Материал, представленный в данной главе, собран и систематизирован на основе публикаций различных источников, предназначенных для широкого круга читателей. Список используемой литературы представлен в конце книги.
2.1. Радиопередатчики систем оповещения и сигнализации
Миниатюрный радиопередатчик на туннельном диоде
Среди большого семейства радиопередатчиков можно выделить те устройства, которые имеют простое схемное решение, малое количество деталей и при всем этом обладают достаточно хорошими характеристиками.
Схема простого микропередатчика изображена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Радиопередатчик на туннельном диоде
Основу этого устройства составляет схема высокочастотного генератора на туннельном диоде. Ток, потребляемый генератором от источника питания, составляет примерно 15 мА и зависит от типа туннельного диода. Тип туннельного диода может быть выбран, по усмотрению радиолюбителя, с током потребления не более 10–15 мА (например, диод АИ201А).
Генератор сохраняет свою работоспособность при напряжении источника питания 1 В и выше при соответствующем выборе рабочей точки резистором R2. Дроссель Др1 наматывается на резисторе МЛТ-0,25 проводом ПЭВ 0,1 и содержит 200–300 витков. Чтобы провод не соскакивал с резистора, он периодически смазывается клеем "Момент", БФ-2 или другим. Индуктивность дросселя должна быть 100–200 мкГн. Дроссель может быть заводского изготовления. Катушка колебательного контура L1 выполнена без каркаса и содержит 7 витков провода ПЭВ 1,0 мм. Диаметр катушки 8 мм, длина намотки 13 мм. Катушка связи L2 так же, как и L1 — бескаркасная, намотана проводом ПЭВ 0,35 мм, 3 витка, диаметр катушки 2,5 мм, длина намотки — 4 мм. Катушка L2 располагается внутри катушки колебательного контура L1.
Настройка передатчика сводится к установке рабочей точки туннельного диода путем вращения движка подстроечного резистора R2 до появления устойчивой генерации и подстройке частоты колебаний конденсатором С4. Антенной является отрезок монтажного провода длиной примерно в четверть длины волны. Глубину модуляции можно изменять подбором сопротивления резистора R1. Сигнал этого передатчика можно принимать на телевизионный приемник.
Значительно упростить конструкцию радиомикрофона можно при использовании малогабаритных конденсаторных микрофонов, включаемых непосредственно в колебательный контур высокочастотного генератора.
Возможная схема такого передатчика представлена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Малогабаритный конденсаторный микрофон
Как известно, конденсаторный микрофон 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. Выступая элементом контура, конденсаторный микрофон осуществляет частотную модуляцию.
В остальном описание схемы и настройка передатчика аналогичны вышеприведенной схеме.
Мощность излучения вышеприведенных устройств составляет доли единиц мВт. Соответственно, и радиус действия этих устройств составляет единицы — десятки метров.
Микропередатчик с ЧМ на транзисторе
Схема микропередатчика, выполненного на транзисторе, приведена на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Микропередатчик с частотной модуляцией
Модулирующее напряжение, снимаемое с электретного микрофона МКЭ-3 (МКЭ-333, МКЭ-389, М1-А2 "Сосна"), через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1, на котором выполнен задающий генератор. Так как управляющее напряжение приложено к базе транзистора VT1, то, изменяя напряжение смещения на переходе база-эмиттер, и, соответственно, емкость цепи база-эмиттер, которая является одной из составных частей колебательного контура задающего генератора, осуществляется частотная модуляция передатчика. Этот контур включает в себя также катушку индуктивности L1, расположенную по высокой частоте между базой транзистора VT1 и массой, и конденсаторами СЗ и С4. Конденсатор С4 включен в цепь обратной связи емкостной трехточки, являясь одним из плеч делителя С6—С4, с которого и снимается напряжение обратной связи. Емкость конденсатора С4 позволяет регулировать уровень возбуждения. Во избежание влияния шунтирующего резистора R2 в цепи эмиттера транзистора VT1 на колебательный контур, которое может вызвать чрезмерное расширение полосы частот резонансной кривой, последовательно с резистором R2 включен дроссель Др1, блокирующий прохождение токов высокой частоты. Индуктивность этого дросселя должна быть около 20 мкГн.
Катушка L1 бескаркасная, диаметром 3 мм намотана проводом ПЭВ 0,35 и содержит 7–8 витков.
Для получения максимально возможной мощности необходимо правильно выбрать генерирующий элемент (транзистор VT1) и установить оптимальный режим работы генератора. Для этого необходимо применять транзисторы, верхняя граничная частота которых должна превышать рабочую частоту генератора не менее чем в 7–8 раз. Этому условию наиболее полно отвечают транзисторы типа n-p-n КТ368, хотя можно использовать и более распространенные транзисторы КТ315 или КТЗ102.
Миниатюрный радиопередатчик с питанием от батареи для электронных часов
Схема следующего радиопередатчика приведена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Радиопередатчик с питанием от батареи 1,5 В
Устройство содержит минимум необходимых деталей и питается от батарейки для электронных часов напряжением 1,5 В.
При столь малом напряжении питания и потребляемом токе 2–3 мА сигнал этого радиомикрофона может приниматься на удалении до 150 м.
Продолжительность работы около 24 ч. Задающий генератор собран на транзисторе VT1 типа КТ368, режим работы которого по постоянному току задается резистором RI. Частота колебаний задается контуром в базовой цепи транзистора VT1. Этот контур включает в себя катушку L1, конденсатор СЗ и емкость цепи база-эмиттер транзистора VTI, в коллекторную цепь которого в качестве нагрузки включен контур, состоящий из катушки L2 и конденсаторов С6, С7. Конденсатор С5 включен в цепь обратной связи и позволяет регулировать уровень возбуждения генератора.
В автогенераторах подобного типа частотная модуляция производится путем изменения потенциалов выводов генерирующего элемента. В нашем случае управляющее напряжение прикладывается к базе транзистора VT1, изменяя тем самым напряжение смещения на переходе база-эмиттер и, как следствие, изменяя емкость перехода база-эмиттер. Изменение этой емкости приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура, что и приводит к появлению частотной модуляции. При использовании УКВ приемника импортного производства требуемая величина максимальной девиации несущей частоты составляет 75 кГц (для отечественного стандарта — 50 кГц) и получается при изменении напряжения звуковой частоты на базе транзистора в диапазоне 10-100 мВ. Именно по этому в данной конструкции не используется модулирующий усилитель звуковой частоты. При использовании электретного микрофона с усилителем, например, МКЭ-3, М1-Б2 "Сосна", уровня сигнала, снимаемого непосредственно с выхода микрофона, оказалось достаточно для получения требуемой девиации частоты радиомикрофона. Конденсатор С1 осуществляет фильтрацию колебаний высокой частоты. Конденсатором С7 можно в небольших пределах изменять значение несущей частоты. Сигнал в антенну поступает через конденсатор С8, емкость которого специально выбрана малой для уменьшения влияния возмущающих факторов на частоту колебаний генератора. Антенна сделана из провода или металлического прутка длинной 60-100 см. Длину антенны можно уменьшить, если между ней и конденсатором С8 включить удлинительную катушку L3 (на рис. 2.4 не показана). Катушки радиомикрофона бескаркасные, диаметром 2,5 мм, намотаны виток к витку. Катушка L1 имеет 8 витков, катушка L2 — 6 витков, катушка L3 15 витков провода ПЭВ 0,3.