Дуплексная минирадиостанция диапазона 10 м
Радиостанция на 28МГц
Дуплексная минирадиостанция диапазона 10 м
В большинстве случаев при создании радиостанции стремятся увеличить радиус ее действия. Однако есть применения, где на первый план выходит не дальность связи, а удобство её пользования, в том числе возможность использовать радиостанцию, оставляя свободными обе руки. В современном ее использовании это может быть организация работы команды при игре, например, в лазертаг.
В приведенной схеме переход с приема на передачу обеспечивает система голосового управления (VOX).
Для решения задачи организации радиосвязи на очень небольшие расстояния оптимальными являются любительский диапазон 10 метров (28000 кГц .. 29700 кГц) и соседствующий с ним Си-Би диапазон. Схемотехника на частотах, соответствующих этим диапазонам, относительно проста, а конструкции легко воспроизводятся и налаживаются даже при не очень большом опыте работы на высоких частотах. Данная конструкция предназначена для Си-Би диапазона, при повторении её в варианте на любительский диапазон 10 метров скорее всего потребуется заменить лишь кварцевые резонаторы в приемнике и передатчике.
Тракты приемника и передатчика выполнены раздельными.
Схема передатчика приведена на рис. 1. Он состоит из задающего генератора, выходного каскада, микрофонного усилителя и узла голосового управления включением передатчика (и выключения приемника). Задающий генератор выполнен на транзисторе VT5 по схеме “ёмкостная трехточка”. Частоту генерации определяет кварцевый резонатор ZQ1. Последовательно с ним включен варикап VD3, который используется для частотной модуляции генератора. Усилитель мощности выполнен на транзисторе VT6. Колебательный контур L2C11 в его коллекторной цепи настроен на рабочую частоту радиостанции. На транзисторе VT1 и микросхеме DA1 выполнен микрофонный усилитель, сигнал с выхода которого поступает на варикап VD3.
Передатчик включается “голосом». Сигнал с выхода микросхемы DA1 поступает на выпрямитель VD1VD2R8C5. Постоянное напряжение с выхода этого выпрямителя открывает транзисторы VT2 и VT3. Последний подает питание на высокочастотные каскады передатчика. Задержку выключения передатчика можно рассчитать по формуле: t(выкл) = С5R8R9/(R8+R9). Обычно ее выбирают в пределах 0,4…2 с. Этот выбор определяется особенностями речи оператора (ее темпом, длительностью речевых пауз). Нужную задержку устанавливают подбором конденсатора С5. Через транзистор VT4 управляющий сигнал поступает на приемник, выключая его на время работы на передачу.
Схема приемника показана на рис. 2. На транзисторе VT1 собран усилитель радиочастоты. Его входной (L1C2C3) и выходной (L3C5C6) контуры настроены на рабочую частоту радиостанции. Связь приемника с антенной — трансформаторная. Германиевые диоды VD1 и VD2 ограничивают уровень входного сигнала на уровне примерно 0,2 В, исключая тем самым выход из строя транзистора VT1 при работе радиостанции на передачу.
Основная обработка сигнала радиочастоты происходит в микросхеме DA1. Она включает в себя гетеродин (его частоту задает кварцевый резонатор ZQ1), смеситель, на нагрузке которого (фильтр ZQ2) выделяется сигнал промежуточной частоты 465 кГц, частотный детектор с фазосдвигающим контуром L5C10R3, усилитель шумоподавителя и предварительный УЗЧ.
На операционном усилителе DA2 и транзисторах VT5 и VT6 собран усилитель мощности ЗЧ. Его особенность — низкое энергопотребление во всех режимах. Усилитель постоянного тока (транзисторы VT3, VT4) работает в ключевом режиме. Он согласовывает выход шумоподавителя с управляющим входом DA2. Это позволяет исключить влияние изменений напряжения питания радиостанции (при разряде аккумуляторов) на работу шумоподавителя.
Порог срабатывания шумоподавителя регулируют резистором R6. Когда появляется полезный сигнал, на выходе детектора уменьшаются высокочастотные шумы и уровень напряжения на выводе 13 DA1 изменяется скачком с высокого на низкий. Транзисторы VT3 и VT4 открываются, разрешая работу УЗЧ.
Транзистор VT2 подает питание на радиочастотную часть приемника при выключении передатчика. Когда на выводе А высокий уровень, VT2 закрыт и тракты РЧ и ПЧ приемника обесточены. При низком уровне на выводе А транзистор VT2 открывается до насыщения и радиоприемник включается в нормальную работу. Приемник может иметь собственную антенну, а может быть подключен к антенне передатчика.
