Мікрорадіостанція

У більшості випадків при створенні радіостанції прагнуть збільшити радіус її дії. Однак є застосування, де на перший план виходить не дальність зв'язку, а зручність користування їй. І в першу чергу – можливість використовувати радіостанцію, залишаючи вільними обидві руки. Не перешкодою для цих застосувань будуть мінімальна вага і габарити радіостанції. Ось кілька прикладів. При встановленні великих антенних щогл зазвичай задіяно декілька чоловік. Причому вони можуть знаходитися на такій відстані, на якому забезпечити надійну синхронізацію їх дій просто голосом вже не можна (особливо в умовах зовнішніх шумів, вітру і т. д.). А без синхронних дій команди щогла при підйомі може і завалитися з усіма витікаючими з цього наслідками. При русі мотоцикла переговори між водієм і пасажиром практично неможливі. Іноді для забезпечення зв'язку водій – пасажир застосовують дротові переговорні пристрої. Але вони небезпечні в користуванні, так як при падінні провід може посилити аварійну обстановку, перетворившись на "зашморг". Мікрорадіостанція в шоломі позбавлена цього вельми істотного недоліку. Цей список можна продовжити: альпіністи на складному маршруті, мандрівники на байдарках по швидким річках і т. д. Радіостанція, опис якої наводиться в опублікованій статті, призначена для вирішення саме таких задач, і її застосування може в певних ситуаціях врятувати людські життя.

У цій радіостанції для вивільнення рук оператора використаний "лобової" прийом: перехід з прийому на передачу забезпечує система VOX (голосового управління). Природно, що більш відповідним для такого роду зв'язку був би повний дуплекс – як у звичайному телефоні. І це завдання, мабуть, можна вирішити не дуже складними засобами, оскільки проблема забита приймача своїм передавачем мінімізована через дуже малої потужності передавача. Редакція з інтересом познайомиться з вашими експериментами в цій області, а якщо вони будуть вдалі, познайомить з ними і читачів журналу.

Для вирішення завдання організації радіозв'язку на дуже невеликі відстані оптимальними є аматорський діапазон 10 метрів і сусідить з ним Сі-Бі діапазон. Схемотехніка на частотах, відповідних цим діапазонів, відносно проста, а конструкції легко відтворюються і налагоджуються навіть при не дуже великому досвіді роботи на високих частотах. Практична конструкція радіостанції, про яку йде мова в цій статті, була виготовлена на СіБі діапазон. При повторенні її у варіанті на аматорський діапазон 10 метрів швидше за все буде потрібно замінити лише кварцові резонатори у приймальнику і передавачі, оскільки меж підстроювання котушок індуктивності повинно вистачити і для робочої частоти в межах і цього діапазону.

 

Схема передавача приведена на рис. 1. Тракти приймача і передавача цієї мікрорадіостанціі повністю роздільні. Пов'язує їх лише ланцюг управління, яка відключає приймач при роботі на передачу. Він складається з генератора, що задає, вихідного каскаду, мікрофонного підсилювача і вузла голосового управління включенням передавача (і вимикання приймача). Генератор, що задає виконаний на транзисторі VT5 за схемою "емкостная трехточка". Частоту генерації визначає кварцовий резонатор ZQ1. Послідовно з ним включений варикап VD3, який використовується для частотної модуляції генератора. Підсилювач потужності виконаний на транзисторі VT6. Коливальний контур L2C11 в його колекторному ланцюзі налаштований на робочу частоту радіостанції. На транзисторі VT1 і мікросхемі DA1 виконаний мікрофонний підсилювач, сигнал з виходу якого надходить на варикап VD3.

Передавач включається "голосом". Сигнал з виходу мікросхеми DA1 надходить на випрямляч VD1VD2R8C5. Постійна напруга з виходу цього випрямляча відкриває транзистори VT2 і VT3. Останній подає харчування на високочастотні каскади передавача. Затримку виключення передавача можна розрахувати за формулою: tвикл = С5 х R8 х R9 / (R8 + R9). Зазвичай її вибирають в межах 0,4 … 2 с. Цей вибір визначається особливостями мови оператора (її темпом, тривалістю мовних пауз). Потрібну затримку встановлюють підбором конденсатора С5. Через транзистор VT4 керуючий сигнал надходить на приймач, вимикаючи його на час роботи на передачу.

