Схемы передатчиков на транзисторах. Схемы мощных радиопередатчиков на транзисторах: обзор топологий и ключевых особенностей

При использовании компактной антенны это устройство обеспечивает дальность связи около 100 метров, а при использовании полноразмерной штыревой антенны — более 600 метров. Схема передатчика приведена на рис.

Сигнал от микрофона поступает на усилитель низкой частоты (транзисторы VT1, VT2) c непосредственными связями. Усиленный сигнал через фильтр R9, C4, R10 подается на варикап VD1 типа КВ109, включенный в эмиттерную цепь транзистора VT3 типа КТ904. Напряжение смещения варикапа задается коллекторным напряжением транзистора VT2. Генератор ВЧ выполнен по схеме общей базы. В коллекторной цепи транзистора VT3 включен контур C8, C9, L1. Частота настройки определяется индуктивностью катушки и емкостями C8, C5, VD1. Конденсатор С9 устанавливает глубину обратной связи, а С10 — согласование с антенной. Дроссель любого типа индуктивностью около 60 мкГн. Катушка L1 — бескаркасная, с внутренним диаметром 8 мм, имеет 7 витков провода ПЭВ 0,8 мм. Длина полной антенны 0,75…1 метр. Мощность передатчика около 200 мВт. Если такая мощность не нужна, можно понизить ее, применив резистор R2 сопротивлением 50..100 кОм и заменив дроссель резистором сопротивлением около 300 Ом. Транзистор при этом можно заменить на КТ368. Стабильность частоты маломощного передатчика выше, и увеличивается срок службы батарей.

От предыдущих устройств предлагаемый радиопередатчик отличается конструкцией задающего генератора, позволяющей получить по¬вышенную мощность излучения без использования дополнительного усилителя мощности. Радиопередатчик (рис.1) работает на частоте 27-28 МГц с амплитудной модуляцией. Частота несущей стабилизирована кварцем, что позволяет увеличить дальность связи при использовании приемника с кварцевой стабилизацией частоты. Питается устройство от источника питания напряжением 3-4,5 В. Усилитель звуковой частоты выполнен на транзисторе VT1 типа КТ315. Для питания микрофона и задания режимов по постоянному току транзисторов VT1, VT2, VT3 используется параметрический ста¬билизатор напряжения на резисторе R2, светодиоде VD1 и конденса¬торе С1. Напряжение 1,2 В поступает на электретный микрофон с усилителем Ml типа МКЭ-3, «Сосна» и др. Напряжение звуковой час¬тоты с микрофона Ml через конденсатор С2 поступает на базу тран¬зистора VT1. Режим работы этого транзистора по постоянному току задается резистором R1. Усиленный сигнал звуковой частоты, снимае¬мый с коллекторной нагрузки транзистора VT1 — резистора R3, через конденсатор СЗ поступает на задающий генератор, осуществляя тем самым амплитудную модуляцию передатчика. Задающий генератор передатчика собран на двух транзисторах VT2 и VT3 типа КТ315 и представляет собой двухтактный автогенератор с кварцевой стабили¬зацией в цепи обратной связи. Контур, состоящий из катушки L1 и конденсатора С5, настроен на частоту кварцевого резонатора ZQ1.

Это небольшой но довольно мощный FM передатчик, имеющий три радиочастотных каскада, соединяющихся с аудио предусилителем для лучшей модуляции. Его выходная мощность 4 Ватта а питается он от 12-18 вольт постоянного тока, что делает его портативным. Это идеальный проект для новичков, которые хотят погрузится в восхитительный мир FM радиовещания и хотят схему, которая составит основу для экспериментов с этим..
Технические спецификации — Характеристики
Тип модуляции:…….. FM
Диапазон частот: …… 88-108 MHz
Рабочее напряжение: ….. 12-18 VDC
Максимальный ток: ……. 450 мА
Мощность на выходе: ……. 4 Вт

