You are here

Возбудитель FM передатчика с синтезатором частоты

Возбудитель FM передатчика с синтезатором частоты

 Возбудитель выполняет функции получения стабильного, малошумного, спектрально чистого радиосигнала, промодулированного сигналом звуковой частоты, подаваемой на вход с тракта аудио, и усиления данного ВЧ сигнала до величин, пригодных для раскачки выходного усилителя мощности.
 Мой синтезатор собран по схеме генератора с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ), перекрывающего FM диапазон с шагом 100 кГц.
 Генератор плавного диапазона (ГПД) может перекрыть всего лишь несколько мегагерц с необходимой стабильностью и приемлимыми шумами без дополнительной подстройки. Выходная мощность регулируется от нуля до 4-х ватт. Детектор обрыва обратной связи ФАПЧ выключает передатчик при неисправности синтезатора.

Синтезатор частоты FM 

Сердцем синтезатора является генератор плавного диапазона Колпитца. Он запитывается от местного 9-вольтового стабилизатора, и имеет последовательно-встречные варикапы, обеспечивающие высокую крутизну перестройки и малый уровень фазовых шумов.
 Часть выходного сигнала через делитель микросхемы и усиливается перед микросхемой ФАПЧ, где сравнивается с образцовым сигналом с частотой сравнения, получаемой с кварцевого генератора, поделенного до 6250 Гц. Частота устанавливается в двоичном виде с помощью переключателя на 10 направлений, задающего коэффициент деления. При обрыве обратной связи ФАПЧ, транзистор Q1 открывается и подаёт сигнал, служащий для обесточивания усилителя мощности. Выходной сигнал ФАПЧ с выхода микросхемы фильтруется и смещается по уровню, для подачи на варикапы, управляющие чатсотой ГПД.
 Сигнал модуляции подаётся на отдельный варикап, напряжение смещения которого подобрано с учётом максимальной линейности модуляции, при этом, оно не зависит от напряжения настройки частоты, что исключает паразитное влияние. Все входные сигналы и напряжение отключения усилителя подаются через проходные сигналы и индуктивные фильтры для снижения шумов. Диапазон частот позволяет модулировать синтезатор не только звуковым сигналом и стереонесущей, но и дополнительными поднесущими и сигналами телеметрии, если это потребуется.
 Выходной сигнал ГПД проходит через каскад эмиттерного повторителя, далее через каскад предварительного усиления в режиме класса А, затем, подаётся на предоконечный каскад, работающий в режиме класса B, и в итоге, усиливается выходным транзистором, работающим в режиме класса C и имеющим настраиваемые согласующие контуры.
 Два последних каскада имеют отдельное регулируемое питание от 0 до 15В, позволяющее варьировать выходную мощность от 0 до 4-х ватт. Это решение применено для регулировки  мощности раскачки отдельного усилителя мощности, а так же для автоматического отключения сигнала в аварийных ситуациях с целью защиты выходного каскада.
 Предупреждение: выходной каскад возбудителя не имеет цепей фильтрации гармоник. Если вы хотите подключить его напрямую к антенне в качестве маломощного передатчика, добавьте ФНЧ.
 Возбудитель собран на двухсторонней печатной плате, верхняя сторона которого, полностью покрытая фольгой, служит землёй. Медь удалена лишь вокруг незаземлённых проводников. Выводы деталей, идущие на землю, припаиваются с обеих сторон платы, так что нет необходимости в металлизации отверстий. 

 Печатная плата синтезатора передатчика FM


 На чертежах представлены обе стороны платы, поэтому вы можете напечатать их и совместить на просвет необходимые отверстия. Вы должны напечатать чертёж в зеркальном отображении, чтобы получить залитыми краской места, в которых останется медь.
 Данная плата опаяна по периметру полосками металла. Это лучше сделать до установки деталей.

Монтажная схема синтезатора частоты FM

Данная монтажная схема показывает расположение элементов на плате. Вы можете понять, что здесь изображено, пользуясь принципиальной схемой. Это довольно просто. Будьте внимательны, один элемент схемы НЕ показан на рисунке! Он должен быть установлен после, во время настройки, под платой! Чтобы сделать процесс более увлекательным и для того, чтобы вы хорошо разобрались в конструкции, я НЕ скажу вам, что это за деталь! Вы узнаете её после сборки, она окажется лишней! :-)
 Чертежи катушек довольно близки к их истинным размерам.  

Возбудитель передатчика FM с синтезатором частоты.