Радиостанция смонтирована на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм (рис. 3). Красная линия условно разделяет передатчик и приемник.
Фольгу со стороны деталей используют лишь в качестве общего провода и экрана. В местах пропуска проводников в ней сделаны (вытравлены) соответствующие выборки (на рис. 3 они не указаны). Соединения с Фольгой «заземляемых» выводов резисторов, конденсаторов и других элементов показаны черными квадратами. Такими же квадратами, но со светлой точкой в центре, отмечены проволочные перемычки, соединяющие с фольгой общего провода те или иные фрагменты печатного монтажа, и “заземляемые» выводы микросхем.
Катушка передатчика (рис. 1) L1 имеет 25 витков, намотанных проводом ПЭВШО 0.12 на каркасе диаметром 5 мм, который ввинчивают в плату (рис. 4). Каркас имеет карбонильный подстроечный сердечник М3х9.
Конструкция катушки L2 и ее монтаж на плате показаны на рис. 5. Её 16 витков намотаны в ряд проводом ПЭВ-2 0.33. Катушку L3 (четыре витка провода ПЭВШО 0,2) наматывают поверх L2 у «холодного» (по ВЧ) ее конца. Подстроечник катушки L2 такой же, как и у L1. Микрофон ВМ1 — CZN-15E. Можно взять электретный микрофон и другого типа.
Катушки приемника (рис. 2) LI, L3 и L5 — экранированные, заводского изготовления, типа КВП, с катушками связи. Можно приобрести в «Чип и Дип». Индуктивность L1 и L3 — 1 мкГн. L5 — 240 мкГн. Катушки связи в L3 и L5 оставляют незадействованными (замыкать их нельзя!). Допустимо использовать и другие катушки с соответствующей индуктивностью и приемлемыми габаритами. Контактные лепестки экранов отгибают под прямым углом и припаивают непосредственно к фольге общего провода. Катушка L4 — 10 витков провода ПЭВШО 0,12. Ее наматывают виток к витку на каркасе диаметром 5 мм (рис. 4).
Динамическая головка ВА1 — 0.25ГДШ-7 сопротивлением 50 Ом.
Кварцевые резонаторы радиостанции можно впаять в предназначенные для них отверстия. Но, как показывает опыт, частота кварцевого резонатора иногда значительно отличается от номинала, проставленного на его корпусе. Чтобы была возможность менять кварцевые резонаторы без пайки, на плате установлены миниатюрные гнезда от разъема, рассчитанного под штырь диаметром 1 мм. Их крепление на плате можно выполнить так, как показано на рис. 6.
Все постоянные резисторы в радиостанции — МЛТ-0,125. подстроечные — СПЗ-38а. Оксидные конденсаторы С2 и С10 (см. рис. 1) и С22 (см. рис. 2) имеют диаметр 6 мм, а С21 (см. рис. 2) — 5 мм. На плате их монтируют так, как показано на рис. 7. Во избежание замыкания фольга под конденсатором имеет кольцевую выборку.
Для настройки радиостанции желательно иметь частотомер, например 43-57, осциллограф и Си-Би радиостанцию с нужным каналом. Если осциллограф “не видит” сигнал частотой около 27 МГц или с его помощью нельзя измерить уровень сигнала, то потребуется и ВЧ вольтметр со шкалой “~U» от 0,3 В, например А4-М2.
Настройку начинают с передатчика. Его переводят в режим непрерывного излучения, соединив с общим проводом коллектор транзистора VT3 и левую (по рис. 1) обкладку кварцевого резонатора ZQ1. Подключив осциллограф к эмиттеру транзистора VT5, визуально оценивают частоту задающего генератора. Если она составляет около 9 МГц (27/3), то установленный резонатор относится к гармониковым и указанная на его корпусе частота является третьей гармоникой основного резонанса. Лучше заменить его резонатором, возбуждающимся на основной частоте. Если использовать гармониковый резонатор, то индуктивность катушки L1 нужно увеличить примерно в девять раз. т. е. число витков должно быть в три раза больше.
Затем к катушке L3 подключают антенный эквивалент — нагрузку сопротивлением 50 Ом и ВЧ вольтметр. Подстройкой катушки L2 настраивают выходной контур L2C11 по максимуму показаний вольтметра.
Убрав перемычку, соединяющую с общим проводом вывод кварцевого резонатора (включив тем самым частотный модулятор), убеждаются в том, что генератор продолжает работать и подстройкой катушки L1 приводят его частоту точно к рабочей. Частотомер при этом подключают к антенной нагрузке передатчика.
