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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Funkmikrofon. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Zivile Funkkommunikation Über die Beliebtheit von Funkmikrofonen muss man nichts sagen; in zunehmendem Maße sind sie bei Auftritten auf der Bühne, bei Kundgebungen, bei Versammlungen oder bei öffentlichen Veranstaltungen nicht mehr vollständig. Da mittel- und hochklassige Industriegeräte teuer und unzugänglich sind, steht Funkamateuren hier ein weites Betätigungsfeld offen. Nachfolgend bieten wir eine Beschreibung eines Amateurfunkmikrofons, das gut gestaltet ist und sich durch verbesserte Parameter im Vergleich zu den Parametern anderer hausgemachter Produkte auszeichnet. Dieses Funkmikrofon ist für die Beschallung von Veranstaltungen, das Abhören eines Kinderzimmers usw. bestimmt. Das Gerät arbeitet im VHF-Bereich auf einer speziell für Funkmikrofone vorgesehenen Frequenz von 87,9 MHz und seine Signale werden von einem herkömmlichen Rundfunkempfänger mit VHF empfangen -2 Reichweite. Die Reichweite des Funkmikrofons innerhalb der Sichtlinie beträgt mehr als 200 m Im Gegensatz zu ähnlichen, zuvor beschriebenen Konstruktionen [1] ist dieses Funkmikrofon komplexer, bietet jedoch eine Reihe von Vorteilen. Es verfügt über einen Mikrofonverstärker AGC, der es Ihnen ermöglicht, schwache Töne aufzunehmen und starke nichtlineare Verzerrungen zu eliminieren, wenn laute Töne direkt in das Mikrofon gesendet werden. Das beschriebene Funkmikrofon weist eine relativ hohe Frequenzstabilität und eine gute Ausnutzung der Versorgungsbatterie auf; insbesondere bleibt seine Leistung erhalten, wenn die Versorgungsspannung von 10 auf 5 V reduziert wird. Schema und Funktionsprinzip. Das Funkmikrofondiagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Der Sender wird mit einem VT4-Transistor in einer einstufigen Schaltung aufgebaut. Eine solche Lösung für ein Miniaturgerät wie ein Funkmikrofon ist gerechtfertigt, da die Verwendung eines separaten Hauptoszillators und einer separaten Ausgangsstufe im Sender zu einer Verringerung seiner Effizienz und einer Vergrößerung der Größe führt.
Bekanntlich hängt die Frequenz eines im 100-MHz-Bereich arbeitenden LC-Oszillators maßgeblich von der Versorgungsspannung ab. Beispielsweise untersuchte der Autor die weit verbreitete kapazitive „Drei-Tonne“ unter Einbeziehung eines Transistors nach einer Schaltung mit gemeinsamer Basis. Nach diesem Schema wird der Sender des in [1] beschriebenen Funkmikrofons eingeschaltet. Die Drift der Generatorfrequenz betrug mehr als 1 MHz, als sich die Versorgungsspannung von 5 auf 10 V änderte. Die Einführung eines Spannungsstabilisators in das Funkmikrofon würde zu einer Erhöhung der Verluste führen. Daher wird im betrachteten Gerät der Sender direkt von der Quelle mit Strom versorgt. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen enthält der Sender zwei Schaltkreise – den Schaltkreis L1C9C10C12C13VD2, der die Generatorfrequenz einstellt, und den Ausgangsschaltkreis L3C15C16, der mit der Antenne verbunden ist. Dies erhöht die Stabilität der erzeugten Frequenz. Der Master-Schaltkreis ist mit dem Transistor VT4 gemäß der Clapp-Schaltung verbunden, die für den Aufbau von Master-Oszillatoren von Sendern empfohlen wird [2]. Der Einfluss von Änderungen der Parameter des Transistors VT4 bei Änderungen der Versorgungsspannung auf den Masterstromkreis wird durch die Wahl eines kleinen Einschlusskoeffizienten des Transistors in den Stromkreis (bestimmt durch die Kapazität der Kondensatoren C10, C12, C13) minimiert. Um die Temperaturstabilität der Frequenz zu erhöhen, wurden Kondensatoren C9, C10, C12, C13 mit niedrigem TKE verwendet, und der Einschlusskoeffizient im Hauptkreis des Varicap VD2 ist aufgrund der kleinen Kapazität des Kondensators C9 klein. Mit der Ausgangs-P-Schaltung können Sie die Antenne an