Émetteur FM expérimental à 145 MHz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'émetteur proposé est de conception simple, de petite taille, monté sur des pièces assez accessibles. Il peut être recommandé comme partie intégrante d'une station de radio portable ou comme station expérimentale pour travailler dans les réseaux VHF locaux, lors du réglage des antennes, etc.

L'émetteur a une puissance de sortie de 1 W à une tension d'alimentation de 9,5 V, une déviation de fréquence de +/- 3 kHz.

Le schéma fonctionnel de l'émetteur est illustré à la Fig.1. Le signal du microphone est envoyé à l'amplificateur A1 et de celui-ci à l'oscillateur modulé G1 avec stabilisation de fréquence à quartz. La troisième, quatrième ou cinquième harmonique du signal FM (selon la fréquence du résonateur à quartz appliqué) est envoyée au doubleur de fréquence U1. Le signal converti dans la bande amateur de deux mètres est amplifié par un amplificateur à deux étages et introduit dans l'antenne.

Fig. 1

La figure 2 montre un diagramme schématique de l'émetteur. Le signal du microphone BM1 via le condensateur de découplage C1 et la résistance R1, qui couvrent les fréquences inférieures de la plage AF, est transmis à l'amplificateur opérationnel (amplificateur opérationnel) DA1 et amplifié par celui-ci. Le condensateur C2 protège l'entrée de l'amplificateur des interférences RF. La résistance R4 dans le circuit de rétroaction négative de l'ampli-op détermine son gain. Les résistances R2, R3 équilibrent l'ampli-op pour le courant continu et, en même temps, définissent le point de fonctionnement sur la caractéristique de changement de capacité de la matrice de varicap connectée à l'ampli-op pour le courant continu à travers des résistances de filtre passe-bas (LPF) R5C4R6.

Riz. 2 (cliquez pour agrandir)

La tension sur les varicaps pulse au rythme de la fréquence du signal audio. Leur capacité est connectée en série au diviseur capacitif dans le circuit de rétroaction de l'oscillateur à quartz et, par conséquent, lorsque ce dernier est excité, sa fréquence changera également dans le temps avec le signal sonore. L'oscillateur maître est réalisé sur le transistor VT1. Le résonateur à quartz ZQ1 est inclus dans le circuit de base et est excité à la fréquence de résonance parallèle. Le circuit L1C9 dans le circuit collecteur du transistor émet une tension avec une fréquence de l'ordre de 72:73 MHz. L'entrée d'un multiplicateur de fréquence équilibré en paraphase (dans ce cas, un doubleur de fréquence) fonctionnant sur des harmoniques paires est connectée par induction à la bobine de ce circuit.

Le filtre passe-bande (PF) L3C13C15L4C16 alloue une tension avec une fréquence de 144:146 MHz (selon la fréquence du résonateur à quartz ZQ1), qui, à partir d'une partie des spires de la bobine L4, à travers un condensateur d'isolement, entre l'entrée du premier étage de l'amplificateur, réalisée sur le transistor VT4. Il fonctionne en mode classe AB avec une petite polarisation initiale obtenue sur un régulateur de tension paramétrique - une diode au silicium VD3, connectée dans le sens direct du flux de courant. La tension amplifiée et filtrée (PF L5C20L6C21) est fournie à l'amplificateur de puissance final monté sur le transistor VT5. La cascade n'a aucune fonctionnalité, elle fonctionne en classe C. La tension RF amplifiée (ici, il vaut mieux parler de courant ou de puissance) à travers un filtre passe-bas qui supprime les harmoniques plus élevées et un étage d'adaptation avec une charge est introduit dans l'antenne WA1. Le condensateur C26 se sépare.

L'amplificateur de microphone et l'oscillateur à cristal sont alimentés par un régulateur de tension paramétrique réalisé sur la diode zener VD1. La LED HL1, connectée en série avec la diode zener, indique l'inclusion de l'émetteur.

Les filtres RC R10C10, R12C14, R16C22, ainsi que R14C18 et les condensateurs C3, C5 et C23 augmentent la stabilité de l'émetteur en découplant ses étages de puissance.