Здесь показан возбудитель в сборе! Некоторые пояснения по поводу аллюминиевой детали в районе выходново транзистора. Я сделал её на своём любительском токарном станке.
 Это довольно сложный способ обеспечить тепловой контакт корпуса транзистора TO-5 с радиатором! Простейший кронштейн вроде бы вполне должен подойти. Моя первоначальная идея была прикрутить его к шасси, либо к борту вокруг платы. Но схема работает настолько эффективно, что транзистор не нуждается в дополнительном радиаторе! Я провёл испытания и, в конце концов, оставил всё так, как показано на рисунке, ничего не добавляя.
 Многие детали взяты от списанного оборудования. В том числе, подстроечные конденсаторы и дроссели. Но вполне можно подобрать замену и из современных деталей. Кварц производства JAN Crystals. Для того, чтобы вогнать его на нестандартную частоту 6.4 МГц параллельного резонанса, применён конденсатор 30 пФ, со стандартной температурной стабильностью.
 Сигнал снимается с выхода с помощью разъёма BNC. Все остальные соединения выполнены с помощью проходных конденсаторов. Конструкция снабжена крышками из того же металла, что и бортики по периметру. Это ни что иное, как разрезанные кофейные банки! Так же подойдёт металл от упаковки некоторых сортов шоколада, либо пирожных! (примечание переводчика: банки отечественной сгущёнки из прекрасной облуженной жести)
 Настройка схемы несложная. Во-первых, установите все КПЕ в среднее положение и установите переключателями частоту. Для этого уясните простой принцип: самый младший переключатель имеет вес 100 кГц, второй 200 кГц, следуюущий 400 кГц, и так далее, до последнего, который весит все 12,8 МГц. Девятый переключатель добавляет 76,8 МГц, а десятый — 102,4 МГц. Перед тем, как выставить переключатели в нужное положение, разложите нужную вам частоту на двоичные компоненты. Обратите внимание: переключатель в положении "включено" НЕ добавляет вес в общую сумму! Например, если вы хотите вещать на частоте 96,5 МГц, вы должны поставить переключатели 9, 8, 7, 3 и 1 в положение "выключено", а остальные во "включено". Весь диапазон, который можно установить переключателями синтезатора, перекрывает FM и даже захватывает соседние, но схема рассчитана на работу в вещательном диапазоне.
 Теперь вы должны подать напряжение 15 В только на питающий контакт основной части схемы, подключив вольтметр к выходу операционного усилителя U3, и частотомер к коллектору транзистора Q4. Если у вас получилась на выхоте нужная частота, вы поймали удачу за хвост и выиграли лотерею! Обычно, ГПД болтается где-то за пределами диапазона. Если вольтметр показывает около 14 В, это означает, что частота черезмерно низкая. Если показания около нуля, это говорит о черезмерно высокой частоте. Частотомер должен подтвердить это. Вы должны вогнать ГПД в диапазон. Для этого можно менять как ёмкость C20, так и индуктивность L4. Обычно конденсатор не даёт регулировку частоты во всём диапазоне, и тогда остаётся только мять катушку. Когда вы сумеете правильно настроить ГПД, ФАПЧ засинхронизируется, и вы получите на выходе сигнал со стабильной частотой, что и было нужно. Подкрутите L4 и C20, чтобы на вольтметре получилось около 9 В. В этом диапазоне напряжений получается наиболее низкий уровень фазовых шумов варикапов, потому что управляющее напряжение значительно выше детектируемого ВЧ. В идеале, вы должны получить эти 9 В в центре вещательного диапазона. Но это можно легко сделать позже.
 Теперь с помощью C12 выставите точную частоту кварцевого генератора, ориентируясь на показания частотомера. Он должен показывать ровно установленную ранее переключателями частоту в вещательном диапазоне. 
 Перейдём к усилительным каскадам: Подсоедините к выходу эквивалент нагрузки 50 Ом и измеритель мощности и подайте несколько вольт питания на контакт запитки усилителя мощности. Настройте C28, C32, C37 и C38 по максимуму выходного сигнала. Если диапазона регулировки конденсаторов не будет хватать, помните L5, L7, L11, L10. Теперь увеличьте напряжение питания и снова поднастройте ёмкости. Вы должны получить 4-5 Вт при напряжении питания 15 В.
 Для устранения микрофонного эффекта, после сборки и настройки, залейте катушку ГПД, а быть может, и других каскадов, пчелиным воском, либо другим подходящим материалом. После этого возможно, будет нужно слегка подстроить контуры заново.
Теперь подключите звуковой тракт к возбудителю. Подайте на вход звуковой сигнал, строго контролируя уровень, и установите резистором R68 девиацию +/- 75 кГц. Если у вас нет измерителя девиации, включите FM приёмник, поймайте местные станции и выставите эквивалентную громкость приёма своего передатчика. Но этот способ имеет заметную погрешность, лучше всё же по прибору.
 Если вам понадобится изменить частоту передачи, запрограммируйте её снова переключателями, а затем подстройте весь тракт, за исключением C12, подстраивать который надо лишь раз в несколько лет, по причине старения кварца.

Рубрика: 

Добавить коментарий

0