 

Схема приймача показана на рис. 2. На транзисторі VT1 зібраний підсилювач радіочастоти. Його вхідний (L1C2C3) і вихідний (L3C5C6) контури налаштовані на робочу частоту радіостанції. Зв'язок приймача з антеною – трансформаторна. Германієві діоди VD1 і VD2 обмежують рівень вхідного сигналу на рівні приблизно 0,2 В, виключаючи тим самим вихід з ладу транзистора VT1 при роботі радіостанції на передачу. Основна обробка сигналу радіочастоти відбувається в мікросхемі DA1. Вона включає в себе гетеродин (його частоту задає кварцовий резонатор ZQ1), змішувач, на навантаженні якого (фільтр ZQ2) виділяється сигнал проміжної частоти 465 кГц, частотний детектор з фазосдвигающих контуром L5C10R3, підсилювач шумоглушника і попередній УЗЧ.

На операційному підсилювачі DA2 і транзисторах VT5 і VT6 зібраний підсилювач потужності ЗЧ. Його особливість – низьке енергоспоживання у всіх режимах. Підсилювач постійного струму (транзистори VT3, VT4) працює в ключовому режимі. Він узгоджує вихід шумоглушника з керуючим входом DA2. Це дозволяє виключити вплив змін напруги живлення радіостанції (при розряді акумуляторів) на роботу шумоглушника.

Поріг спрацьовування шумоглушника регулюють резистором R6. Коли з'являється корисний сигнал, на виході детектора зменшуються високочастотні шуми і рівень напруги на виводі 13 DA1 змінюється стрибком з високого на низький. Транзистори VT3 і VT4 відкриваються, дозволяючи роботу УЗЧ. Транзистор VT2 подає харчування на радіочастотну частина приймача при виключенні передавача. Коли на виведенні А високий рівень, VT2 закритий і тракти РЧ і ПЧ приймача знеструмлені. При низькому рівні на виведенні А транзистор VT2 відкривається до насичення й радіоприймач включається в нормальну роботу. Приймач може мати власну антену, а може бути підключений до антени передавача.

Радіо № 8, 1999
Юрій Виноградов
м. Москва

Мікрорадіостанція (часть2)

Радіостанція змонтована на друкованій платі з двосторонньо фольгированного стеклотекстолита товщиною 1,5 мм (рис. 3). Червона лінія умовно поділяє передавач і приймач. Фольгу з боку деталей використовують лише в якості загального проведення і екрану. У місцях пропуску провідників в ній зроблені (витравлені) відповідні вибірки (на рис. 3 вони не вказані). З'єднання з фольгою "заземлюються" висновків резисторів, конденсаторів і інших елементів показані чорними квадратами. Такими ж квадратами, але зі світлою крапкою в центрі, відзначені дротові перемички, що з'єднують з фольгою загального проведення ті чи інші фрагменти друкованого монтажу, і "заземлюються" висновки мікросхем.

 

Котушка передавача (рис. 1) L1 має 25 витків, намотаних проводом ПЕВШО 0,12 на каркасі діаметром 5 мм, який угвинчують в плату (рис. 4). Каркас має карбонільних подстроечнік М3х9.

Конструкція котушки L2 і її монтаж на платі показані на рис. 5. Її 16 витків намотані в ряд проводом ПЕВ-2 0,33. Котушку L3 (чотири витки дроту ПЕВШО 0,2) намотують поверх L2 у "холодного" (за ВЧ) її кінця. Подстроечнік котушки L2 такий же, як і у L1. Мікрофон ВМ1 – CZN-15E. Можна взяти електретний мікрофон і іншого типу.

Котушки приймача (мал. 2) L1, L3 і L5 – екрановані, заводського виготовлення, типу КВП, з котушками зв'язку. Вони придбані в московському магазині "Чіп і Діп". Індуктивність L1 і L3 – 1 мкГн, L5 – 240 мкГн. Котушки зв'язку в L3 і L5 залишають незадіяними (замикати їх не можна!). Допустимо використовувати і інші котушки з відповідною індуктивністю і прийнятними габаритами. Контактні пелюстки екранів відгинають під прямим кутом і припаюють безпосередньо до фольги загального проводу. Котушка L4 – 10 витків дроту ПЕВШО 0,12. Її намотують виток до витка на каркасі діаметром 5 мм (рис. 4).