Сигнал микрофона нетрудно привести к нужному уровню резистором R2 или изменением коэффициента усиления каскада на операционном усилителе DA1 (k=R5/R4). Шунтированием резистора R5 усиление тракта уменьшают, а шунтированием R4 — увеличивают. Контролируют усиление микрофонного усилителя (уровень модуляции) по НЧ сигналу на выходе контрольного приемника. Он должен иметь достаточную громкость, но не «вылетатьи из канала, что обычно сопровождается сильными искажениями. Постоянное напряжение на выходе DA1 должно быть в пределах 2,5…3,5 В. Если оно меньше 2 В, его увеличивают, шунтируя конденсатор СЗ резистором, близким по сопротивлению к R5. Постоянное напряжение на выводе 6 DA1 должно оставаться практически неизменным при снижении напряжения питания до 4,5…5 В. Функцию стабилизатора, который фиксирует это напряжение и, соответственно, минимизирует “уход» частоты передатчика при изменении напряжения питания, выполняет транзистор VT1, работающий здесь в режиме генератора тока.
Затем проверяют работу “голосового» ключа: убеждаются в том, что резистором R2 можно установить тот или иной акустический порог включения передатчика.
Для настройки приемника (рис. 2) можно воспользоваться расположенной на расстоянии 1…2 м Си-Би радиостанцией, работающей на антенный эквивалент. Она будет выполнять роль генератора ВЧ. К выводу 5 микросхемы DA1 (выходу ПЧ фильтра) подключают осциллограф (чувствительность — 10 мВ на деление) и настройкой РЧ контуров (включая L4) добиваются максимального уровня сигнала ПЧ. В процессе настройки увеличением уровня выходного сигнала излучающую станцию отодвигают, и настройку завершают на предельно малом входном сигнале.
Фазосдвигающий контур L5C10 приемника настраивают по сигналу корреспондента, работающего в ЧМ: подстроечник катушки L5 оставляют в положении, которому будет соответствовать громкий сигнал наилучшего качества.
Радиостанция работает с любой 50-омной антенной приемлемой длины, например, от радиостанции Dragon SY-101 (длина 23 см, разъем типа СР-50). Годятся и самодельные антенны (см. статью Г. Минакова, м. Федосова, Д. Травинова “Радиостанция “Колибри” в “Радио», 1999, № 1, с. 59). Но во всех случаях рекомендуется соединять фольгу общего провода платы (лучше — в точке подключения к ней катушки L3 передатчика) с чем-то, что могло бы послужить противовесом в образующейся антенной системе (в обычных “портативках” противовесом служит сам оператор). “Дальнобойность” станции заметно увеличится, если в качестве противовеса использовать отрезок монтажного провода длиной 1…1.5 м.
Приемник радиостанции может иметь и собственную антенну. Поскольку к настройке и согласованию приемной антенны предъявляются менее жесткие требования, вполне достаточно простого отрезка монтажного провода длиной 20.. .30 см.
Невысокое энергопотребление радиостанции в режиме передачи позволяет использовать для ее питания малогабаритные и легкие источники небольшой емкости, в том числе и батареи гальванических элементов. Так, при соотношении времени нахождения в дежурном режиме к времени активной работы 10/1 радиостанция с девятивольтовой батареей емкостью 620 мАч сможет проработать 70… 100 ч.
Окончательное оформление радиостанции зависит от ее назначения. Конструктивно она может быть выполнена в виде единого блока, имеющего лишь выносную микрофонно-телефонную гарнитуру. Но при размещении станции, скажем, в защитном шлеме мотоциклиста, удобнее иметь дело с отдельными ее узлами, передатчиком, приемником, источником питания (основным или резервным), громкоговорителем, микрофоном и др., монтируя каждый из них так, как этого потребуют условия эксплуатации и будет удобно пользователю.
Два резистора, которые обычно являются элементами оперативного управления радиостанцией, выполнены подстроечными. Это — резистор R2 (см. рис. 1), которым выставляют порог включения передатчика (под порогом должны остаться посторонние акустические шумы и шорохи), и R6 (см. рис. 2) — порог шумоподавителя, включающего УЗЧ станции лишь при появлении в канале связи несущей достаточно высокого уровня. То или иное положение этих регуляторов выставляют заблаговременно, перед началом работы.
Литература: Ю.Виноградов Микрорадиостанция. -Радио, 1999, №8, с.72-73, №9, с.61-63.
Радиостанция на 28МГц
Источник: портативная радиостанция на 28МГц.-Радио, 1998, №9, с.40-41