L'antenne émettrice peut être un vibrateur quart d'onde, une antenne fouet avec une bobine de raccourcissement, une spirale. Dans des conditions stationnaires, tout l'arsenal d'antennes est acceptable: du GP au multi-éléments et multi-niveaux. L'auteur a testé l'émetteur avec des antennes : GP et F16FT à 9 éléments.

L'émetteur est réalisé sur une carte en fibre de verre double face avec des dimensions de 137,5 x 22 x 1,5 mm (Fig. 3). De la face supérieure de la carte (les pièces y sont installées) autour des trous dans lesquels les fils des éléments sont insérés, isolés du fil commun, la feuille a été retirée par fraisage. Toutes les soudures au boîtier sont effectuées sur la face supérieure de la carte, sauf lorsque cela est structurellement impossible (par exemple, lors du montage vertical d'un résonateur à quartz), les points "mis à la terre" sur la face supérieure de la carte sont connectés par des cavaliers au fleuret sur le côté inférieur de la planche (ces endroits sur le dessin de la planche marqués de cercles barrés).

Fig. 3

L'émetteur utilise de petites pièces, l'installation est étanche. Si l'installation est difficile, certaines résistances et condensateurs peuvent être placés du côté des conducteurs imprimés. Le transistor de l'amplificateur de puissance VT5 est installé à l'envers sur le dessus de la carte (visser). Le couvercle de son cristal est encastré dans un trou d'un diamètre de 7 mm dans la planche. La base plane et les broches collectrices sont soudées en se chevauchant sur des conducteurs gravés ou coupés sur la face supérieure de la carte, les broches émettrices sont soudées des deux côtés du boîtier à la feuille de "terre". Le condensateur C26 est installé à l'extérieur de la carte (entre la carte et la prise d'antenne).

Le microphone est situé au bas de l'émetteur (radio portable) pour éloigner le cerveau de l'opérateur du rayonnement de l'antenne. Il est même préférable d'utiliser un micro déporté avec un interrupteur "réception-émission" situé sur son corps, ce dernier vous permettra de soulever la station radio avec un bras tendu au-dessus de votre tête et ainsi de "déplacer l'horizon radio", assurant la radio communication sur une plus grande distance.

La conception utilise des résistances MLT-0,125 (MLT-0,25), R11-SP3-38, des condensateurs ajustables KT4-23, KT4-21 d'une capacité de 5:20, 6:25 pF, C1, C7, C8, C17 - KM , C15 - KD, C5 - K53-1A, le reste des condensateurs - KM, K10-7, KD. Microphone VM1 - capsule électret MKE-84-1, MKE-3 ou, dans les cas extrêmes, DEMSh-1a. Diode Zener VD1 - KS-156A, KS-162A, KS168A En l'absence de la LED HL1, vous pouvez refuser l'indication en augmentant la résistance de la résistance R17. Diode VD3 - tout silicium de faible puissance de petite taille, VD2 - matrice varicap KV111A, KV111B. Lors de l'utilisation d'une varicap séparée (KV109, KV110), elle est allumée à la place de VD2.1, la résistance R7 est retirée, la sortie du condensateur C7, laissée selon le schéma, est soudée au point de connexion des éléments C6, R6, VD2.2. Amplificateur opérationnel DA1 - n'importe laquelle des séries K140UD6 - K140UD8, K140UD12. Il est recommandé d'utiliser OA K140UD8 avec une tension d'alimentation de transmetteur accrue (12 V et plus avec une diode Zener VD1 - KS168A). À la broche 8 de l'UO K140UD12, un courant de commande doit être appliqué à travers une résistance de 2 MΩ à partir du bus positif de la source d'alimentation.