Как это работает Как уже говорилось, передаваемый сигнал — частотно модулированный (FM) это означает, что амплитуда несущей остается постоянной, а ее частота изменяется в соответствии с изменением амплитуды аудио сигнала. Когда амплитуда сигнала на входе увеличивается (т.е. в течении положительных полупериодов) частота несущей увеличивается тоже, с другой стороны когда амплитуда сигнала на входе уменьшается (отрицательные полупериоды или отсутствие сигнала) соответственно уменьшается частота несущей. На рисунке 1 вы можете увидеть графическое представление частотной модуляции, такой как она появляется на экране осциллографа, вместе с модулирующим звуковым сигналом. Исходящая частота передатчика изменяется от 88 до 108 МГц, т.е. полоса FM используемая для радиовещания. Схема, как мы уже говорили, состоит из четырех каскадов. Три радиочастотных каскада и аудио предусилитель для модуляции. Первый РЧ каскад — это генератор, он построен на основе TR1. Частота генератора контролируется LC цепочкой L1-C15. C7 находится там для обеспечения продолжения генерации а C8 регулирует емкостную связь между генератором и следующим РЧ каскадом, который является усилителем. Усилитель собран на основе TR2, который работает в классе C, вход которого настраивается изменением значений C10 L4. С выхода этого последнего каскада, который настраивается изменением значений L3-C12 снимается выходной сигнал, который через настроенную цепочку L5-C11 приходит на антенну. Схема предусилителя очень проста, она построена на TR4. Входная чувствительность регулируется, чтобы сделать возможным использование передатчика с различными входными сигналами и зависит от значения VR1. Передатчик может модулироваться напрямую с пьезоэлектрического микрофона, небольшого кассетного магнитофона и т.д. И конечно можно использовать аудио микшер для более профессиональных результатов.

