
• Приемлемый радиус действия (до 100-300 м)

Недостатки и ограничения

Среди недостатков можно отметить:

• Нестабильность частоты без кварцевой стабилизации
• Необходимость перенастройки при смене температуры
• Невысокая выходная мощность
• Ограниченные возможности по модуляции сигнала
• Законодательные ограничения на использование радиопередатчиков

Законодательные ограничения

При использовании FM передатчиков необходимо учитывать законодательные ограничения:

• Во многих странах требуется получение разрешения на эксплуатацию радиопередатчиков
• Существуют ограничения по выходной мощности и дальности действия
• Запрещено создавать помехи лицензированным радиостанциям
• Нельзя использовать частоты специальных служб

Перед использованием FM передатчика рекомендуется ознакомиться с действующим законодательством в области связи.

Как увеличить дальность действия

Для увеличения радиуса действия FM передатчика можно применить следующие методы:

• Увеличить напряжение питания до 9-12В
• Использовать более мощный выходной транзистор
• Добавить дополнительный каскад усиления
• Применить более эффективную антенну
• Оптимизировать согласование выхода с антенной

Однако при увеличении мощности важно не выйти за рамки разрешенных значений.

Вопросы по теме

Какой радиус действия у простого FM передатчика на транзисторах?

Типичный радиус действия простого FM передатчика на транзисторах составляет 50-300 метров на открытой местности. В помещениях дальность обычно не превышает 20-50 метров.

Можно ли использовать FM передатчик для прослушивания музыки в машине?

Да, FM передатчики часто используются для беспроводной передачи звука с телефонов и плееров на автомобильные FM-приемники. Это удобный способ слушать музыку в машинах без AUX или Bluetooth.

Требуется ли лицензия на использование FM передатчика малой мощности?

В большинстве стран маломощные FM передатчики (до 10 мВт) можно использовать без лицензии. Однако точные правила различаются в разных странах, поэтому рекомендуется уточнить местное законодательство.

Как настроить частоту FM передатчика?

Частота настраивается регулировкой подстроечного конденсатора в колебательном контуре. Вращая его, нужно добиться приема сигнала на FM приемнике на желаемой частоте в диапазоне 88-108 МГц.

Какое максимальное расстояние может покрыть FM передатчик?

Максимальная дальность действия маломощных FM передатчиков обычно не превышает 500-1000 метров даже в идеальных условиях. Для большего радиуса требуются более мощные профессиональные передатчики.

Схема простейшего передатчика » Паятель.Ру

Категория: Передатчики

Этот простой передатчик позволяет услышать слова, произнесенные в одной комнате из радиоприемника , стоящего в другой комнате. Схема показана на рисунке. На транзисторе VT1 сделан генератор высокой частоты. В простейшем случае генератор представляет собой усилитель, между входом и выходом которого имеется положительная связь.

То есть усиленный сигнал с выхода поступает снова на вход усилителя и еще усиливается, затем снова на вход и так пока включено питание. Усиливать сигнал до бесконечности усилитель не может, поэтому уровень сигнала на его выходе остается максимальным и постоянным.

В этой схеме усилитель с общей базой на VT1, на его выходе включен контур настроенный на частоту УКВ ЧМ диапазона — L1 С4 С5. С части этого контура (с точки соединения С4 и С5) сигнал поступает на вход усилителя на его эмиттер. В результате в контуре все время есть переменное напряжение с частотой УКВ ЧМ диапазона.

Часть этого сигнала через С6 поступает в антенну А сделанную из куска провода длиной около метра. Вокруг этого провода возникает переменное электрическое поле, которое в виде радиоволн распространяется в пространстве. Эти радиоволны можно принять на радиоприемник с УКВ ЧМ диапазоном.

Для того, чтобы вместе с радиоволнами передать звуковые колебания используется частотная модуляция, то есть частота колебаний в катушке L1 должна изменяться в такт с речью.

Низкочастотное напряжение с выхода микрофона M1 поступает на диод VD14, включенный в обратном направлении. Диоды включенные таким образом имеют свойство изменять свою емкость под действием обратного напряжения.

Так как напряжение на диоде изменяется в таю с речью, то и его емкость изменяет таким-же образом. Этот диод подключен к контуру через конденсатор С2 и в результате при разговоре перед микрофоном общая емкость контура изменяется в такт с речью, а значит изменяется в такт с речью и частота колебаний на выходе передатчика, и длина передаваемых радиоволн.