En tant que VT1, vous pouvez utiliser n'importe quel transistor de faible puissance avec une fréquence de coupure d'au moins 300 MHz, par exemple, KT315B, KT315G, ainsi que les séries KT312 et KT368. Transistors VT2: VT4 sont également de faible puissance, mais avec une fréquence de coupure d'au moins 500 MHz, par exemple, des séries KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Transistor VT5 - KT610A, KT610B, KT913A, KT913B, 2N3866, KT920A, KT925A. Tous les transistors recommandés pour une utilisation n'ont pas la même taille que ceux utilisés dans la version de l'auteur de l'émetteur KT610A. Ceci doit être pris en compte lors de l'itération de la conception. Il n'est pas souhaitable, afin de réduire la taille de la conception de l'émetteur, d'utiliser un ensemble de transistors dans plusieurs étages haute fréquence, car en raison du fort couplage interétage, les paramètres de l'émetteur se détérioreront : pureté spectrale, sous-excitation apparaîtra et l'incapacité d'atteindre la puissance de sortie maximale.

L'émetteur peut utiliser des résonateurs à quartz pour les fréquences fondamentales : 14,4 : .14,6 ; 18,0:18,25 ; 24,0 : 24,333 MHz ou harmonique (harmonique) aux fréquences 43,2 : 43,8 ; 54,0 : 54,75 ; 72,0 : 73,0 MHz.

Les bobines de l'émetteur, à l'exception de L1 et L2, sont sans cadre. L1 et L2 sont situés sur un cadre d'un diamètre de 5 mm avec un noyau de réglage en ferrite des stations de radio VHF, de préférence pas pire que 20 HF. Si ce n'est pas le cas, vous pouvez utiliser du laiton, de l'aluminium ou abandonner complètement le noyau en comptant proportionnellement le nombre de tours des bobines L1 et L2 et en soudant un petit condensateur ajustable du côté des pistes imprimées de la carte. L1 est enroulé tour à tour sur le cadre, L2 est enroulé sur L1. Entre les bobines L1 et L2, il est conseillé de placer un écran électrostatique sous la forme d'une boucle ouverte de feuille, "mise à la terre" en un point (d'un côté). Les bobines L3:L8 sont placées à une distance de 0,5:1,0 mm de la carte. Les données d'enroulement des bobines sont indiquées dans le tableau. Si des bobines avec des noyaux de réglage en ferrite micro-ondes sont utilisées dans les circuits de l'émetteur et que des condensateurs d'une capacité maximale de 10 pF (au lieu de ceux de réglage) sont cachés sous les écrans des bobines correspondantes, la puissance de sortie de l'émetteur augmentera , le volume d'installation diminuera, les circuits seront accordés par des noyaux de bobine.

Avant de configurer l'émetteur, il est nécessaire de vérifier l'absence de courts-circuits sur la carte entre les conducteurs imprimés. Ensuite, la tension à laquelle la station radio fonctionnera est déterminée comme la moyenne arithmétique entre la tension d'une batterie neuve et déchargée, par exemple : la tension d'une batterie neuve est de 9 V, une batterie déchargée est de 7 V,

(9 + 7) / 2 = 8V

À une tension de 8 V, l'émetteur doit être réglé, cela garantira la dépendance minimale des paramètres de l'émetteur à la tension d'alimentation et un compromis en termes d'économie. Le fait est qu'avec une augmentation de la tension d'alimentation, le courant consommé par l'émetteur augmente, non seulement en raison de la puissance d'accumulation croissante de l'étage final, mais également en raison d'une augmentation du courant de stabilisation VD1, pour augmenter l'efficacité de l'émetteur, il est utile de réduire ce courant, mais alors on risque de sauter pour la limite inférieure du courant de stabilisation de la diode zener lorsque la tension d'alimentation diminue, lorsque la batterie est déchargée. Un équivalent est connecté à la sortie de l'émetteur : deux résistances MLT-0,5 d'une résistance de 100 ohms connectées en parallèle. À partir du fil commun (lorsque l'alimentation est coupée!), Soudez la sortie de la diode zener VD1 et allumez un milliampèremètre en série avec un courant de déviation complet de la flèche 30:60 mA. Mettez ensuite l'émetteur sous tension. En faisant varier la tension d'alimentation du maximum au minimum admissible, en sélectionnant la résistance de la résistance R17, ils garantissent qu'aux valeurs extrêmes admissibles de la tension d'alimentation, la diode zener ne quitte pas le mode de stabilisation (le courant de stabilisation minimum pour le KS162A est de 3 mA, le maximum est de 22 mA). Après cela, en coupant l'alimentation, la connexion est rétablie.