Конструкция. Прежде всего позвольте нам рассмотреть некоторые основы сборки электронных схем на печатной плате. Плата сделана из тонкого изоляционного армированного материала с тонким слоем проводящей меди, проводящему слою придается такая форма, чтобы создать необходимые соединения между различными компонентами на плате. Очень желательно использование правильно спроектированной печатной платы, так как это значительно ускоряет сборку и уменьшает вероятность совершения ошибки. К тому же, комплект плат приходит с просверленными отверстиями и очертаниями компонентов с их обозначением на стороне компонентов, чтобы сделать сборку проще. Чтобы во время хранения защитить плату от окисления и гарантировать что вы получите ее в прекрасной форме, она залужена во время производства и покрыта специальным лаком, который защищает ее от окисления и делает пайку проще. Припаивание компонентов это единственный путь, чтобы собрать схему, и кстати от этого во многом зависит ваш успех или неудача. Это не слишком сложно, и если вы придерживаетесь некоторых правил, у вас не должно возникнуть проблем. Используемый вами паяльник должен быть легким и его мощность не должна превышать 25 Ватт. Жало должно быть тонким и все время чистым. Для этой цели есть очень удобные, специально сделанные губки, которые держат влажными, и время от времени вы можете вытирать о них горячее жало, чтобы убрать все остатки которые имеют тенденцию скапливаться на нем. НЕ ШЛИФУЙТЕ напильником или наждачной бумагой грязное или изношенное жало. Если жало нельзя отчистить, замените его. В магазинах есть множество различных типов припоя, и вам следует выбрать припой хорошего качества, содержащий флюс, чтобы каждый раз обеспечивать превосходное соединение. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ флюс для пайки, кроме того, что уже содержится в припое. Слишком большое количество флюса может явиться причиной многих проблем и одной из главных причин неправильной работы схемы. Если все — таки вам приходится использовать дополнительный флюс, как в случае, когда необходимо залудить медные провода, тщательно очистите его, по окончанию работы. Чтобы правильно и надлежащим образом спаять компоненты, вам следует сделать следующее: — Очистите ножки компонентов при помощи небольшого кусочка наждачной бумаги. Согните их на соответствующем расстоянии от корпуса компонента и вставьте его в плату на его место. — Иногда вам могут встретиться компоненты, с ножками большими чем обычно, они слишком толстые, чтобы войти в отверстия на печатной плате. В этом случае используйте мини дрель чтобы расширить отверстия. — Не делайте отверстия слишком большими, так как впоследствии это создаст трудности при пайке. — Возьмите горячий паяльник и поместите его жало на ножку компонента, пока держите кончик проволочного припоя в точке, где ножка выходит из платы. Жало должно касаться ножки немного выше платы.- Когда припой начнет плавится и течь, подождите пока он равномерно покроет всю область вокруг отверстия, а флюс закипит и выйдет под припоем. Вся операция не должна занимать более 5 секунд. Уберите паяльник и позвольте припою остыть самому не дуя на него или перемещая компонент. Если все сделано правильно, поверхность соединения должна иметь блестящий металлически кончик, а границы должны равномерно заканчиваться на ножке компонента и дорожке платы. Если припой смотрится неуклюже, ненормально, или имеет форму кляксы, тогда вы сделали плохое соединение, и следует убрать припой (С помощью насоса или паяльного фитиля) и повторить все действия. — Следите за тем чтобы не перегреть дорожки, так как их очень просто отделить от платы и порвать. — Во время пайки чувствительных компонентов, хорошей практикой будет держать пинцетом ножку со стороны компонентов, для отвода тепла, которое может повредить компонент. — Убедитесь что вы не используете припоя больше чем необходимо, так как можете сделать короткое замыкание дорожек, расположенных рядом, особенно если они очень близко друг к другу. — По окончанию работы, отрежьте все выступающие ножки компонентов и тщательно отчистите плату соответствующим растворителем, чтобы убрать все остатки флюса, оставшегося на плате. Это РЧ проект, а это требует даже бОльшей осторожности во время пайки, поскольку небрежность во время сборки может привести к низкой выходной мощности, или к ее отсутствию вообще, низкой стабильности и другим проблемам. Убедитесь в том, что вы следуете основным правилам сборки электронных схем, описанных выше, и проверяйте все дважды, прежде чем перейти к следующему шагу. Все компоненты понятно маркированы на стороне элементов платы, и вас не должно возникнуть проблем в определении их места и установки. Сначала припаяйте все выводы, а затем катушки, смотря за тем чтобы не деформировать их, затем дроссели, резисторы, конденсаторы, а в конце электролиты и подстроечники. Проверти установлены ли электролиты правильно, в соответствии с их полярностью, и не перегреты ли подстроечники во время пайки. На этом месте нужно остановиться для проверки сделанной работы, и если все в порядке припаивайте транзисторы на их места, следя за тем чтобы не перегреть их, поскольку они наиболее чувствительные из всех компонентов, использованных в этом проекте. Аудио сигнал подается на точки 1 (ground) и 2 (signal), питание на точки 3 (-) и 4 (+) антенна соединена с точками 5 (ground) и 6 (signal). Как мы уже говорили сигнал, который вы будете использовать для модуляции, может подаваться от предусилителя или микшера, а в случае когда вы хотите модулировать несущую голосом, можете использовать пьезоэлектрический микрофон, поставляемый с набором. (Качество этого микрофона не столь высоко, но он подойдет если вас интересует только речь.) В качестве антенны можно использовать открытый диполь или Ground Plane (схему этой антенны см. на рисунке прим. перев.) Перед началом использования или смены рабочей частоты, следует проделать процедуру, называемую настройкой и описанную ниже.

Список деталей

R1 = 220K
R2 = 4,7K
R3 = R4 = 10K
R5 = 82 Ohm
R = 150Ohm 1/2W x2 *
VR1 = 22K подстроечный

C1 = C2 = 4,7uF 25V электролит
C3 = C13 = 4,7nF керамический
C4 = C14 = 1nF керамический
C5 = C6 = 470pF керамический
C7 = 11pF керамический
C8 = 3-10pF подстроечный
C9 = C12 = 7-35pF подстроечный
C10 = C11 = 10-60pF подстроечный
C15 = 4-20pF подстроечный
C16 = 22nF керамический *

L1 = 4 витка посеребренной проволки на оправке 5,5mm
L2 = 6 витков посеребренной проволки на оправке 5,5mm
L3 = 3 витка посеребренной проволки на оправке 5,5mm
L4 = вытравлена на плате
L5 = 5 витков посеребренной проволки на оправке 7,5mm

RFC1=RFC2=RFC3= VK200 RFC tsok

TR1 = TR2 = 2N2219 NPN
TR3 = 2N3553 NPN
TR4 = BC547/BC548 NPN
D1 = 1N4148 диод*
MIC = crystalic microphone

Внимание: детали отмеченные * используются для настройки передатчика, в случае когда у вас нет стационарного волнового моста.

