Circuitos transmisores VHF FM de pequeño tamaño. Conjunto de PCB del transmisor FM de cuarzo

El transmisor de FM propuesto tiene una potencia de salida de 15 mW con un consumo de corriente de 15 mA y una desviación de frecuencia de -+ 3 kHz. Es de diseño sencillo, de pequeñas dimensiones y consta de elementos accesibles.
La figura muestra un diagrama esquemático de un transmisor de FM. La señal del micrófono se alimenta a través del condensador de aislamiento C2 al amplificador AF en el transistor VT1 y luego a través de la resistencia R4 a la matriz varicap VD1, VD2. La resistencia R2 determina el punto de funcionamiento del amplificador y al mismo tiempo el desplazamiento inicial de la matriz varicap.

El oscilador de cristal está fabricado sobre el transistor VT2.

El resonador de cuarzo está conectado al circuito base y se excita a la frecuencia de resonancia paralela en el primer armónico. En el circuito colector del transistor hay un circuito L1C6, sintonizado a la frecuencia armónica del resonador en el rango de frecuencia 72,0...73,0 MHz.

A la bobina de este circuito se acopla inductivamente un duplicador de frecuencia VT3, donde se libera un voltaje con una frecuencia de 144,0...146 MHz. El voltaje amplificado se suministra a la antena a través de un filtro de paso bajo L3C11C12, que realiza las funciones de suprimir los armónicos más altos y hacer coincidir con la carga. El condensador C13 es un condensador de separación.
El amplificador del micrófono y el oscilador de cuarzo funcionan mediante un estabilizador de voltaje paramétrico fabricado con un diodo zener VD3.

Detalles

Resistencias - MLT-0,125(0,25). Condensadores: recortadores - KT4-23, KT4-21 con una capacidad de 5...20,6...26 pF, el resto - KM, K10-17, KD, S5 - K53-1A. Micrófono BF1 - MKE-84-1, MKE-3, DEMSH-1A. Diodo Zener VD3 - KS 156, KS 162, KS 168.

VD1, VD2 - matriz varicap KVS111A, B o varicaps KB 109, KB 110, en este último caso, se retira R5, se enciende el varicap en lugar de VD2 y el terminal izquierdo (según el diagrama) del condensador C4 es conectado al nodo C3R4VD1.

Transistores: VT1 - KT3102, VT2, VT3 - KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Resonadores de cuarzo - en una carcasa de tamaño pequeño para frecuencias 14,4...14,6, 18,0...18,25, 24,0...24,333 MHz. Frecuencia fundamental y frecuencias armónicas (armónicas): en 43,2...43,8, 54,0...54,75, 72,0...73,0 MHz (el tercer armónico para los dos primeros y el tercero y quinto armónico está en el tercero).

La bobina del transmisor L1 tiene 11 vueltas de cable PEV - 2 0,64, enrolladas en un marco con un diámetro de 5 mm vuelta a vuelta. L2 está enrollado encima de L1 y tiene 6 vueltas de cable PELSHO 0,18. En el marco se atornilla un núcleo de ferrita de 20 Vh. L3: 5 vueltas de alambre de cobre plateado con un diámetro de 0,8 mm, enrolladas en un mandril con un diámetro de 5 mm. L4 - 3 vueltas de alambre de cobre plateado, diámetro de devanado 5 mm, longitud de devanado 10 mm.

Ajustes

Se supone que todas las piezas están en buen estado de funcionamiento. Antes de configurar, use una lupa para verificar si hay cortocircuitos en la placa. Luego determine el voltaje nominal promedio al que funcionará el micrófono de radio. Es igual a la media aritmética entre las tensiones de alimentación permitidas superior e inferior.
Por ejemplo, el voltaje superior es -9 V (batería nueva), el voltaje inferior es 7 V (batería descargada): clasificación promedio. =(9+7) 2=8 V. A este voltaje es necesario configurar el transmisor.
Se conecta un equivalente a la salida del transmisor (dos resistencias MLT-0.5 de 100 ohmios conectadas en paralelo).

