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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Transistorsender für das 432-MHz-Band. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Sender Eine Beschreibung dieses Senders wurde in der Zeitschrift RADIO REF veröffentlicht, Autor - F8CV. Die Ausgangsleistung des Senders ist mit etwa 100 mW relativ gering, reicht aber völlig aus, um über kurze Distanzen zu kommunizieren oder durch „Anschließen“ beispielsweise eines von Motorola oder RCA hergestellten Hybridverstärkers ein „volles“ Signal zu erhalten „ausgewachsener“ Sender mit einer Ausgangsleistung von mehreren zehn Watt. Das Senderdiagramm ist in Abb. 1 dargestellt.
Der Transistor T2 arbeitet in einer Quarzoszillatorschaltung mit einer Frequenz von 72 MHz. Am Transistor T1 ist ein Modulationsverstärker montiert, an dessen Basis ein Signal vom Mikrofon angelegt wird. Das verstärkte Signal wird über einen Trennkondensator einem Varicap zugeführt, der in Reihe mit der L1-Spule und dem Quarzresonator geschaltet ist. Die Modulationsspannung verändert die Kapazität des Varicaps und dementsprechend die Frequenz des Quarzoszillators und sorgt so für FM-Modulation. Die Verstärkung des Mikrofon-Ultraschallverstärkers wird durch Potentiometer P, einen Widerstand von 10 kOhm und durch Änderung der Verstärkerversorgungsspannung eingestellt. Die Quarzoszillatorschaltung ist klassisch und mit wartungsfähigen Teilen und korrekter Installation funktioniert sie normalerweise sofort. Dem Quarzoszillator ist am Transistor T3 ein Frequenzverdreifacher nachgeschaltet, in dessen Kollektorkreis eine auf eine Frequenz von 216 MHz abgestimmte Schaltung eingebaut ist. Ein charakteristisches Merkmal des Verdreifachers ist die erhöhte Eingangsimpedanz der Kaskade, die Verwendung einer induktiv-kapazitiven Kopplung mit dem Generator [kann durch Abstimmung von C8 erfolgen, wodurch die Filterung der Spannung des Quarzoszillators erhöht und die Kaskaden besser koordiniert werden gegenseitig und erhöhen dadurch die Ausgangsleistung des gesamten Senders, da die Koppelspule mit dem Kondensator einen Serienschwingkreis bildet (ggf. muss die Windungszahl der Koppelspule individuell gewählt und besser auf den Verdreifacher abgestimmt werden) ]. Die T3-Emitterschaltung umfasst einen seriellen Oszillatorkreis L4C9, der parallel zum Widerstand R15 geschaltet und auf die dreifache Frequenz des Quarzoszillators abgestimmt ist – 216 MHz, was (mit nur einem Schaltkreis!) eine nahezu Nullunterdrückung der Frequenz des Oszillators gewährleistet und seine Harmonischen (insbesondere die zweite – 144 MHz und vierte – 288 MHz, außer natürlich die nützliche dritte) sind auf frequenzabhängige negative Rückkopplungen auf den HF-Strom zurückzuführen. Somit verfügt der Verdreifacherausgang über ein recht sauberes Ausgangssignal mit einer Frequenz von 216 MHz. Die nächste Kaskade auf den Transistoren T4 und T5 ist ein Frequenzverdoppler von 216 MHz auf 432 MHz, der auf einer Gegentaktschaltung basiert und die Anschlüsse der Kollektoren der Transistoren miteinander verbunden sind [solche Schaltungen heben gerade Harmonische hervor und unterdrücken ungerade Wenn Sie diese Kaskade gemäß der üblichen Schaltung mit Lasten in den Kollektorkreisen einschalten, werden ungerade Harmonische hervorgehoben, einschließlich der ersten (Verstärker), und gerade Harmonische werden im Gegenteil unterdrückt. Am Ausgang dieser Stufe liegt bereits eine ziemlich hohe Ausgangsleistung vor, die ausreicht, um die Endstufe anzutreiben. Es ist wichtig, eine vollständige Symmetrie der Verdopplerstufe [sowohl Hardware als auch Signal] sicherzustellen. Es wäre logisch, die Anschlüsse der Emitter der Frequenzverdoppler-Transistoren T4 und T5 miteinander zu verbinden und einen gemeinsamen Widerstand zwischen ihnen und dem Gehäuse zu installieren und ihn in der HF mit einem Kondensator zu