den Ausgang des VT4-Transistors anpassen und die Filterung höherer Harmonischer verbessern. Beachten Sie, dass eine herkömmliche Schaltung Harmonische proportional dämpft (n2-1) und eine P-Schaltung - n(n2-1), wobei n die harmonische Zahl ist [3]. Der Ausgangskreis ist auf die Frequenz der zweiten Harmonischen des Masterkreises abgestimmt. Dadurch wird der Einfluss des Ausgangskreises auf den Masterkreis durch die Kapazität der Kollektor-Basis-Strecke des Transistors VT4 reduziert und dadurch die Stabilität der Senderfrequenz verbessert. Aufgrund all dieser Maßnahmen ist die Verschiebung der Senderfrequenz beim Wechsel der Versorgungsspannung von 5 auf 10 V gering und eine Anpassung des Empfängers während des Betriebs nicht erforderlich. Das Audiosignal vom Elektretmikrofon VM1 wird dem Eingang eines Mikrofonverstärkers zugeführt, der auf einem Operationsverstärker (OA) DA2 aufgebaut ist. Das Mikrofon wird über den Widerstand R1 und die Entkopplungsschaltung R5C2 mit Strom versorgt. Um den Stromverbrauch zu reduzieren, wurde anstelle von DA2 ein Mikro-Operationsverstärker K140UD12 verwendet. Der Widerstand R10 stellt den Stromverbrauch des Operationsverstärkers auf etwa 0,2 mA ein. Vom Mikrofonverstärker wird keine große Leistung benötigt, da er auf einen Varicap geladen wird und die Steuerleistung des Varicap, bei dem es sich um eine in Sperrrichtung vorgespannte Diode handelt, äußerst gering ist. Der Widerstand R7 und der Widerstand des Drain-Source-Bereichs des Feldeffekttransistors VT1 bilden einen Gegenkopplungskreis, der die Verstärkung des Mikrofonverstärkers bestimmt. Der Feldeffekttransistorkanal VT1 dient als einstellbarer Widerstand im AGC-System. Wenn die Gate-Source-Spannung nahe Null liegt, beträgt der Kanalwiderstand etwa 1 kOhm und die Verstärkung des Mikrofonverstärkers liegt nahe bei 100. Wenn die Spannung auf 0,5 bis 1 V ansteigt, erhöht sich der Kanalwiderstand auf 100 kOhm. und die Verstärkung des Mikrofonverstärkers sinkt auf 1. Dies gewährleistet einen nahezu konstanten Signalpegel am Ausgang des Mikrofonverstärkers, wenn sich der Signalpegel an seinem Eingang über einen weiten Bereich ändert. Der Kondensator C4 erzeugt einen Abfall im Frequenzgang des Mikrofonverstärkers im Hochfrequenzbereich, um die Modulationstiefe bei diesen Frequenzen zu verringern und eine Verbreiterung des Spektrums des Sendersignals zu verhindern. Der Kondensator C3 blockiert den DC-Rückkopplungskreis des Verstärkers DA2. Über den Widerstand R4 erhält der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers DA2 die für eine unipolare Versorgung erforderliche Vorspannung. Der Transistor VT3 übernimmt die Funktion eines Detektors des AGC-Systems und steuert den Feldeffekttransistor VT1. Die Ansprechschwelle des AGC-Systems wird durch den Trimmwiderstand R12 eingestellt. Wenn das Signal vom Ausgang des Mikrofonverstärkers und die Entriegelungsvorspannung von einem Teil des Widerstands R12 gleich der Öffnungsspannung des Emitter-Basis-Übergangs des Transistors VT3 sind, öffnet dieser und legt Spannung an das Gate des Feldeffekts an Transistor VT1. Der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors VT1 steigt und die Verstärkung des Mikrofonverstärkers nimmt ab. Dank AGC wird die Signalamplitude am Verstärkerausgang nahezu konstant gehalten. Dieser Pegel kann durch Ändern der Vorspannung des Transistors VT12 mit dem Widerstand R3 eingestellt werden. Der Schaltkreis R9C5 stellt die Reaktionszeitkonstante ein und der Schaltkreis R8C5 stellt die Erholungszeitkonstante des AGC-Systems ein. Um Temperaturänderungen in der Öffnungsspannung des Emitter-Basis-Übergangs des Transistors VT3 zu kompensieren, wird von der Diode VD12 eine Spannung an den Widerstand R1 angelegt. Der Transistor VT3, die Schaltung zur Bildung der AGC-Reaktionsschwelle R11R12VD1 und der Widerstand R4, über den die Vorspannung dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird, werden vom Spannungsstabilisator DA1 mit Strom versorgt. Die gleiche Spannung wird über den Widerstand R14 als Vorspannung an den Varicap VD2 angelegt. Da die Kapazität eines Varicaps maßgeblich von der an ihm angelegten Vorspannung abhängt, werden strenge Anforderungen an seine Stabilität gestellt. Daher ist der DA1-Stabilisator die Mikroschaltung KR142EN19, bei der es sich um einen Spannungsstabilisator vom Paralleltyp handelt [4]. Durch die Wahl der Widerstände R2 und R3 wird die Stabilisierungsspannung an Pin 3,5 des DA3-Chips auf etwa 1 V eingestellt. Der Ballastwiderstand ist der Stromgenerator am Feldeffekttransistor VT2, was den Wirkungsgrad des Stabilisators erhöht. Einzelheiten. Im Gerät dürfen Konstantwiderstände MLT, S2-23, S2-33 mit einer Toleranz von nicht mehr als ±10 %, Trimmwiderstand R12 – beliebig klein, Keramikkondensatoren – K10-17, K10-73, KD verwendet werden , CT. Die Kondensatoren C9, C10, C12, C13, C16 müssen gemäß TKE der Gruppe M47 angehören. Kondensatoren C1, C4, C11 – Gruppen M750 oder M1500 gemäß TKE. Kondensatoren C6, C7, C8, C14 – Gruppen H90 nach TKE. Trimmerkondensator C15 - KT4-23. Kondensator C2 - K50-35 oder K50-68. Es empfiehlt sich, Kondensatoren C3, C5 mit geringem Leckstrom zu verwenden, zum Beispiel K53-18 V. Anstelle des Transistors KP10ZE (VT1) ist die Verwendung von KP10ZI oder KP10ZZH zulässig. Anstelle des VT3-Transistors reicht jeder Silizium-Transistor mit geringer Leistung und einem Stromübertragungskoeffizienten von mindestens 100. Wir werden den Transistor KT368BM (VT4) durch KT368B, KT368A (M) und Varicap KV121A (VD2) durch KV121B ersetzen. Der Operationsverstärker K140UD12 (DA2) verfügt über eine gute interne Frequenzkorrektur, ist stabil, wenn er mit einer Verstärkung von eins betrieben wird, und sein Ersatz durch andere Arten von Operationsverstärkern ist unerwünscht (insbesondere der Mikroleistungs-Operationsverstärker KR1407UD2 wurde angeregt). Ein importiertes Analogon des DA1-Chips ist TL431. Mikrofon VM1 - Elektret (NMC oder heimisches MKE-332). Der Induktor L1 wird mit einem Trimmer aus der PPF-Schaltung des Bildmoduls des Radiokanals von USCT-Fernsehern auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 6 mm gewickelt. Die Anzahl der Windungen beträgt 8. Die Wicklung wird Windung für Windung mit einem Draht mit gemacht einen Durchmesser von 0,25 mm. Die Drossel L2 ist auf einen 02-33-0,5-W-Widerstand mit einem Widerstandswert von etwa 1 MOhm oder mehr gewickelt. Es enthält 60 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,06 mm. Die Wicklung ist in drei Abschnitte zu je 20 Windungen unterteilt. Das Wickeln erfolgt in loser Schüttung, wobei zwischen den Abschnitten Lücken von mindestens 0,5 mm Breite gelassen werden. Eine Standard-HF-Drossel mit einer Induktivität von 5 μH funktioniert ebenfalls. Der Induktor L3 wird mit einem Messing- oder Kupferschneider auf einen Rahmen mit einem Durchmesser von 5 und einer Länge von 20 mm gewickelt. Der Autor verwendete einen Rahmen mit einem Trimmer aus der Konturspule eines PTK-11-Trommelschalters eines Röhrenfernsehers. Die Wicklung enthält 7 Windungen Draht mit einem Durchmesser von 0,8 mm, Windung auf Windung gewickelt. Die Windungen aller Spulen sollten mit Leim oder Lack gesichert werden, um ein Verrutschen zu verhindern. Das Gerät kann montiert oder gedruckt werden. Bei der Herstellung eines Mikrofons müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllt werden. Der Kondensator C6 und der Widerstand R10 werden so nah wie möglich an die Anschlüsse von DA2 angeschlossen. Die Elemente des Senders müssen die kürzesten Verbindungen untereinander haben; der Kondensator C11 befindet sich möglichst nahe am Sender. Die induktiven Elemente L1, L2, L3 müssen im Raum senkrecht zueinander ausgerichtet sein. Der Rotor des Kondensators 015 ist mit dem gemeinsamen Kabel des Geräts verbunden.