Avec une installation correcte et des pièces réparables, la mise en place de l'émetteur se poursuit en réglant les circuits, en utilisant un ondemètre résonant pour le contrôle. Tout d'abord, en faisant tourner le noyau de ferrite d'accord de la bobine L1, la valeur de tension maximale est atteinte avec une fréquence de 72:73 MHz (selon la fréquence du résonateur à quartz) dans le circuit L1C9. Ensuite, les circuits L3C13, L4C16, le filtre passe-bande et le filtre passe-bas sont séquentiellement accordés à la tension maximale avec une fréquence de 144:146 MHz. Si, en même temps, un condensateur ajustable est dans la position de capacité maximale ou minimale, il est alors nécessaire de comprimer ou d'étendre les spires dans la bobine de boucle correspondante, respectivement, en utilisant, par exemple, une plaque de fibre de verre (diélectrique).

Changements brusques dans les lectures de l'ondemètre, déviation de la flèche de la tête de mesure, même lorsque le résonateur à quartz est court-circuité et (et) l'ondemètre est désaccordé en fréquence par rapport à l'émetteur de travail, des harmoniques étrangères qui se produisent lors de l'écoute au signal de l'émetteur sur le récepteur indiquent une auto-excitation parasite de l'émetteur. Si cela se produit, vous devez abaisser les composants montés aussi bas que possible par rapport à la feuille "de masse" de la carte, raccourcir les fils de tous les condensateurs au minimum requis, en définissant les découpleurs comme des boucliers (à angle droit par rapport au plan du circuit planche, sans les poser horizontalement). Cela peut affecter le fonctionnement stable de l'émetteur et la qualité réduite des condensateurs: fissures sur ceux-ci, fuite diélectrique, utilisation de types de condensateurs basse fréquence, leurs grandes dimensions.

Après avoir accordé les circuits, la résistance de la résistance R9 dans l'oscillateur à quartz est sélectionnée, en se concentrant également sur la tension de sortie maximale de l'émetteur, puis le doubleur de fréquence est équilibré avec une résistance d'accord R11 selon la meilleure suppression à sa sortie de fréquence dans la région de 72:73 MHz (selon le résonateur à quartz appliqué). Il est commode d'observer la présence d'harmoniques et leurs niveaux absolus et relatifs sur l'écran d'un analyseur de spectre, qui, malheureusement, n'est pas encore devenu un appareil à usage de masse. Pour les accordeurs les plus "méticuleux", on peut aussi conseiller de choisir la résistance de la résistance R8 et le rapport des capacités des condensateurs C7/C8 en fonction de la puissance maximale de sortie.

Dans un multiplicateur équilibré (doubleur) de la fréquence, la résistance d'accord R11 peut être remplacée par deux constantes et leurs valeurs peuvent être sélectionnées individuellement. Dans ce cas, il est nécessaire non seulement de procéder à partir de la suppression de fréquence maximale dans la plage de 72:73 MHz, mais également d'obtenir la tension de sortie maximale dans la plage de 144:146 MHz, en la contrôlant avec un ondemètre résonant sur le circuit L3C13 ou à la sortie du transmetteur. Des transistors à effet de champ peuvent également être utilisés dans le multiplicateur, mais, dans ce cas, il faudra augmenter le nombre de spires de la bobine de couplage L2.