blockieren, um jedoch eine bessere Symmetrie zu gewährleisten Es ist notwendig, die Emitterkreise zu trennen. [Anstelle der Konstantwiderstände R16 und R17 kann auch ein Abstimmwiderstand mit einem Widerstandswert von 160:180 Ohm zwischen den Emitteranschlüssen installiert werden, um den Ausgang seines Motors zu erden. Dann ist dies möglich die Kaskade reibungslos betriebsmäßig auszubalancieren]. Die nach dem Verdoppler erhaltene HF-Leistung mit einer Frequenz von 432 MHz wird der Streifenleitung L5 zugeführt, und im Sender gibt es drei Streifenleitungen: L5, L6 und L7, sie bestehen aus Leiterplattenfolie [es ist bekannt, dass bei 432-MHz-Glasfaser beginnt bereits zu „hinken“, d elektrischer Isolierlack, der in der Mikrowelle geringe Verluste aufweist und die Leitung vergoldet oder versilbert. Am besten wäre es, eine polierte, silberbeschichtete Leine auf einer Fluorkunststoffplatte (Teflon) zu platzieren; wenn es an folienbeschichtetem Fluorkunststoff mangelt, kann man eine kombinierte Platine verwenden und nur die letzte Stufe mit Leinen platzieren zum Thema „Fluorkunststoff“. Die T6-Transistorstufe ist die Ausgangsstufe des Senders und arbeitet mit einer Frequenz von 432 MHz in der Klasse AB. Die Öffnungsvorspannung wird vom „Plus“ der Stromquelle über eine Kette von Widerständen R18 und R19 an die Basis des Transistors angelegt; zwischen dem Verbindungspunkt und dem Körper ist eine Siliziumdiode als Niederspannungs-Zenerdiode angeschlossen . Ohne „Swing“ fließt im Kollektorkreis des Transistors T6 ein Ruhestrom von 2:3 mA. Die Streifenleitung L6 ist die Kollektorlast des Endleistungsverstärkers des Senders, die Streifenleitung L7 arbeitet in einer P-Filterschaltung, um die Ausgangsimpedanz des Transistors an die Eingangsimpedanz der Antenne anzupassen. Der Antennenausgang liegt 10 mm vom „kalten“ Ende der Leitung entfernt. Aufbau und Details: Für den Aufbau des Senders ist die Herstellung einer Platine aus folienbeschichtetem Fiberglas oder (noch besser) aus folienbeschichtetem Fluorkunststoff (Teflon) mit den Maßen 130 x 60 x 1,5 mm erforderlich. Die Lage der Teile auf der Leiterplatte ist in Abb. 2 dargestellt. In Abb. Abbildung 3 zeigt eine Skizze der Leiterplattenleiter (der Einfachheit halber ist ein Negativbild dargestellt: Folie ist weiß dargestellt). Das Platzieren von Teilen auf der Platine bereitet in der Regel keine Schwierigkeiten, da darauf genügend Platz vorhanden ist. Besonderes Augenmerk sollte auf die Herstellung von Spulen gelegt werden. Spule L1 enthält 9 Windungen Wickeldraht mit einem Durchmesser von 0,3:0,35 mm auf einem Rahmen mit einem Durchmesser von 6 mm. Die Quarzoszillatorspule L2 enthält 6 Windungen desselben Drahtes auf einem Rahmen mit einem Durchmesser von 4 mm, die Kommunikationsspule ist von ihrem „kalten“ Ende aus zwischen die Windungen der L2-Spule gewickelt und verfügt über 4 Windungen desselben Wickeldrahtes Durchmesser wie L2 (Abb. 4).
Besonderes Augenmerk sollte auf die Wicklung der L3-Spule und der Paraphase-Kommunikationsspule gelegt werden: Zuerst werden 3 Windungen Wickeldraht mit einem Durchmesser von 5 mm auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 0,8 mm gewickelt, dann verdrillen wir ggf. zwei Drähte einadrige Drähte mit mehrfarbiger Isolierung mit einem Kupferdurchmesser von 0,15:0,2, 3 mm. Das Wickeln der Paraphase-Kommunikationsspule (5 Windungen) sollte wie in Abb. 3 gezeigt am „kalten“ Ende der L6-Spule erfolgen, indem zunächst zwei Windungen der Kommunikationsspule darauf und eine dritte darüber platziert werden . Dann wird der Anfang eines Drahtes der Kommunikationsspule mit dem Ende des zweiten verbunden (Abb. 4), die miteinander verbundenen Drähte werden an den gemeinsamen Draht der Platine gelötet, die restlichen Drähte werden an die Basen der Transistoren T5 gelötet , TXNUMX. Somit erhält man einen Abgriff aus der Mitte und eine symmetrische Koppelspule.