La salida del diodo Zener VD3 se desolda del cable común y se desconecta un miliamperímetro con un límite de 30-60 mA en serie con él. La alimentación del transmisor está encendida.
Al variar la tensión de alimentación del mínimo permitido al máximo, seleccionando la resistencia de la resistencia R10, se garantiza que en tensiones de alimentación extremas el diodo Zener no abandone el modo de estabilización (la corriente de estabilización mínima para KS 162A es 3 mA, la corriente de estabilización mínima para KS 162A es 3 mA, la el máximo es 22 mA. La conexión se restablece.

Con una instalación adecuada y piezas reparables, el amplificador de micrófono no necesita ajuste en la primera etapa de configuración.
Lo controlamos con un medidor de ondas (o, en en último caso, en un receptor de radiodifusión VHF, colocando su antena cerca del transmisor), la aparición de una señal con una frecuencia de 72,0...73,0 MHz en el circuito L1C6. Girando el núcleo y la bobina L1 conseguimos valor máximo este voltaje, luego pasamos al circuito L3C9C10, controlando el voltaje, ahora con una frecuencia de 144.0…146.0 MHz. Utilizando un medidor de ondas o un receptor de dos metros de alcance conseguimos su nivel máximo.

Habiendo ajustado todas las etapas varias veces al voltaje de salida máximo, seleccionamos la resistencia de la resistencia R7 en el oscilador de cuarzo, luego pasamos al duplicador y lo equilibramos de acuerdo con la supresión máxima de la señal con una frecuencia de 72.0...73.0 MHz en la salida La presencia de armónicos y su nivel absoluto es conveniente observar en un analizador de espectro, que, lamentablemente, aún no se ha convertido en un dispositivo de uso masivo. Con un equilibrio preciso del duplicador, se suprimen todos los armónicos impares y los armónicos pares, excepto el segundo (para el cual está construido el transmisor), se filtran, como los armónicos del propio resonador de cuarzo.

Para sintonizadores más "meticulosos", podemos recomendar elegir el valor y la relación de las capacitancias de los condensadores C4 y C5 en función de la potencia máxima del transmisor. El ajuste de frecuencia se puede realizar cambiando ligeramente el núcleo de la bobina L1, así como cambiando la capacitancia C3, recordando que cuando cambia la capacitancia de este capacitor, también cambia la superposición de frecuencia de la matriz varicap. En consecuencia, también cambiará la desviación de frecuencia máxima, que, si es necesario, se puede corregir seleccionando la resistencia de la resistencia R2.
Una opción interesante es activar el multiplicador de frecuencia del transmisor para cuadriplicar la frecuencia. En este caso, la frecuencia de sintonización del circuito L1C9 debe ser 36,0...36,5 MHz, y se pueden utilizar resonadores de cuarzo a partir de 7,2...7,3, 9,0. ..9.125, 12.0...12.166, 18.0...18.25 MHz y armónicos 21.6...21.9, 27.0...27.375, 36.0...36, 5 MHz (3er armónico) y 36.0...36.5, 45.0 ...45,625, 60,0...60,83 MHz (5º armónico). Naturalmente, cuanto mayor es la multiplicación de frecuencia, menos potencia se recibe en la salida del transmisor y se requiere una sintonización más cuidadosa.

La antena transmisora ​​puede ser un vibrador de un cuarto de onda, acortado por una bobina en la base, o una antena en espiral. En una posición estacionaria, todo el arsenal, desde GP hasta antenas de elementos múltiples y de varios niveles, es aceptable.

Cuando alimente el transmisor desde una fuente de 12 ondas, debe instalar un diodo zener VD1 con un voltaje de estabilización alto, por ejemplo D8 4A, D81 4B, D818, seleccionando nuevamente R177.

Habiendo realizado una cantidad suficientemente grande de experimentos con transmisores de FM de baja potencia, podemos ofrecer a los radioaficionados un diseño práctico de un transmisor que opera en el rango de FM.

Este transmisor tiene bastante buena especificaciones técnicas y, a pesar de su sencillez, puede satisfacer las necesidades tanto de principiantes como de radioaficionados experimentados. El dispositivo se puede utilizar junto con cualquier fuente de audio, como la salida de línea de una grabadora o un micrófono de alta calidad.

