При разработке миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств используются и другие, часто весьма интересные и оригинальные схемотехнические решения модуляторов. Однако ограниченный объем предлагаемого издания, к сожалению, не позволяет их рассмотреть. Необходимую дополнительную информацию заинтересованные читатели могут найти в специализированной литературе и в сети Интернет.
5. Простые транзисторные радиопередающие устройства
Ознакомившись с основами схемотехники миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств, заинтересованные читатели, вполне вероятно, пожелают проверить и закрепить полученные знания на практике. Поэтому в разделах данной главы рассматриваются принципиальные схемы простых радиопередающих устройств, выполненных на одном или двух транзисторах. Такие радиопередатчики могут использоваться в составе систем связи в доме или квартире, например, для прослушивания детской комнаты. Помимо этого миниатюрные радиопередающие устройства часто применяются в составе системы сигнализации для получения звукового сигнала из охраняемого помещения, а также используются в домах и на дачных участках в качестве беспроводного звонка или интеркома. Радиомикрофоны, отличающиеся от простых микропередатчиков более качественной передачей звукового сигнала, применяются, например, при озвучивании презентаций, дискотек и других массовых мероприятий.
Внимание! Использование любой из описываемых в данной главе конструкций в качестве специального технического средства для негласного получения информации или несанкционированного прослушивания, а также ее производство, сбыт и/или приобретение (в том числе и в целях сбыта), ввоз и вывоз для осуществления указанных деяний преследуется в соответствии с действующим административным и уголовным законодательством Российской Федерации.
5.1. Радиопередатчики на одном транзисторе
Большинство схемотехнических решений простейших миниатюрных радиопередающих устройств предполагает использование однокаскадных конструкций, основу которых составляет высокочастотный транзисторный генератор. Простейшее радиопередающее устройство с частотной модуляцией может быть собрано всего лишь на одном биполярном или полевом транзисторе и нескольких пассивных элементах. Конечно же, такие конструкции не отличаются высокими качественными характеристиками, однако навыки, полученные при их сборке и налаживании, могут послужить начинающим радиолюбителям, решившим осваивать секреты радиоэлектроники, хорошей базой для проведения более сложных экспериментов с высокочастотной техникой.
Радиопередатчики на биполярном транзисторе
Основу большинства простейших транзисторных радиопередающих устройств составляет высокочастотный генератор, активный элемент которого выполнен на биполярном транзисторе. Преобразование акустического сигнала в низкочастотный электрический сигнал осуществляется, как правило, электретным микрофоном. Сформированный на выходе микрофона НЧ-сигнал без какой-либо дополнительной обработки используется в качестве модулирующего сигнала и подается непосредственно на ВЧ-генератор. Модуляция сигнала, формируемого генератором, обеспечивается за счет изменения режима работы или параметров транзистора активного элемента. Сформированный на выходе ВЧ-генератора модулированный сигнал поступает в антенну.
Принципиальная схема простейшего радиопередающего устройства, сигнал которого можно принимать на любой имеющий FM-диапазон вещательный радиоприемник, расположенный на расстоянии нескольких десятков метров, приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Принципиальная схема простого радиопередатчика на биполярном транзисторе (вариант 1)
Входной акустический сигнал преобразуется электретным микрофоном BM1, с выхода которого НЧ-сигнал подается непосредственно на базу биполярного транзистора VT1, имеющего n-p-n-проводимость. На этом транзисторе собран обычный LC-генератор с емкостной связью, формирующий ВЧ-колебания на частоте в пределах от 106 МГц до 107 МГц. По постоянному току транзистор VТ1 включен по схеме с общим эмиттером. Положение рабочей точки этого транзистора определяется величинами и соотношением сопротивлений резисторов R1, R2 и выбирается с учетом частоты, на которой предполагается эксплуатировать рассматриваемую конструкцию. В состав мостовой схемы стабилизации положения рабочей точки помимо резисторов R1 и R2 входит резистор R3, включенный в цепи эмиттера транзистора VT1.