Da ist die Frequenz von 216 MHz schon recht hoch, um sein Eindringen in den Senderausgang aufgrund parasitärer Montagekapazitäten zu reduzieren, werden die Anschlüsse der Basen der Transistoren T4 und T5 nicht in die Löcher der Platine auf der Seite der gedruckten Leiterbahnen geführt, sondern oberhalb der angeschlossen Platine durch Oberflächenmontage mit kurzen, zum Löten ausreichenden Leitungen. Wie dies geschieht, ist in Abb. 7 am Beispiel des Transistors T5 dargestellt.
Alle Schaltkreise sollten mit möglichst kurzen Leitungen montiert werden. Bedenken Sie, dass ein Zentimeter Draht- oder Leitungslänge bei einer Frequenz von 216 MHz etwa einem Meter bei Frequenzen um 2 MHz entspricht; Sie werden keine Teile in HF-Geräten mit Leitungen von einem Meter Länge montieren ! Beim Einrichten können Sie die Spannung an jeder Hälfte der Kommunikationsspule mit einem HF-Voltmeter bei angeschlossenen Transistoren und leicht symmetrischer Wicklung messen, indem Sie einen der Anschlüsse (mit einer niedrigeren Spannung) mit einem Seitenschneider abschneiden. Lote sollten mit Elektroisolierlack vor Oxidation geschützt werden. Die Spule L4 ist mit Wickeldraht mit einem Durchmesser von 0,45 mm auf einen Dorn mit einem Durchmesser von 4 mm gewickelt und enthält 6 Windungen. Die HF-Drossel in den Kollektorkreisen der Frequenzverdopplertransistoren besteht aus 4 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,45 mm auf einem 2,5 mm Dorn. Die verbleibenden zwei Drosseln bestehen jeweils aus 4:5 Windungen isoliertem Draht und sind auf kleine Ferritröhrchen gewickelt (Abb. 8). Die Anzahl der Windungen ist nicht kritisch.
Die Anschlüsse der montierten Transistoren müssen eine Mindestlänge zum Anlöten haben, insbesondere bei T6. Trimmerkondensatoren müssen von sehr hoher Qualität sein: mit einem Keramikdielektrikum (oder Luft). Die koaxiale BNC-Antennenbuchse wird am Messingwinkel oder an der Wand des Senders so montiert, dass eine Verlötung der Streifenleitung ohne zusätzliche Drähte an der Lötstelle L7 zu C17 möglich ist. Der Antennenausgang kann ohne Stecker durch Anlöten des Kabels gemäß Abb. 9 erfolgen: Der zentrale Kern des Kabels wird an der Leitung an der Verbindungsstelle von L7 mit C17 befestigt, das Geflecht wird in zwei Teile geteilt, die mit der Folie verlötet werden des gemeinsamen Kabels der Platine auf beiden Seiten des Kabels.
Konfiguration: Nachdem Sie diesen im Allgemeinen einfachen Sender zusammengebaut haben, muss er konfiguriert werden, damit er funktioniert. Um die Antenne optimal auf den Sender abstimmen zu können, ist es notwendig, einen HF-Aufsatz für das Messgerät, beispielsweise einen Tester, anzufertigen. Das Diagramm einer solchen Befestigung ist in Abb. dargestellt. 10. Wenn das Koaxialkabel ohne Stecker an den Sender angeschlossen wird, können die Teile der Set-Top-Box gemäß Abb. 11 verlötet werden. Sie benötigen außerdem einen nicht induktiven Widerstand mit einem Widerstandswert von 47 (50) oder 75 Ohm, abhängig vom Speisewiderstand Ihrer Antenne, mit einer Verlustleistung von 0,5 W – das Äquivalent der Antenne. Die AA119-Diode besteht aus Germanium und kann durch jede andere Diode (Germanium) ersetzt werden, die im Mikrowellenbereich betrieben werden kann. Kondensator C ist ein HF-Entkopplungskondensator. Seine Kapazität kann im Miniaturtyp im Bereich von 100:200 pF liegen und ist mit kurzen Leitungen an den Schaltkreis der Set-Top-Box angeschlossen.