Das Antennendesign ist in Abb. dargestellt. 2. Zur Herstellung benötigen Sie einen Kupferwickeldraht mit einem Durchmesser von 0,8 mm; die Spule enthält 17 Windungen, die in einer Lage Windung für Windung gewickelt sind. Nach dem Aufwickeln werden die Windungen mit Kleber fixiert. Einrichten. Zuerst sollte der Trimmer der Spule L1 vollständig in die Spule hineingeschraubt werden, der Rotor des Kondensators C15 sollte in die mittlere Position gebracht werden und der Trimmer der Spule L3 sollte bis zur Mitte seiner Wicklung hineingeschraubt werden. Messen Sie nach Anlegen einer Versorgungsspannung von 7,5 V mit einem Voltmeter mit einem Widerstand von mindestens 10 kOhm/V die Spannung an den im Diagramm angegebenen Punkten. Die gemessenen Werte sollten nicht mehr als ±0,3 V von den angezeigten Werten abweichen. Stellen Sie dann mit dem Widerstand R12 die Spannung zwischen seinem Motor und dem Emitter des Transistors VT3 im Bereich von 0,25...0,3 V ein. Schalten Sie den Rundfunkempfänger im VHF-2-Bereich ein und stellen Sie ihn auf die Betriebsfrequenz ein. Der Empfänger und das einzustellende Funkmikrofon werden nebeneinander platziert. Die Lautstärke des Hörers ist auf ein lautes Gespräch abgestimmt. Drehen Sie den L1-Spulentrimmer mit einem Schraubendreher aus dielektrischem Material sanft, bis im Lautsprecher des Empfängers ein lauter Ton ertönt, der anzeigt, dass der Funkmikrofonsender auf die Frequenz des Empfängers abgestimmt ist. Schalten Sie den Empfänger aus. Der Ausgangskreis des Senders wird mit einem Wellenmesser eingestellt. Da der Ausgangskreis zunächst verstimmt ist, ist das von der Senderantenne ausgesendete Signal möglicherweise zu schwach, um vom Wellenmesser erkannt zu werden. Daher verband der Autor die Wellenmesserschaltung über einen 1,5-pF-Kondensator mit dem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität L3 und der Funkmikrofonantenne und verband die gemeinsamen Drähte beider Geräte mit einem kurzen Leiter. Der Wellenmesser wird auf die maximalen Messwerte bei der Betriebsfrequenz des Funkmikrofons eingestellt. Bei einer Verstimmung des Ausgangskreises kann am Antennenausgang ein Signal mit der Frequenz des Masterkreises anliegen, daher muss der Wellenmesser speziell auf die Frequenz von 87,9 MHz abgestimmt werden. Drehen Sie mit einem dielektrischen Schraubendreher sanft abwechselnd den Rotor des Kondensators C15 und den Trimmer der Spule L3, um maximale Messwerte des Wellenmessers zu erzielen. Wenn während des Einrichtungsvorgangs die Anzeigenadel des Wellenmessers beginnt, die Skala zu verlassen, ist es notwendig, ihn vom Funkmikrofon zu trennen und eine weitere Anpassung entsprechend dem von der Antenne ausgesendeten maximalen Signal vorzunehmen, um auch die maximalen Messwerte zu erreichen des Wellenmessers. Anschließend wird eine Tonquelle, beispielsweise ein Tonbandgerät, neben das Funkmikrofon gestellt, dessen Lautstärke auf Flüsterpegel eingestellt ist. Bringen Sie den Empfänger in einen anderen Raum, schalten Sie ihn ein und stellen Sie ihn auf die Frequenz des Funkmikrofons ein. Wenn das über den Empfänger gehörte Signal leise und unverständlich ist, reduziert der Widerstand R12 die Vorspannung des Transistors VT3 und sorgt so für einen verständlichen Ton vom Empfänger. Stellen Sie die Lautstärke des Tonbandgeräts auf Schreipegel ein. Wenn das vom Empfänger gehörte Signal stark verzerrt ist, erhöht der Widerstand R12 die Vorspannung des Transistors VT3, wodurch wiederum ein verständlicher Ton vom Empfänger erreicht wird. Damit ist die Einrichtung abgeschlossen – das Funkmikrofon ist einsatzbereit. Literatur
Autor: A.Naumov, Saransk
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