Si nécessaire, la fréquence de l'émetteur peut être ajustée (dans une petite plage) en désaccordant le circuit L1C9, cependant, le fonctionnement dans ce mode n'est pas souhaitable en raison du risque de défaillance de génération dans l'oscillateur à cristal pendant la modulation. Dans l'émetteur, au lieu d'un doubleur, vous pouvez utiliser un quadrupleur de fréquence. Dans ce cas, le circuit L1C9 doit être réglé sur 36,0:36,5 MHz. Dans l'oscillateur maître, vous pouvez utiliser des résonateurs à quartz pour les fréquences fondamentales : 7,2 : 7,3 ; 9,0:9,125 ; 12,0:12,166 ; 18,0 : 18,25 MHz ou harmoniques : 21,6 : 21,9 ; 27,0:27,375 ; 36,0:36,5 ; 45,0:45,625 ; 60,0 : 60,83 MHz. Cependant, il faut tenir compte du fait que la puissance de sortie de l'émetteur avec un quadrupleur de fréquence sera inférieure à celle avec un doubleur, de plus, il peut être nécessaire d'inclure des liaisons supplémentaires dans le PF et le LPF de l'émetteur.

Lorsque l'émetteur est alimenté à partir d'une source 12 V, afin d'obtenir des économies, il est possible d'utiliser des diodes Zener D1A, D814B, D814 comme VD818, alors qu'il faut sélectionner la résistance de la résistance R17, comme mentionné ci-dessus. Lors de la connexion d'un amplificateur de puissance supplémentaire, l'émetteur doit en être complètement protégé. L'émetteur peut avoir plusieurs canaux, pour cela, autant de bobines L1 doivent être placées sur le transformateur RF L2L1 qu'il y aura de générateurs (canaux) commutés par alimentation avec mise en parallèle par AF.

Pour régler la fréquence de l'émetteur, en plus, en série avec le résonateur à quartz ZQ1, vous pouvez allumer un condensateur d'accord ou une inductance avec un noyau de ferrite d'accord, dans le premier cas, la fréquence augmente, dans le second, elle diminue . La carte de l'émetteur monté peut être placée dans son boîtier aussi bien horizontalement que verticalement. Le condensateur C15 est installé sur le côté des pistes imprimées. La borne supérieure (selon le schéma) du condensateur C17 est soudée directement aux spires de la bobine L4. La bobine L2 est bobinée avec un double fil pour assurer la symétrie, puis le début d'un fil est relié à l'extrémité de l'autre. L'article contient les noms des transistors étrangers qui restent des équipements importés, sont disponibles dans le commerce, un paradoxe : parfois un transistor étranger est plus facile à trouver qu'un national, et le premier coûte moins cher que le second.

Si vous souhaitez faire fonctionner l'émetteur dans une large gamme de tensions d'alimentation, vous devez abandonner la LED HL1, sélectionner à nouveau la résistance de la résistance R17, introduire un condensateur de découplage d'une capacité de 0,47 : 0,68 uF entre le point de connexion de la résistance R4 à la borne 6 de l'ampli-op et de la résistance R5, connectez-la en parallèle à la diode zener VD1 est une résistance d'accord avec une résistance de 200:220 kOhm, avec laquelle "traîner" le milieu de la caractéristique de modulation de la varicap matrice. Le curseur de trimmer supplémentaire doit être connecté au point de connexion R5C4R6. La polarisation sur la base du transistor VT1 peut également être appliquée à partir d'un diviseur de tension résistif, ce qui permet de travailler dans une plus large gamme de tensions d'alimentation, avec un point de fonctionnement plus stable. Pour un fonctionnement précis du modulateur FM, il peut être utile d'inclure un stabilisateur de courant dans le circuit à diode Zener VD1, par exemple, de [2]. Ce dernier peut s'expliquer par le souhait d'obtenir une très faible variation de la tension d'alimentation, dans les limites des caractéristiques de stabilisation : pour un stabilisateur paramétrique sur une diode zener, c'est 30:40 mV, pour un stabilisateur de courant - 1 ... 2 mV. En pratique, le schéma de la Fig. 1 de [2] est allumé à la place de R17, le transistor KP303E, une résistance d'une résistance de 100:150 Ohm (sélectionnée en fonction du courant de stabilisation nominal de la diode Zener VD1).