Dado que el transmisor opera en el área de transmisión de estaciones de radio FM, debe seleccionar cuidadosamente la frecuencia de operación para evitar interferencias. Debe tener una frecuencia lo más alejada posible de las estaciones emisoras vecinas.

Diagrama esquemático

Fundamental diagrama electrico El transmisor se muestra en la Fig. 1. Se ensambla un oscilador maestro en el transistor VT1 tipo BC549, cuya frecuencia se establece mediante un condensador C5 ajustado.

Para configurar el transmisor, encienda la radio de su hogar en el rango de FM y, apagando la configuración de silencio, configure una frecuencia libre de señales de estaciones de transmisión.

En este caso, el ruido del aire debería escucharse en los altavoces. A continuación, ajustando cuidadosamente la capacitancia del condensador C5, el ruido en los altavoces del receptor desaparece.

En este caso, la frecuencia de funcionamiento del transmisor corresponderá a la frecuencia de sintonización del receptor. Dado que estas frecuencias se ven afectadas por la influencia de objetos metálicos (destornilladores) en la frecuencia de funcionamiento, después de cada rotación del rotor del condensador C5 es necesario controlar la transmisión con un receptor de radio externo.

Al ensamblar el circuito, también debe asegurarse de que el rotor C5 esté conectado al bus de alimentación de +9 V. En este caso, la influencia del destornillador en la frecuencia generada será mínima. Es incluso mejor usar un destornillador dieléctrico casero hecho de fibra de vidrio sin la lámina para ajustar la capacitancia C5.

Arroz. 1. Esquema VHF sencillo Transmisor FM con amplificador de potencia RF.

El condensador SZ es un condensador de bloqueo. En este caso, su capacidad se selecciona en función de la condición de garantizar la excitación monofrecuencia del generador.

Este condensador debe ser cerámico de alta calidad y con el cable de menor longitud. El mismo condensador, junto con la resistencia R1, forma un filtro de paso bajo que limita la banda de frecuencia de la señal de audio de entrada y, en consecuencia, el ancho del espectro de la señal de RF del transmisor a 15 kHz.

Todos los condensadores utilizados en el circuito deben ser cerámicos (a excepción del C1). Los condensadores C4 y C8 deben ser de TKE N750, los demás, de TKE NP0.

Principio de funcionamiento del transmisor

Se ensambla un generador de HF en el transistor VT1 según el circuito de Colpitts. La frecuencia de generación está determinada por el circuito resonante L1, C4, C5. La señal de alta frecuencia se retira del emisor VT1 y se suministra a un amplificador buffer en el transistor VT2.

La tarea principal de la etapa buffer es debilitar la influencia de la antena del transmisor sobre la frecuencia del oscilador maestro. Además, la etapa intermedia amplifica aún más la señal deseada, lo que conduce a un aumento del alcance del transmisor.

La carga del colector VT2 es el circuito resonante L2, C8, sintonizado a la frecuencia de funcionamiento. El condensador C10 es un condensador de bloqueo que no permite que el componente de CC de la señal de salida pase a la antena.

La señal de audiofrecuencia, que es una señal moduladora, se suministra a la base del transistor VT1, lo que hace que la corriente del colector que fluye a través de VT1 cambie proporcionalmente. Un cambio en la corriente del colector bajo la influencia de una señal de audio conduce a un cambio en la frecuencia generada.

De este modo se genera en la salida del transmisor una señal de alta frecuencia modulada en frecuencia. El nivel de entrada de audio debe ser de aproximadamente 100 mV.

Con la capacitancia del condensador C1 indicada en el diagrama, la banda de frecuencia de la señal de audio está limitada desde abajo a 50 Hz. Para reducir la frecuencia más baja de la señal moduladora a 15 Hz, la capacitancia del condensador C1 debe aumentarse a 1 μF.

Este condensador puede ser de poliéster o electrolítico. Cuando se utiliza un condensador polar electrolítico, su terminal positivo debe conectarse a la resistencia R1.

Inductores

Ambos inductores L1, L2 contienen 10 vueltas (en realidad, 9,5 cada una) de alambre de cobre esmaltado con un diámetro de 1 mm, enrollado en un mandril con un diámetro de 3 mm. Después del bobinado, se retira el mandril de la bobina.