Zur Messung der Ausgangsspannung sollte ein DC-Voltmeter mit einem Eingangswiderstand von mindestens 20000 Ohm/V an die RF-Set-Top-Box angeschlossen werden. Die Messung erfolgt bei einem Grenzwert von 10 V. Es kann auch sinnvoll sein, ein Gleichstrom-Milliamperemeter mit einem Grenzwert von 100 mA in den Stromkreis des Senders einzubinden. Zunächst prüfen wir die Installation auf Kurzschlussfreiheit und die korrekte Montage des Senders. Wir schließen die Stromversorgung an und überprüfen die Erzeugung im Quarzoszillator, indem wir einen Resonanzwellenmesser an die L2-Spule bringen und ihren Abstimmferritkern drehen (es ist möglich, die Kapazität des Kondensators C6 auszuwählen oder ihn als Abstimmkondensator zu installieren und ihn zu dehnen und zu komprimieren Spulenwindungen, wenn als L2 eine rahmenlose Spule oder ohne Kern verwendet wird). Durch Drehen der Rotoren der Kondensatoren C9 und C11 sollten Sie den maximalen „Schwung“ der Transistoren T4 und T5 einstellen und prüfen, ob die Schaltung L4C9 tatsächlich auf eine Frequenz von 216 MHz eingestellt ist. Der Kondensator C12 erreicht den maximalen „Schwung“ des Transistors T6, und dann sollten die Kondensatoren C14 und C16 (C15 und C17 in der Position ihrer mittleren Kapazität) die maximale Spannung am Ausgang des Anzeigeaufsatzes erreichen.
Dieser Vorgang muss mehrmals an verschiedenen Positionen der Rotoren C15 und C17 wiederholt werden, bis eine maximale Ausgangsspannung von etwa 3 V erreicht wird. Wenn das Äquivalent 47 Ohm beträgt, ist die Spannung natürlich niedriger, und bei 75 Ohm ist sie niedriger höher sein. Tuning-Vorgänge sollten in kurzen Sitzungen durchgeführt werden, damit Transistoren, die am Eingang bereits einen festen Aufbau, aber nicht abgestimmte Ausgangskreise haben, „abkühlen“ können, andernfalls müssen solche Transistoren, insbesondere bei Ausgangstransistoren, ausgetauscht werden – dies sollte bei der Arbeit mit anderen Sendegeräten nicht vergessen werden. Um den Modulationspegel (und damit den Frequenzhub) richtig einzustellen, sollten Sie Ihr Signal an einem eingeschalteten FM-Empfänger im 432-MHz-Bereich überwachen. Wir schrauben den Ferritkern der Spule L1 ab, stellen den Schieber des Trimmpotentiometers P (10 kOhm) auf die oberste Position (gemäß Diagramm in Abb. 1), also auf die maximale Verstärkung des NF-Signals. Wenn Sie nun beispielsweise in das Mikrofon blasen, hören Sie das entsprechende Signal im FM-Empfänger. Wenn der Kern in die L1-Spule eingeführt wird, ändert sich die Modulationstiefe (Frequenzabweichung) und auch die Abstimmfrequenz des Senders ändert sich (niedriger), was unvermeidlich ist. Beim Einbau des Spulenkerns kann es in manchen Positionen zu Störungen der Frequenz des Quarzoszillators bei zu großer Abweichung kommen. Durch die Bewegung des obigen Kerns und die Einstellung eines ausreichenden Modulationsgrades mit Potentiometer P wird ein stabiler Betrieb des Quarzoszillators mit ausreichendem Frequenzhub und der erforderlichen Senderfrequenz (ohne Modulation) erreicht. Da das „Einblasen“ in ein Mikrofon ständig ermüdend ist und der Pegel eines solchen Signals nicht konstant ist, sollte an den Mikrofoneingang ein Tonfrequenzgenerator angeschlossen werden, der seine Ausgangsspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 1 kHz auswählt 1:10 mV, abhängig von den „Fähigkeiten“ Ihres Mikrofons. Kondensatoren, in Abb. 1 mit „C“ bezeichnet, können eine Kapazität von 1000 bis 4700 pF haben. Als Transistor T1 können Sie jeden npn-Leitungstyp verwenden, beispielsweise aus der BC107/108/109-Serie. Der Autor verwendete 2N918. 