Все детали можно использовать с любыми буквенными индексами. Микрофон M1 — электретный с внутренним усилителем — МКЭ-3 от кассетных магнитофонов или электронных телефонных аппаратов Монтаж сделайте объемный, и поместите собранную схему в пластмассовую коробку, например мыльницу. Питается от плоской батареи 4,5V.

Катушка L1 не имеет каркаса. Её можно намотать на граненном карандаше стандартного размера — всего 8 витков виток к витку провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,3-0,45 мм. После намотки и лужения выводов карандаш из катушки выньте.

Настройка

Настройка очень проста, если нет ошибок в монтаже. Подключите к схеме антенну (любой провод длиной около метра) и питание, затем расположите микрофон перед источником звука, например перед негромко включенным магнитофоном. Возьмите радиоприемник на УКВ ЧМ диапазон 64-73 Мгц и поднесите его на расстояние 1-2 метра от антенны передатчика.

Включите УКВ диапазон и ручкой настройки поймайте сигнал своего передатчика. Если это не удается немного растяните или сожмите катушку L1 и попробуйте снова. Затем когда сигнал поймали удаляйтесь с радиоприемником (подстраивая его ручкой настройки) от передатчика. Дальность зависит и от чувствительности приемника, обычно около 10-15 метров.

31.Структурная схема передатчиков

Назначение и структурная схема радиопередатчика

Классифицируют по 5 основным признакам:

Назначению, объекту использования, диапазону частот, мощности и виду излучения.

1. Назначение РПД тесно связано с видом передаваемой информации, в этом плане различают: радиосвязные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радиотелеметрические, радионавигационные и т.д.

2. Радиопередатчики бывают наземные стационарные, самолетные, спутниковые, носимые, мобильные (т.е. устанавливается на авто) и т.д.

3. По диапазону: сверхдлинные, длинные, средневолновые, коротковолновые, ультракоротковолновые и т. д. Первые 6 диапазонов – ВЧ, последующие 3 – СВЧ, границей является 300 МГц.

4. Малой мощности до 10 Вт

Средней до 500 Вт

Большой до 10 кВт

Сверхбольшой выше 10 кВт.

5. По виду излучения РПД делятся на работающие в непрерывном и импульсном режиме.

РПД представляет собой сборку из отдельных каскадов и блоков. К наиболее важным относятся:

1. автогенератор или генератор с самовозбуждением, является источником ВЧ и СВЧ. В зависимости от стабилизации частоты различают кварцевые или бескварцевые;

2. генератор с внешним или независимым возбуждением является усилителем ВЧ или СВЧ сигнала по мощности. В зависимости от ПП различают узко и широкополосные генераторы.

3. Умножитель частоты;

4. Преобразователь частоты, предназначен для смещения частоты колебаний на требуемую частоту;

5. Делитель частоты;

6. Частотный модулятор, предназначен для фазовой модуляции;

7. Фазовый модулятор;

8. Фильтры, для пропускания сигнала только в определенной полосе частот. Различают полосовые, НЧ, ВЧ и режекторные фильтры;

9. Согласующие устройства, служащие для согласования выходного сопротивления радиопередатчика с входным сопротивлением антенны.

К числу основных блоков, составляемых из каскадов относится:

— блок ВЧ или СВЧ сигнала по мощности, составляет из последовательно включенных генераторов с внешним возбуждением;

— блок умножителя частоты, использующий в случае большого коэффициента умножителя;

— синтезатор частот, служит для образования дискретного множества частот;

— возбудитель, включающий синтезатор частот, частотный или фазовый модулятор;

— амплитудный модулятор;

— импульсный модулятор;

— АФУ, соединяющий выход РПД с антенной и содержащий фильтр, направленный ответвитель, ферритовое однонаправленное и согласующее устройства;

— блоки автоматического регулирования, служащие для стабилизации параметров РПД.

Строятся на основе микропроцессора.

Переход с одной частоты на другую осуществляется с помощью электрического коммутатора. При большом числе работающих частот возбудитель представляет собой цифровой синтезатор частот, построенный на основе большой интегральной схемы (БИС).

Принцип функционирования передатчиков диспетчерской связи.

В диспетчерской связи наибольшее применение находят передатчики с аппаратной модуляцией, используемые для радиообмена в телефонном режиме.

f₀

f₀

ЗГ

БУ

У

М

АРГМ

f₀, f₀+F

F

Мк

Рис.1 Структурная схема приемника диспетчерской связи

Принимаемый сигнал поступает из антенны во входную цепь (ВЦ), представляющую собой резонансную колебательную систему, состоящую из катушек индуктивностей и конденсаторов. Она настраивается на частоту сигнала ‘fc принимаемой станции и пропускает его к усилителю высокой частоты (УВЧ). Такой усилитель содержит в качестве нагрузки, колебательный контур, который также настраивается на частоту сигнала f_с.