Se debe quitar con cuidado el esmalte de los extremos de las bobinas y estañar los terminales. En la figura. La Figura 2 muestra el diseño de L1, L2. Ambas bobinas deben instalarse horizontalmente a una distancia de 2 mm de placa de circuito impreso.

Arroz. 2. Diseño L1, L2.

La fabricación de inductores debe realizarse estrictamente de acuerdo con la descripción, ya que de ellos depende la frecuencia de funcionamiento del transmisor. El valor aproximado de la inductancia L1, L2 es de aproximadamente 130 µH. este valor obtenido usando la fórmula:

donde L es la inductancia de la bobina, μH; N es el número de vueltas; r-radio promedio de la bobina, mm; I es la longitud de la bobina, mm.

Correctores de señal

Normalmente, en los transmisores de FM industriales, la señal de baja frecuencia está sujeta a distorsión, que se elimina mediante los circuitos correspondientes en el dispositivo receptor.

Existen dos estándares: la mayoría de las estaciones del mundo utilizan una constante de tiempo de 50 µs. En EE.UU., los transmisores de radiodifusión VHF tienen una constante de tiempo de preénfasis de 75 µs. El objetivo que quieren conseguir al introducir distorsión es reducir el nivel de ruido al recibir una señal útil.

En un diseño de transmisor simple, la introducción de cadenas de corrección adicionales en la ruta de RF complicaría dramáticamente el circuito, por lo que están ausentes en este transmisor.

Para mejorar la calidad de la señal de FM transmitida, puede utilizar dos circuitos de preamplificadores-correctores de baja frecuencia: micrófono y lineal (Fig. 3, Fig. 4).

Arroz. 3. Circuito preamplificador de micrófono.

Arroz. 4. Circuito preamplificador lineal.

El amplificador operacional utilizado en el circuito nos permite obtener una distorsión armónica mucho menor en comparación con una cascada de transistores.

En este caso, la impedancia de salida del amplificador operacional tiene un valor pequeño, lo que permite reducir el nivel de interferencia y aumentar la estabilidad de la frecuencia del transmisor.

Cuando se utiliza un micrófono dinámico junto con un amplificador de micrófono, no es necesario instalar la resistencia R1 en el circuito, ya que solo es necesaria para alimentar el micrófono de condensador. La ganancia la establece la resistencia R5 según el criterio de distorsión mínima de la señal de salida.

Su valor depende del tipo específico de micrófono utilizado. Todos los condensadores de bloqueo de 0,1 µF deben ser cerámicos.

Un amplificador de micrófono tiene una ganancia máxima de aproximadamente 22 y un preamplificador de línea tiene una ganancia máxima de aproximadamente 1. Por lo tanto, la sensibilidad con entrada de micrófono es 5 mV, y desde lineal -100 mV.

La capacitancia del condensador C5 (C4 - para un amplificador lineal) se selecciona dependiendo de dónde se utilizará el transmisor. Para EE. UU., este condensador tendrá una capacitancia de 15 nF (6,8 nF).

Cabe señalar que la señal de baja frecuencia generada de esta manera no se corresponde exactamente con el estándar, pero para fines de aficionados esto no es importante.

Al ensamblar el dispositivo, es recomendable asegurarse de que las cascadas de la parte de alta frecuencia del transmisor estén protegidas del preamplificador de baja frecuencia (micrófono o lineal). Al fabricar una placa de circuito impreso, es necesario utilizar la mayor superficie posible de la placa como bus común. Para sintonizar la parte de RF del transmisor, es recomendable tener a disposición un frecuencímetro y un osciloscopio.