Кварцові резонатори радіостанції можна впаяти в призначені для них отвори. Але, як показує досвід, частота кварцового резонатора іноді значно відрізняється від номіналу, проставленого на його корпусі. Щоб була можливість міняти кварцові резонатори без пайки, на платі встановлені мініатюрні гнізда від роз'єму, розрахованого під штир діаметром 1 мм. Їхнє кріплення на платі можна виконати так, як показано на рис. 6.

Динамічна головка BA1 – 0,25 ГДШ-7 опором 50 Ом. Всі постійні резистори в радіостанції – МЛТ-0, 125, подстроєчниє – СП3-38а. Оксидні конденсатори С2 і С10 (див. рис.1) і С22 (рис.2) мають діаметр 6 мм, а С21 (рис.2) – 5 мм. Ці конденсатори – закордонного виробництва (вітчизняні мають великі габарити). На платі їх монтують так, як показано на рис. 7. Щоб уникнути замикання фольга під конденсатором має кільцеву вибірку. Конденсатори С3, С5 (див. рис.1) і С11 (див. рис.2) – К53-30. Інші – КМ-6, К10-17б, КД і ін

Для налаштування радіостанції бажано мати частотомір, наприклад Ч3-57, осцилограф і Сі-Бі радіостанцію з потрібним каналом. Якщо осцилограф "не бачить" сигнал частотою близько 27 МГц або з його допомогою не можна виміряти рівень сигналу, то буде потрібно і ВЧ вольтметр з шкалою "~ U" від 0,3 В, наприклад А4-М2.

Налаштування починають з передавача. Його переводять у режим безперервного випромінювання, з'єднавши з загальним проводом колектор транзистора VT3 і ліву (по рис.1) обкладку кварцового резонатора ZQ1. Підключивши осцилограф до емітер транзистора VT5, візуально оцінюють частоту задаючого генератора. Якщо вона становить близько 9 МГц (27 / 3), то встановлений резонатор відноситься до гармоніковим і зазначена на його корпусі частота є третьою гармонікою основного резонансу. Краще замінити його резонатором, збудливим на основній частоті. Якщо використовувати гармоніковий резонатор, то індуктивність котушки L1 потрібно збільшити приблизно в дев'ять разів, тобто число витків повинно бути в три рази більше. Потім до котушки L3 підключають антенний еквівалент – навантаження опором 50 Ом і ВЧ вольтметр. Підстроюванням котушки L2 налаштовують вихідний контур L2C11 по максимуму показань вольтметра. Прибравши перемичку, яка з'єднує із загальним проводом висновок кварцового резонатора (включивши тим самим частотний модулятор), переконуються в тому, що генератор продовжує працювати і підстроюванням котушки L1 приводять його частоту точно до робочої. Частотомір при цьому підключають до антеною навантаженні передавача.

Сигнал мікрофона неважко привести до потрібного рівня резистором R2 або зміною коефіцієнта посилення каскаду на операційному підсилювачі DA1 (k = R5/R4). Шунтуванням резистора R5 посилення тракту зменшують, а шунтуванням R4 – збільшують. Контролюють посилення мікрофонного підсилювача (рівень модуляції) по НЧ сигналу на виході контрольного приймача. Він повинен мати достатню гучність, але не "вилітати" з каналу, що зазвичай супроводжується сильними спотвореннями. Постійна напруга на виході DA1 повинно бути в межах 2,5 … 3,5 В. Якщо воно менше 2 В, його збільшують, шунтуючи конденсатор С3 резистором, близьким за здатністю до R5. Постійна напруга на виведення 6 DA1 повинно залишатися практично незмінним при зниженні напруги живлення до 4,5 … 5 В. Функцію стабілізатора, який фіксує це напругу і, відповідно, мінімізує "догляд" частоти передавача при зміні напруги живлення, виконує транзистор VT1, що працює тут в режимі генератора струму. Потім перевіряють роботу "голосового" ключа: переконуються в тому, що резистором R2 можна встановити той чи інший акустичний поріг включення передавача.

У табл. 1 вказані залежності споживаного передавачем струму в режимі передачі Iпер, вихідний потужності Рвих, догляд частоти несучої ^ f і струму чергового режиму Iдеж (модуляція відсутня, передавач вимкнений) від напруги джерела живлення Uпит.