Полоса пропускания колебательного контура связана с его добротностью соотношением.

2Δf_c =

f_{рез /} Q

(1.1)

где f_рез — частота резонанса;

Q — добротность контура.

Выражение (1.1) в первом приближении относится и к более сложным многоконтурным системам.

Добротность Q мало меняется с частотой. Внутри диапазона волн она практически остается постоянной. Ориентировочные значения добротности контуров для различных диапазонов указаны в табл. 2. Там же приведены данные о полосе пропускания, рассчитанные по выражение (1. 1) для одной из частот каждого диапазона.

Задающий генератор такого передатчика (ЗГ) предназначен для формирования колебаний несущей частоты fо с высокой стабильностью, при которой обеспечивается беспорядочное ведение связи. Допустимая относительная нестабильность fo в диапазоне УКВ составляет (10÷50) • 10^-6, а в диапазоне КВ не превышает (0,5÷50) • 10^-6. Указанные величины достигаются применением кварцевой стабилизации частоты и размещением генераторов в термостате.

Беспоисковое установление связи в современных передатчиках обеспечивается путем формирования в ЗГ дискретной, сетки рабочих частот с возможностью выделения любой из них. Это достигается использованием в качестве ЗГ синтезаторов частоты. Шаг сетки частот в той части диапазона УКВ, которая отводится для диспетчерской радиосвязи (118—136 МГц), составляет по нормам ICAO 25 кГц, что позволяет получить 720 фиксированных волн связи. В диапазоне КВ (2—30 МГц) интервал между соседними частотами сетки составляет 100 Гц, а число фиксированных волн достигает 280 тыс.

Стабильность частоты ЗГ в значительной мере зависит от нагрузки, параметры которой могут изменяться при перестройке передатчика и под действием различных дестабилизирующих факторов (напряжения питания, температуры, влажности воздуха и др.). Для предотвращения подобного влияния между ЗГ и последующими каскадами передатчика устанавливается буферный усилитель (БУ) обладающий высоким входным сопротивлением и представляющий для ЗГ ничтожную нагрузку. Попутно БУ выполняет функцию предварительного усилителя высокой частоты, развивая мощность, необходимую для работы следующего усилителя.

Усилитель мощности (УМ) предназначен для получения требуемого уровня мощности сигнала в антенне передатчика. Амплитуда несущей частоты подвергается модуляции в УМ. Для этого изменяют его коэффициент усиления в соответствии с мгновенным значением модулирующего сигнала. Коэффициентом усиления УМ можно управлять по-разному. Чаще всего используют ток питания УМ, изменяя его по закону модулирующего сигнала. Достаточный уровень тока получают ст модулятора М, представляющего собой усилитель низкой частоты, нг вход которого подается сигнал от микрофона Мк.

Глубина модуляции m зависит как от амплитуды звукового сигнала на входе М,

так и от его коэффициента усиления. Для предотвращения паре модуляции, вызываемой повышением громкости звуков перед микрофоном, применяется автоматическая регулировка глубины модуляции (АРГМ). Ее сущность заключается в уменьшении коэффициента усиления М с ростом среднего значения m на выходе передатчика и аналогична принципу действия АРУ приемника.

Кварцевая стабилизация частоты передатчика

Формирование колебаний несущей частоты в передатчике обеспечивается генератором с самовозбуждением, входящим в состав блока возбудителя. Как известно, такой генератор состоит из усилительного элемента (в качестве которого применяется транзистор, электронная лампа или диод, обладающий отрицательным сопротивление), колебательного контура и цепи обратной связи.

В свободном контуре возникающие по какой-либо причине электрические колебания затухают вследствие рассеяния энергии. Эти потери можно компенсировать включением в контур отрицательного сопротивления, «например в виде туннельного диода, или путем усиления колебаний и передачи части их энергии в контур по цепи обратной связи.

Генераторы с самовозбуждением широко используют емкостную связь (рис.3), особенно в диапазоне УКВ.

Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L_к, и емкости, образованной двумя последовательно соединенными конденсаторами С_к и Ссв. Возникшие в нем колебания при включении источника тока создают на Сов гармоническое напряжение, которое усиливается транзистором и оказывается приложенный к контуру. Если фаза этого напряжения совпадает с фазой колебания, вызвавшего его появление, а амплитуда достаточна для компенсации.