Diagrama de bloques del transmisor con directo
modulación de frecuencia mostrado en la Fig. 15.2. Una parte integral de dicho circuito es el circuito reactivo.
Para obtener una señal modulada en frecuencia, es necesario cambiar la frecuencia portadora a una velocidad que depende de la frecuencia de la señal moduladora. Por lo tanto, si la frecuencia de la señal moduladora es
100 Hz, la frecuencia portadora después de la modulación se desviará de la frecuencia promedio en ambas direcciones 100 veces por segundo. De manera similar, si la frecuencia de la señal moduladora es de 2 kHz, entonces la frecuencia de la señal modulada cambiará 2000 veces por segundo. La magnitud de la desviación de frecuencia de su valor promedio está determinada por la amplitud de la señal moduladora. A medida que aumenta la amplitud de la señal moduladora, aumenta la desviación de la frecuencia portadora del valor promedio.
Dado que la frecuencia de la portadora cambia continuamente durante la modulación de frecuencia, el generador de portadora debe ser capaz de tener agilidad de frecuencia. Para que la frecuencia portadora sea estable, se utiliza un oscilador de cuarzo. Además, se utiliza un circuito de control automático de frecuencia para el mismo propósito.
Arroz. 15.2. Diagrama de bloques de un transmisor FM directo.
Generador con frecuencia ajustable en el circuito de la Fig. 15.2 tiene una frecuencia igual a 1/18 de la frecuencia portadora.
Por tanto, si la frecuencia portadora es de 90 MHz, entonces la frecuencia del oscilador será de 5 MHz. La desviación de frecuencia máxima se mantiene en 4,2 kHz para garantizar una modulación de frecuencia lineal. Si, por ejemplo, la desviación de frecuencia del generador es de 4 kHz, entonces la desviación de frecuencia de salida será de 72 kHz, ya que debido a la multiplicación la desviación de frecuencia también aumenta 18 veces.
En este circuito, un autogenerador de cuarzo produce oscilaciones con una frecuencia de 2,8 MHz. Luego, esta frecuencia se duplica a 5,6 MHz y se envía a un mezclador, que también recibe señales de 5 MHz de un oscilador de frecuencia variable. A la salida del mezclador, se genera una señal de frecuencia diferencial de 600 kHz, que se alimenta a un circuito de control automático de frecuencia (AFC).
Cuando el circuito funciona, mantiene un estado estable. Si la frecuencia del generador se desvía del valor de 5 MHz, entonces la señal de frecuencia diferencial en la salida del mezclador no coincidirá con la resonante.

frecuencia a la que está sintonizado el circuito AFC. Como resultado, aparecerá un voltaje en la salida del circuito AFC, que actuará como una señal de control que corrige la deriva de frecuencia del generador (consulte también la Sección 4.6).
Como se muestra en la figura, la señal de control de la salida del circuito AFC pasa a través de un filtro de paso bajo y se suministra al circuito reactivo. Este último corrige la deriva de frecuencia del generador controlado por frecuencia (ver Capítulo 12). Se utiliza un filtro de paso bajo para garantizar que las oscilaciones moduladoras contenidas en la señal de 0,6 MHz no ingresen al circuito reactivo. Este filtro suele dejar pasar señales con una frecuencia no superior a 10 Hz. Al eliminar las señales de audio, no afectarán la función de control. Si los componentes del sonido no se filtran, darán lugar a la aparición de reactividad de signo opuesto a la que surge bajo la influencia de las señales suministradas desde el circuito modulador. Como resultado, la modulación de frecuencia de la portadora puede reducirse a cero. Dado que la deriva de frecuencia de un generador controlado por frecuencia se produce a una velocidad muy baja, el cambio de voltaje en la salida del circuito AFC se produce a una frecuencia significativamente inferior a 10 Hz, es decir, dentro de la banda del filtro de paso bajo.
Otro método para obtener señales de FM se muestra en la Fig. 15.3. Primero, se lleva a cabo una modulación de amplitud, que luego se convierte en frecuencia desplazando los componentes laterales 90° y reconectando los componentes laterales y la portadora. Aquí se utiliza modulación de frecuencia de baja potencia, por lo que sólo se forman dos componentes laterales de suficiente amplitud. Al cambiar la fase de los componentes laterales, se obtiene una modulación de fase, que se puede convertir en frecuencia mediante un circuito de corrección. En el diagrama de la Fig. 15.3 utiliza un autooscilador de cuarzo cuyas señales, después de la multiplicación de frecuencias, forman una portadora. Las señales de audio de la etapa de salida del amplificador se envían a un modulador balanceado, que también recibe señales de un autooscilador de cuarzo. El modulador balanceado realiza la modulación de amplitud de la portadora con señales de audio. Dos componentes laterales
Las señales AM se envían a un circuito de desplazamiento de fase en cuadratura. Luego, las dos bandas laterales se combinan con la portadora, que se suministra desde un oscilador de cristal a través de un amplificador buffer. Así, se lleva a cabo Modulación de frecuencia indirecta. En etapas posteriores, la frecuencia se multiplica al valor requerido. En un modulador balanceado, la portadora se suprime de modo que solo se obtienen en su salida las señales de los componentes laterales (consulte el Capítulo 6).
Arroz. 15.3. Diagrama de bloques de un transmisor FM indirecto.
Con la modulación de fase, la desviación de la portadora es función de la frecuencia de la señal moduladora de audio, multiplicada por el desplazamiento de fase máximo permitido. En consecuencia, una frecuencia más alta de la señal de audio corresponderá a una mayor desviación de la portadora, a diferencia de la modulación de frecuencia, donde la desviación depende únicamente de la amplitud de la señal de audio. Para ecualizar la desviación de modo que corresponda al valor que ocurre durante FM, se introduce un circuito de corrección, como se muestra en la Fig. 15.3.
Este circuito consta de una resistencia en serie y un condensador en paralelo. La resistencia pesncTqpa se selecciona de modo que sea significativamente mayor que la reactancia del condensador en todo el rango. frecuencias de audio. Por tanto, las características obtenidas durante la modulación de fase de las señales se compensan y la señal de salida adquiere las propiedades de una señal de FM.
La señal de salida del circuito de corrección se elimina del condensador, por lo que la amplitud de las señales