Uпит., У Рвих., МВт Iпер., МА Iдеж., МА ^ f, Гц
10 22 24 0,95 -10
9 17 22 0,87 0
8 13 18 0,82 0
7 9,5 14,5 0,74 0
6 5,2 11,5 0,65 +20
5 1,6 8 0,54 +50
4,5 0,65 6 0,48 +100

Для налаштування приймача можна скористатися розташованої на відстані 1 … 2 м Сі-Бі радіостанцією, яка працює на антенний еквівалент. Вона буде виконувати роль генератора ВЧ. До висновку 5 мікросхеми DA1 (виходу ПЧ фільтра) підключають осцилограф (чутливість – 10 мВ на розподіл) і налаштуванням РЧ контурів (включаючи L4) домагаються максимального рівня сигналу ПЧ. У процесі налаштування зі збільшенням рівня вихідного сигналу випромінюючу станцію відсувають, і налаштування завершують на гранично малому вхідному сигналі.

Фазозсувні контур L5С10 приймача налаштовують по сигналу кореспондента, що працює в ЧС: подстроечнік котушки L5 залишають в положенні, якому буде відповідати гучний сигнал найкращого якості.

Залежність споживаного приймачем струму в режимі чергового прийому Iдеж (УЗЧ закритий шумоглушник) і струму робочого режиму Iраб (УЗЧ відкритий, прослуховуються шуми вільного каналу) від напруги джерела живлення Uпит показана в табл. 2. У приймальнику без УРЧ Iдеж нижче на 0,7 … 1,8 мА (при Uпит 5 … 10 В).

Uпит., У Iдеж., МА Iраб., МА
4,2 4,1 4,9
5 4,5 5
6 5 5,3
7 5,4 5,8
8 5,8 6,2
9 6,4 6,7
10 6,8 7,1

Радіостанція працює з будь-50-омной антеною прийнятною довжини, наприклад, від радіостанції Dragon SY-101 (довжина 23 см, роз'єм типу СР-50). Годяться і саморобні антени (див. статтю Г. Мінакова, М. Федосова, Д. Травінова "Радіостанція" Колібрі "в" Радіо ", 1999. Але у всіх випадках рекомендується з'єднувати фольгу загального проведення плати (краще – у точці підключення до неї котушки L3 передавача) з чимось, що могло б стати противагою в утворюється антеною системі (у звичайних "портатівках" противагою служить сам оператор). "Далекобійність" станції помітно збільшиться, якщо в якості противаги використовувати відрізок монтажного проводу довжиною 1 … 1,5 м.

Приймач радіостанції може мати і власну антену. Оскільки до налаштування і погодженням прийомної антени пред'являються менш жорсткі вимоги, цілком достатньо простого відрізка монтажного дроти довжиною 20 … 30 см.

Невисоке енергоспоживання радіостанції в режимі передачі дозволяє використовувати для її живлення малогабаритні і легкі джерела невеликої ємності, в тому числі й батареї гальванічних елементів. Так, при співвідношенні часу знаходження в черговому режимі до часу активної роботи 10 / 1 радіостанція з девятівольтним "Корунд" (його габарити 26,5 х17, 5х48, 5 мм, вага 46 г, електрична ємність 620 мАг) зможе пропрацювати 70 … 100 год, а з шестівольтной батареєю типу 476А (діаметр 13 мм, висота 25 мм, вага 14 г, ємність 105 мАг) – до 15 … 20 год Годяться, звичайно, і акумуляторні джерела , наприклад, акумуляторні батареї "Ніка" або 7Д-0, 125.

Остаточне оформлення станції залежить від її призначення. Конструктивно вона може бути виконана у вигляді єдиного блоку, що має лише виносний мікрофон-телефонну гарнітуру. Але при розміщенні станції, скажімо, у захисному шоломі мотоцикліста, зручніше мати справу з окремими її вузлами: передавачем, приймачем, джерелом живлення (основним чи резервним), гучномовцем, мікрофоном і ін, монтуючи кожен з них так, як цього вимагатимуть умови експлуатації і буде зручно користувачеві.

Два резистора, які зазвичай є елементами оперативного управління радіостанцією, виконані подстроєчнимі. Це – резистор R2 (див.рис. 1), яким виставляють поріг включення передавача (під порогом повинні залишитися сторонні акустичні шуми і шерехи), і R6 (див. рис. 2) – поріг шумоглушника, що включає УЗЧ станції лише після виникнення в каналі зв'язку несучої досить високого рівня. Те чи інше положення цих регуляторів виставляють завчасно, перед початком роботи.

Радіо № 9, 1999
Юрій Виноградов
м. Москва