Таким образом, условием самовозбуждения генератора является баланс амплитуд и фаз в петле обратной связи. В качестве элементов колебательного контура может- быть использован кварцевый резонатор. Он представляет собой пластину, вырезанную из кристалла кварца и обладающую пьезоэффектом.

Рис. 3 Емкостная трехточка с кварцевой стабилизацией частоты

Под действием электрического поля в кварцевой пластине возникает механическое усилие, приводящее к ее деформации. Изменение полярности прикладываемого напряжения приводит к изменению направления действия силы. Поэтому переменное напряжение, приложенное к кварцу, заставляет, его колебаться, а если частота приближается к частоте механического резонанса, то амплитуда колебаний оказывается значительной. Эти колебания обладают высокой стабильностью, а сопутствующее им изменение электрических зарядов на поверхностях пластины позволяет включить ее в схему генератора (рис. 4)

Электрическим эквивалентом кварцевого резонатора является колебательный контур (рис. 5). Эквивалентами массы, упругости и потерь на трение являются элементы L_кв, С_кв и г. Емкость держателя, в котором укрепляется пластина кварца, отображается элементом С_дер.

Рис.4 Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Рис.5 Резонансная характеристика кварцевого резонатора

Такой контур обладает двумя резонансами — последовательным f_{рез 1} и параллельным f_peз2, причем f_рез1 < f_рез2 (рис.6). Между ними сопротивление эквивалентной схемы имеет индуктивный характер. Поэтому кварцевым резонатором можно заменить элемент 1к схемы генератора (см. рис.3), получая схему с кварцевой стабилизацией частоты (см. рис. 4). Практически последовательно с кварцем включают дополнительно катушку индуктивности для компенсации емкостной составляющей кварцевого контура и получения требуемых фазовых соотношений.

Крутизна характеристики кварца пропорциональна его добротности. Чем круче резонансная характеристика, тем меньше отличается частота установившихся колебаний от f_рез1 так как для получения необходимой величины индуктивного сопротивления между базой и коллектором транзистора требуется меньший сдвиг частоты.

Увеличение дробности приводит к возрастанию энергии колебаний, запасаемой кварцевым резонатором по сравнению с энергетическими запасами в других элементах генератора, влияющих на его нестабильность (например, в емкостях р— n — переходов транзистора). Поэтому дестабилизирующее влияние указанных элементов значительно ослабляется при использовании в генераторе кварца, добротность которого составляет Q = (20÷30) тыс., а в случае помещения в вакуумную колбу — 500 тыс.

С понижением резонансной частоты кварца возрастают величины реактивных составляющих его импеданса. Поэтому реактивные элементы генератора, оказывающие дестабилизирующее воздействие, влияют слабее и относительная нестабильность кварцевого генератора понижается.

Кварцевые генераторы могут работать на основной гармонике в диапазоне частот от 4 кГц до 10 МГц. Низкочастотный предел обусловлен трудностью получения больших пластин кварца. Высокочастотный предел определяется тем, что чрезвычайно тонкая пластина является слишком хрупкой. Более высокие частоты могут генерироваться с использованием высших гармоник колебаний кварца или, что более распространено, с применением основных колебаний и умножением частоты.

Мощность, которую можно стабилизировать с помощью кварцевого генератора, ограничивается на низких частотах опасностью разрушения пластины от механических напряжений, обусловленных значительными амплитудами колебаний, а на высоких — опасностью перегрева кварца вследствие рассеяния в нем энергии высокой частоты. Для достижения высокой стабильности кварцевый генератор должен обладать малой мощностью.

Простой FM-передатчик — Electronics-Lab.com

 

Описание

Этот FM-передатчик (FM-передатчик) является самым простым и основным FM-передатчиком, который можно построить, и имеет полезный диапазон передачи. Он удивительно мощный, несмотря на небольшое количество компонентов и рабочее напряжение 3 В. Он легко проникнет через три этажа многоквартирного дома и пройдет более 300 метров на открытом воздухе. Схема, которую мы используем, основана на проверенной австралийской конструкции. Его можно настроить в любом диапазоне FM. Или он может быть настроен за пределами коммерческого диапазона M для большей конфиденциальности. (Конечно, это означает, что вы должны изменить свое FM-радио, чтобы иметь возможность принимать передачу или иметь широкополосный FM-приемник.) Выходная мощность этого FM-передатчика ниже установленных законом ограничений во многих странах (например, в США и Австралии). . Однако в некоторых странах могут быть запрещены ВСЕ беспроводные передачи без лицензии. В обязанности строителя входит проверка законодательных требований по эксплуатации этой цепи и их соблюдение.