varía dependiendo de la frecuencia. En bajas frecuencias el condensador tiene una gran reactancia y tiene un efecto de derivación débil. En este caso, la amplitud de la señal se transfiere esencialmente por completo a la siguiente etapa. Sin embargo, a frecuencias más altas, la reactancia del condensador disminuye, por lo que tiene un efecto de derivación más fuerte. Por lo tanto, a medida que aumenta la frecuencia, disminuye la amplitud de las señales que llegan desde el circuito de corrección al amplificador de salida. Esta operación, inversa al proceso de modulación de fase, conduce a una compensación de esta última. El resultado es un proceso equivalente a la frecuencia estándar.
MODULACIONES
,
en el que las mismas amplitudes de señales de sonido corresponden a las mismas desviaciones en la frecuencia portadora, independientemente de la frecuencia.
15.3. Transmisor FM multicanal
Como se mostró anteriormente en la Sección. 6.4, en los sistemas de radiodifusión de FM, el 100% de modulación se define como una desviación de frecuencia de 75 kHz a cada lado de la portadora. En FM estéreo u otros sistemas multicanal, la transmisión debe realizarse de tal manera que el espectro de frecuencia permanezca dentro de los límites especificados definidos por la modulación del 100% especificada. Por lo tanto, durante la transmisión estéreo, varias señales moduladas no deben llevar a exceder los límites determinados por el 100% de modulación.
En sistemas de alta calidad, la modulación señales de sonido generalmente se encuentra en el rango de frecuencia 30
Hz - 15 kHz. Se pueden utilizar frecuencias de modulación más altas, siempre que su amplitud no sea demasiado grande y la banda de frecuencia no exceda los límites especificados. A señales moduladoras de mayor frecuencia, la tasa de desviación de la portadora aumenta. Por tanto, el uso de señales moduladoras de mayor frecuencia permite implementar un método conveniente para generar señales en sistemas multicanal (estéreo).
Arroz. 15.4. Transmisor FM estéreo.
Al transmitir señales estéreo, se debe garantizar la compatibilidad, es decir, la capacidad de ser recibidas tanto por un receptor estéreo como por un receptor monocanal convencional. Para garantizar la compatibilidad, las estaciones estéreo transmiten una señal mono obtenida sumando dos señales de diferentes fuentes. En este caso, las señales de sonido de los micrófonos izquierdo y derecho se envían al circuito modulador del transmisor de FM principal, que