Настройки

Если вы ждете, что ваш передатчик будет отдавать максимум мощности в любое время, вам необходимо настроить надлежащим образом все 3 РЧ каскада, чтобы гарантировать что энергия между ними, течет наилучшим образом. Для этого есть два пути, и каким путем следовать зависит от того есть ли у вас КСВ метр. Если у вас есть КСВ метр, то включите передатчик, с подключенным последовательно к антенне КСВ метром, и крутите C15, чтобы настроить передатчик на частоту, выбранную вами для вещания. Затем регулируйте подстроечники C8,9,10,12 и 11 пока не добьетесь максимальной выходной мощности на КСВ метре. Для тех у кого нет КСВ метра, есть другой метод, который дает неплохие результаты. Нужно только собрать небольшую схему, изобр. на рис. 2, которая соединяется с выходом передатчика, на его вход (на C16) вы подключаете ваш мультитестер, имеющий подходящую размеченную шкалу вольт. Вы подстраиваете C15 на желаемую частоту, а затем настраиваете другие подстроечники в том же порядке как это описано выше, до максимального значения на мультитестере. Неудобство этого метода в том что вы не можете регулировать передатчик с подключенной на выходе антенной, что может быть необходимо при небольшой настройки C11 и C12 для наилучшего согласования антенны. Не забывайте регулировать ваш передатчик каждый раз после смены антенны или рабочей частоты. ВНИМАНИЕ: В каждом передатчике, кроме основной частоты, присутствуют различные гармоники, обычно имеющие небольшой радиус действия. Для того чтобы убедиться что вы не настроились на одну из них, проводите настройку как можно дальше от вашего приемника, или используйте анализатор спектра, чтобы посмотреть спектр на выходе и убедиться что вы настроили передатчик на правильную частоту.

ВНИМАНИЕ

Если устройство не работает. — Проверьте устройство на наличие плохого соединения, замыкания соседних дорожек или остатков флюса, которые обычно являются причиной проблемы. — Проверти еще раз все внешние соединения идущие к схеме и от нее, может ошибка в них. — Проверьте все ли комноненты установлены, и на свои ли места. 2
L1 — диаметр 15 мм на керамическом каркасе. 5 витков серебрёного провода диаметром 1 мм, длина намотки — 20 мм, отвод от 2-го витка, считая от заземлённого провода.
L3 — бескаркасная, на оправе 8 мм, содержит 11 витков ПЭВ-2 диаметром 1 мм.
L2(дроссель) типа ДММ-2,4 (20 мкГн)
C1, C5, C6 — с воздушным диэлектриком.
L3 — бескаркасная, на оправе 8 мм, содержит 8 (6 на 94 Мгц) витков ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Состоит из 2-х половин.
L4 — на той же оправе и тем же проводом, расположена между 2-х половин L3 и содержит 2-3 витка

Схема 3 (Частотный модулятор):

Q1 КТ315
D1, D2 — варикапы КВ102Д или диоды Д220.
ВМ1 — электретный микрофон МКЭ-3

Описание и настройка: Выбирете одну из 2-х высокочастотных схем (в зависимости от приёмника) и соедините её с модулятором в точке А. Далее в качестве нагрузки подключите к антенне и общему проводу 2 лампы 6,3 В(0.22 А), соединённые последовательно. Подключите питание 5 В. Отключите контур L1, C1, вместо него подайте на вход сигнал с УКВ генератора. Проверьте волномером частоту выходного сигнала (если его нет или она не как с генератора — подстройте конденсаторы и катушки выходного контура). Далее соедините контур L1, C1 и повышайте напряжение питания. Дoлжна возникнуть автогенерация уже при 5 В (если не возникает — переместите эмиттер по катушке на 0.5…2 витка) — ток 250 мА. Не поднимайте напряжение выше 20В(ток 750 мА, мощность 8…10 Вт). Далее подстройте все контура, проверяя частоту по волномеру. При монтаже (навесном, прямо на радиаторе) выводы деталей должны быть как можно короче, использоваться конденсаторыс соответствующим ТКЕ, катушки должны быть плотно намотаны. Только тогда вы получите хорошую стабильность частоты, иначе она будет «плыть» до 500 Гц. Частотный модулятор насттраивают, подбирая R1, когда напряжение на коллекторе Q1 станет равны половине питающего. Так же может потребоваться поключение точки А к части витков L1.