Схема представляет собой радиочастотный (РЧ) генератор, работающий на частоте около 100 МГц. Звук, улавливаемый и усиливаемый электретным микрофоном, подается на каскад усилителя звука, построенный на первом транзисторе. Выход с коллектора подается на базу второго транзистора, где он модулирует резонансную частоту цепи резервуара (5-витковая катушка и подстроечный конденсатор) путем изменения емкости перехода транзистора. Емкость перехода является функцией разности потенциалов, приложенной к базе транзистора. Цепь резервуара подключена к цепи генератора Колпитца.

Калибровка

Поместите передатчик на расстоянии около 10 футов от FM-радио. Установите радио где-то около 89-90 МГц. Вернитесь к Fm Tx и включите его. Растяните обмотку катушки на расстоянии примерно 1 мм друг от друга. Никакая обмотка катушки не должна касаться другой обмотки. Используйте маленькую отвертку, чтобы отрегулировать крышку трима. Удаляйте отвертку из подстроечного винта после каждой регулировки, чтобы на LC-цепь не влияла паразитная емкость. Или используйте пластиковую отвертку. Если у вас возникли трудности с определением частоты передачи, попросите второго человека настраивать вверх и вниз диск FM после каждой регулировки. Один полный оборот подстроечного колпачка покрывает весь диапазон емкости от 6 пФ до 45 пФ. Обычный FM-диапазон настраивается примерно на одну десятую полного диапазона настройки. Поэтому лучше всего регулировать его с шагом от 5 до 10 градусов при каждом повороте. Так что настройка требует немного терпения, но это не сложно. Причина, по которой между радиостанцией и передатчиком должно быть расстояние не менее 10 футов, заключается в том, что передатчик излучает гармоники; он излучает не только на одной частоте, но и на нескольких разных частотах, близких друг к другу.

Примечание

Вы можете поэкспериментировать с использованием 6 В или 9 В со схемой, чтобы увидеть, как это увеличивает дальность действия передатчика. Чувствительность можно увеличить, уменьшив резистор с 22 кОм до 10 кОм. Попробуйте и посмотрите.

FM-передатчик дальнего действия

3 месяца назад 10 месяцев назад от Ayesha Khan

3908 просмотров

Введение:

Передатчик с частотной модуляцией работает на малой мощности, а звук передается с использованием FM-сигналов. FM-передатчики принимают аудиосигнал от установленного источника и преобразуют его в аналоговый сигнал, в то время как частотный модулятор принимает входной сигнал и преобразует его для согласования частоты передатчика с радиочастотой.

Здесь мы кратко опишем конструкцию схемы FM передатчика дальнего действия с использованием двух транзисторов. Он использует транзистор общего назначения 2N3904 в качестве основного компонента, первый транзистор используется в качестве генератора, а второй используется в качестве ВЧ-усилителя, а также отделяет антенну от генератора, поддерживая постоянную частоту. Несколько других пассивных компонентов используются для правильной работы схемы. Принцип работы и применение схемы подробно описаны ниже.

Buy From Amazon

Hardware Components

The following components are required to make FM Transmitter Circuit

S. No	Components	Value	Quantity
1.	Transistor	2N3904	2
2.	Конденсатор MIC		1
3.	Andtenna		1
4.	Индуктор	10 ОТДЫХ	2
5.	ТРИММЕР. 0.33μF, 5pF, 20pF	2, 1, 1, 1
7.	Alkaline Battery	9V	1
8.	Resistor	1KΩ, 5.6KΩ, 22KΩ, 47KΩ , 220 Ом	1

Список компонентов

2N3904 РИНАТИЯ

Для подробного описания расписной работы, функций размерных и спецификаций. Схема построена с использованием двух транзисторов (2N3904), микрофона, нескольких резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и антенны. Два транзистора используются для разных целей. Первый транзистор используется в качестве генератора с переменным конденсатором и катушкой индуктивности для создания периодической и альтернативной формы волны путем преобразования тока от источника постоянного тока в сигнал переменного тока. Второй транзистор используется как усилитель мощности

Применение:

• Передатчики малой мощности используются для передачи звука на большие расстояния.
• Их можно использовать в коммерческих целях, например, в автомобиле для прослушивания компакт-дисков, в которых нет проигрывателя компакт-дисков.
• Позволяет телефону воспроизводить музыку, сохраненную в его памяти, на частотах FM, настроив ее на доступный приемник.

Преимущества

• FM-передатчики имеют большой рабочий диапазон.
• FM-передатчики просты в использовании и дешевы.