es el canal principal. Este método se ilustra en la Fig. 15.4, donde las señales de los canales izquierdo (L) y derecho (R) se envían al monomezclador. Luego, estas señales se envían al modulador del oscilador portador y a otros circuitos que forman el transmisor de FM principal.
Para transmitir señales estéreo, se requieren circuitos adicionales que formen canales izquierdo y derecho separados. Para ello, se genera una señal diferencial restando la señal derecha de la izquierda.
(Las señales derecha e izquierda se envían al mezclador con un desplazamiento de fase de 180°). La señal diferencial se utiliza para modular una portadora adicional (llamada subportadora) en amplitud (AM), lo que da como resultado componentes laterales. Estos componentes laterales modulan por separado la frecuencia portadora.
La frecuencia subportadora se suprime y, por lo tanto, debe restablecerse en el receptor cuando se reciben señales estéreo (consulte la Sección 15.7).
La frecuencia subportadora es de 38 kHz (el oscilador produce una frecuencia de 19 kHz, que luego se duplica para producir la frecuencia requerida de 38 kHz). También se transmite una señal de 19 kHz (modulando la portadora) para sincronizar el detector estéreo en el receptor. En este caso, la señal de 19 kHz, denominada señal piloto, modula la portadora superficialmente (aproximadamente un 10%). Esto es suficiente para duplicar esta frecuencia y restaurar la subportadora de 38 kHz en el receptor. En el receptor, la subportadora se demodula junto con los componentes laterales de la señal estéreo (ver Fig. 9.6).
Los productos secundarios que resultan de modular la subportadora de 38 kHz con una señal diferente no son los mismos que la modulación de señales mono; Los componentes laterales se encuentran en el rango de frecuencia de 23 - 53 kHz. Al igual que con una señal mono, el rango de frecuencia de las señales de audio estéreo está entre 30 Hz y 15 kHz. Así, una señal moduladora multicanal para transmisión estéreo de FM consta de una señal mono (L + R), cuya frecuencia se encuentra en el rango de audio de 30 Hz - 15 kHz, una señal piloto (subportadora) con una frecuencia de 19 kHz y una señal (L - R) (23 - 53 kHz) con una frecuencia portadora de 38 kHz suprimida durante la transmisión. Al transmitir grabaciones musicales, la portadora principal también se modula con señales en dos canales utilizando un generador auxiliar, como se muestra en la figura con líneas discontinuas.
El método de autorización de comunicaciones subsidiarias (SCA) permite a la estación transmisora ​​utilizar canales adicionales además del canal de transmisión regular. El canal FM se usa para transmisiones de radio y el canal combinado (SCA) se usa solo para transmitir señales desde el cartucho fonográfico, como por ejemplo para sonido y otros fines auxiliares. Como se muestra en la Fig. 15.4, el oscilador auxiliar es esencialmente un transmisor de FM en miniatura (en comparación con el transmisor principal) con una frecuencia subportadora de 67 kHz.
15.4. transmisor de televisión
En televisión, la imagen se transmite mediante el método de modulación de amplitud de la portadora, como en los convencionales.
Transmisión de radio AM. La modulación de frecuencia se utiliza para transmitir señales de audio.
La diferencia entre las frecuencias de la portadora de imagen y la portadora de sonido es de 4,5 MHz (ver Fig. 5.14, a).
Al transmitir una imagen en blanco y negro, también es necesario transmitir señales para sincronizar los escaneos vertical y horizontal. Sin embargo, en la televisión en color, al modular la portadora, también se utilizan señales de crominancia y señales de sincronización adicionales.
En un receptor de televisión en blanco y negro, el oscilador maestro produce oscilaciones de la frecuencia fundamental, de las que se obtienen señales para los circuitos de exploración. La frecuencia de oscilación del oscilador maestro es de 31,5 kHz.
Para obtener una frecuencia de escaneo horizontal de 15750 Hz, se divide por dos, y para obtener una frecuencia de escaneo vertical de 60 Hz, se divide entre 7, 5, 5 y 3. En el caso de transmisión de imágenes en color, estas frecuencias son ligeramente diferente debido a las características del ancho del espectro y la sincronización. En la transmisión de color, es necesario generar una subportadora y modularla para obtener los componentes laterales de las señales de crominancia, y luego la portadora debe suprimirse debido a este hecho. que la banda de frecuencia asignada para la transmisión es limitada, por lo tanto, en el receptor, la portadora debe restaurarse y mezclarse con los componentes laterales para la posterior demodulación de las señales de diferencia de color.
Por tanto, la frecuencia de exploración horizontal en un receptor de televisión en color es 15734,264 Hz y la frecuencia subportadora es 3,579545 MHz (3,58 MHz). La velocidad de cuadros en un receptor de televisión en color es de 59,94 Hz. Dado que las frecuencias de escaneo horizontal y vertical en un receptor de color están cerca de las frecuencias correspondientes en un receptor de blanco y negro, en condiciones normales de funcionamiento no hay problemas al pasar de recibir una imagen en blanco y negro a una en color.
Los bloques principales del dispositivo transmisor de televisión en color se muestran en la Fig. 15.5. Una cámara transmisora ​​de televisión en color con un tubo transmisor especial y un sistema de lentes percibe los tres colores primarios de la imagen. Basado en el principio de aditividad del color, estos colores son el rojo. (R), azul (EN)
y verde (G).
Como se desprende del diagrama que se muestra en la Fig. 15.5, los circuitos de amplificación y escaneo generan tres componentes (señales de rojo, verde y azul) de la imagen transmitida en la salida. Señales r, g Y EN luego se alimentan a tres circuitos de matriz, dos de los cuales contienen reflejos de graves. Las señales de salida de las matrices se denominan Y, 7 y Q. La señal Y, como se señaló anteriormente, se denomina señal de luminancia. resulta