3N4 wurde auch als T5, T2 und T918 verwendet. T2 - 2N2369 oder ähnliche Eigenschaften. Beim Einrichten eines Quarzoszillators müssen Sie möglicherweise den Kapazitätswert des Kondensators C7 auswählen (instabile Erzeugung, niedrige Ausgangsspannung, Frequenzversatz). Als Ausgangstransistor T6 kommt ein 2N3866 zum Einsatz. Zur Orientierung sind die Werte der Kollektorströme der Sendetransistoren angegeben: T2 – 2,2 mA, T3 – 12 mA, T4 – 8 mA, T5 – 8 mA (Ströme T4 und T5 dürfen maximal um 5 % abweichen) ), T6 - ca. 20 mA. Die Gesamtstromaufnahme aus dem Netzteil beträgt 50:55 mA bei einer Versorgungsspannung von 12 V. Wenn sich die Ströme der Transistoren T4 und T5 um mehr als 5 % unterscheiden, sollten Sie die Identität der Widerstände der Widerstände R16 und R17 überprüfen (auf der Brücke oder mit einem Digitalmultimeter mit ausreichender Genauigkeit), Eigenschaften der Transistoren T4 und T5 und Hälften der Koppelspule mit L3. Das Ausbalancieren von Schaltkreisen ist ein heikler Prozess, der jedoch erheblich erleichtert wird, wenn man sich zunächst um die Identität der Arme solcher Schaltkreise kümmert: indem man Teile mit den gleichen Eigenschaften auswählt, ohne sich auf das Auswuchten zu verlassen, was natürlich hilfreich ist, aber sehr hilfreich sein wird Schmalbandig und unzureichend in der Tiefe, wenn es um die Unterdrückung geht, beispielsweise eines Lokaloszillatorsignals in Mischern, wenn man sich nur auf die Symmetrierung verlässt. Durch die Auswahl der Details können Sie in diesem Fall wie oben erwähnt ein glattes Ausgleichselement installieren und den Verdoppler entsprechend der minimalen Verzerrung der Signalform, der maximalen Ausgangsleistung in einem bereits konfigurierten Sender und dem saubersten Spektrum ausgleichen – das ist es ist für diejenigen, die gerne mit Geräten „herumspielen“ und eine solche Möglichkeit haben. Im einfachen Fall können Sie die Spannung an den Kollektoren T4 und T5 mit einem HF-Voltmeter (Tester mit HF-Kopf) messen und gleich einstellen. abwechselnd auf kürzeste und identische Weise durch Kurzschließen der Basen der Transistoren mit dem Verbindungspunkt der Wicklungen der Kommunikationsspule mit L3 oder über denselben niederohmigen Widerstand, wenn die Ausgangsspannung stark abfällt, was für unpraktisch ist Messungen und weist auf eine starke induktive Kopplung mit L3 hin. Abschließend ist festzuhalten, dass selbst ein so einfacher Sender von einer Person gebaut, konfiguriert und bedient werden sollte, die über gewisse Kenntnisse im Umgang mit solchen Geräten verfügt. [Wenn eine Person einen Empfänger baute und ihn nicht einstellen konnte, dann schadete sie sich nur selbst, aber ein fehlerhafter Sender kann „das Leben vieler ruinieren“, einschließlich des „Schöpfers“ selbst]. Mithilfe dieses Artikels können Sie einen Sender für den 144-MHz-Bereich bauen [was der Autor der Übersetzung getan hat, siehe auf der Website „Experimenteller FM-Sender bei 145 MHz“] (auf Wunsch natürlich sowohl für 28 als auch für 27 MHz). , wir sprechen von Streifenleitungen, die nicht mehr gehen). Um mit diesem Sender zu arbeiten, verwendete der Autor einen RCA R47-M15-Verstärker mit einer Spannung von 12 V, der bei einem Stromverbrauch von 3 A eine HF-Ausgangsleistung von 15 W ergab. Es ist unbedingt erforderlich, die Höhe der zulässigen Eingangsleistungen zur Ansteuerung der Verstärker mit den Ausgangsleistungen der Erreger abzustimmen; ggf. sind auch die Impedanzen anzupassen, wenn der Verstärker dies erfordert (der Eingang ist nicht breitbandig). Es ist notwendig, eine gute Wärmeableitung von Leistungsverstärkern sicherzustellen, indem diese auf Heizkörpern platziert werden. Für den Einsatz eines Hybridverstärkers waren keine zusätzlichen Anpassungs- und Regelkreise erforderlich (alles ist intern, für eine bestimmte Bandbreite ausgelegt): Der oben beschriebene Sender wurde an den RA-Eingang angeschlossen, eine Antenne an den Ausgang und die Stromversorgung mit den entsprechenden RA-Eingängen verbunden. Ein leistungsstarkes Drahtpotentiometer mit einem Widerstand von 100:200 Ohm kann als Rheostat in den RA-Stromkreis eingebunden werden, um die Ausgangsleistung des RA auf 2:3 W zu reduzieren, für den Fall des Betriebs mit erhöhter Leistung (15 W). ) ist nicht nötig. Autor: V.Besedin
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