По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой. При этом база транзистора заземлена по высокой частоте через конденсатор С1. Входным электродом активного элемента по высокой частоте в данном случае является эмиттер транзистора VT1, а выходным электродом – его коллектор. Цепь положительной обратной связи образована конденсатором С2, который включен между коллектором и эмиттером транзистора VТ1. При достаточной глубине обратной связи каскад переходит в режим генерации высокочастотных колебаний, модуляция которых осуществляется изменением положения рабочей точки транзистора VT1 по закону модулирующего сигнала.
Катушка L1 наматывается на каркасе диаметром 5 мм и содержит 5 витков медного посеребренного или просто луженого провода диаметром 0,8 мм. Длина катушки должна составлять около 8 мм. Вывод антенны припаивается между первым и вторым витками, считая от верхнего по схеме края катушки.
Транзистор типа BC337 зарубежного производства можно заменить, например, отечественным транзистором типа КТ660А. Величина сопротивления резистора R1 выбирается в зависимости от типа примененного электретного микрофона и должна быть такой, чтобы напряжение питания, подаваемое на микрофон, соответствовало его паспортным данным.
Питание данного радиопередающего устройства осуществляется от обычной батарейки типа «Крона» или от аккумулятора напряжением 9 В. При этом потребляемый ток не должен превышать 12 мА. Параллельно контактам источника питания включен керамический конденсатор С3, шунтирующий его по высокой частоте и обеспечивающий в определенной мере нейтрализацию как внутренних, так и внешних факторов, влияющих на стабильную работу радиопередатчика.
При налаживании радиопередатчика рабочая частота ВЧ-генератора должна быть выбрана в верхней части FM-диапазона. Ее точное значение устанавливается изменением количества витков катушки L1 и/или изменением расстояния между ее витками. При желании в каркасе катушки можно установить сердечник. В этом случае точное значение рабочей частоты ВЧ-генератора выбирается за счет изменения положения этого сердечника по отношению к виткам катушки L1. Использование сердечника из ферромагнитного материала приводит к уменьшению значения рабочей частоты. Если же применить сердечник из меди или алюминия, то рабочая частота увеличится. В качестве антенны рекомендуется использовать отрезок медного провода диаметром 1 мм и длиной примерно 30 см.
Принципиальная схема еще одного варианта радиопередающего устройства, выполненного на биполярном транзисторе, приведена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Принципиальная схема простого радиопередатчика на биполярном транзисторе (вариант 2)
В рассматриваемой конструкции акустический сигнал преобразуется электретным микрофоном BM1, с выхода которого электриче ский НЧ-сигнал через разделительный конденсатор С1 подается на базу биполярного транзистора VT1. На этом n-p-n транзисторе собран LC-генератор с емкостным делителем, формирующий ВЧ-колебания на частоте в пределах от 104 МГц до 108 МГц. По постоянному току транзистор VТ1 включен по схеме с общим эмиттером. Положение рабочей точки транзистора определяется величиной сопротивления резистора R2.
По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С2. Высокочастотные колебания возникают в резонансном контуре, включенном по переменному току между коллектором и базой транзистора VТ1. Снимаемое с емкостного делителя напряжение подается во входную цепь активного элемента, а именно на эмиттер транзистора VТ1, в результате чего каскад оказывается охваченным положительной обратной связью.
Модулирующий НЧ-сигнал поступает на базу транзистора VT1 через разделительный конденсатор С1. В соответствии с мгновенным значением этого сигнала изменяется величина напряжения смещения, подаваемого на базу транзистора VT1, то есть изменяется положение рабочей точки транзистора. В результате НЧ-сигнал, формируемый на коллекторе транзистора VT1, инициирует изменение падения напряжения на резонансном контуре, при этом происходит изменение амплитуды и частоты сигнала ВЧ-генератора по закону модулирующего сигнала. Таким образом, на коллекторе транзистора VT1 формируется модулированный сигнал.