Si l'émetteur ne nécessite pas la pleine puissance, vous pouvez vous passer de l'étage final en connectant l'antenne via le filtre passe-bas C24L8C25 au collecteur du transistor VT4 ou en connectant l'antenne à la prise de la bobine L5 (pas plus de 1 : 1,5 tour de son extrémité "froide"), en gardant le condensateur C20 dont la sortie droite (selon le schéma) est reliée à un fil commun : on obtient un émetteur de poche économique qui peut faire du bon travail lorsque, par exemple, accorder des antennes. Lorsque l'émetteur est auto-excité, comme déjà mentionné ci-dessus, abaissez le montage plus près de la feuille, raccourcissez les fils des pièces à la longueur minimale raisonnable, pour les pièces installées verticalement, le fil inférieur le plus proche de la carte doit être "chaud" par RF, les condensateurs de découplage doivent être de type RF et avoir une capacité de 1000:68000 pF. Comme on peut le voir sur le schéma de circuit, l'émetteur se compose, pour ainsi dire, de deux parties, par rapport aux bobines L1 et L2: un oscillateur à quartz avec un modulateur FM et un amplificateur de microphone et un multiplicateur de fréquence avec une puissance à deux étages amplificateur. Cette construction permet au concepteur d'utiliser des parties de l'émetteur selon le principe du bloc, en les remplaçant par le même type, à sa discrétion.

Par rapport au "point d'intersection" spécifié (L1 et L2), vous pouvez "multiplier" - utiliser plusieurs oscillateurs à cristal avec un amplificateur de microphone commun, un doubleur de fréquence et un amplificateur de puissance - une mesure lorsque plusieurs (jusqu'à cinq) canaux sont nécessaires pour la transmission en les passant en courant continu, cela nécessitera autant de bobines L1 que d'oscillateurs à cristal sont utilisés. Vous pouvez également connecter deux amplificateurs de puissance à, par exemple, un émetteur monocanal et alimenter chaque antenne via sa propre antenne, par exemple, dans une pile, ou dirigée dans des directions différentes, pour augmenter l'efficacité (au lieu de GP). Vous pouvez également utiliser l'oscillateur maître dans le cadre de la station de radio pour travailler avec des répéteurs. La tension de l'oscillateur local (son rôle, dans ce cas, est joué par l'oscillateur local à quartz de l'émetteur sur VT1) est amenée à travers la bobine de couplage (plusieurs tours sur L1) au mélangeur récepteur, qui fonctionne sur le principe d'un superhétérodyne avec un fréquence intermédiaire basse de 600 kHz. Le mélangeur doit assurer un fonctionnement sur la deuxième harmonique de l'oscillateur local (technique de conversion directe).

Il est possible d'utiliser le principe SYNTEX-72 avec une tension appliquée simultanément à deux mélangeurs [3]. Soit dit en passant, le système SYNTEX-72 ne donne pas de gain dans la suppression du canal d'image en IF2 en termes de fréquence - c'est mon erreur - XCUSE ! Mais comme la FI est "cachée" plus loin dans le circuit du récepteur radio derrière les circuits sous-jacents et les filtres passe-bande, néanmoins, le canal d'image sur IF2 est bien mieux supprimé qu'avec une seule conversion avec une faible FI, lorsque la méthode de conversion habituelle est utilisée .

Données d'enroulement des bobines de l'émetteur FM expérimental à 145 MHz :

En conclusion, je tiens à remercier V.K. Kalinitchenko (UA9MIM).

littérature

1. Tranzistorski predajnik za 432 MHz, RADIOAMATER, 1977, n° 1, p.3:6
2. A. Mezhlumyan. Stabilisateurs de microcourants sur transistors à effet de champ, RADIO. 1978, n° 9, p. 40:41
3. V. Bésedine. Sur la suppression du canal miroir. RADIO HAMMER, 1994, n° 3, p. 62:63
4. V. Bésedine. Emetteur FM, RADIO AMATEUR, 1995, n°2, p.42:44
5. V. Bésedine. Transmetteur FM, RADIO HAM. HF et VHF. 1997, n° 1, p. 32:33

Auteur : A.Besedin

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