añadiendo tres señales de colores primarios (rojo, verde y azul) en una proporción de 0,3: 0,59: 0,11.
Mantener esta proporción es necesario para compensar la sensibilidad desigual del ojo humano a los diferentes colores.
Arroz. 15.5. Diagrama de bloques de un transmisor de televisión en color.
Las dos señales principales de diferencia de color constan de una señal I (en fase) y una señal Q (en cuadratura). La señal I contiene 0,6 señales de rojo, 0,28 señales de verde y 032 señales de azul. La relación de estos componentes para la señal Q es la siguiente: R:G:B = 0,21: 0,52: 0,13.
Las señales I y Q se envían a moduladores balanceados, donde modulan dos subportadoras a una frecuencia de 3,58
MHz, desfasada 90°, con la señal I delante de la señal Q. En los moduladores balanceados, la subportadora y las señales I y Q se suprimen, y sólo las oscilaciones laterales de la subportadora pasan a la salida. La señal Y se envía a través de un filtro al sumador, donde también se suministran las señales de salida de los moduladores balanceados.
Generador de señales de sincronización de color, que recibe señales de un generador de frecuencia.
3,58 MHz, produce una señal de 9 ciclos con una frecuencia de 3,58 MHz, que se transmite en el borde posterior del pulso de supresión horizontal y sirve para sincronizar el generador de subportadora en el receptor (ver Sección 4.6).
Todas las señales, incluidas las señales de reloj y los pulsos de supresión de líneas y campos, se agregan al sumador. Formado así completo señal de televisión Se alimenta a un amplificador-modulador, donde se amplifica si es necesario, y luego se alimenta a la etapa de modulación final, funcionando en modo de amplificación de clase C. Como en otros transmisores AM, aquí se utiliza un oscilador estabilizado por cristal. Las señales de este generador se multiplican en frecuencia, se amplifican y se alimentan a un amplificador de clase C. Se utiliza un transmisor de FM independiente para transmitir señales de audio. Así, un dispositivo de transmisión de televisión utiliza dos transmisores: uno con modulación de amplitud y otro con modulación de frecuencia.
15.5. Receptor de AM

El diagrama de bloques del receptor de señal AM se muestra en la Fig. 15.6. Presentado aquí superheterodino un circuito receptor que forma la base de la mayoría de los receptores utilizados en los sistemas de comunicaciones.
La señal de la antena emitida a través de un amplificador de RF (ver Fig. 3.4) se alimenta a un convertidor de frecuencia, que incluye un oscilador local y un mezclador. Es posible que los receptores con baja sensibilidad no tengan un amplificador de alta frecuencia; luego, la señal de la salida de la antena se envía directamente al convertidor, como se muestra en la figura con una línea discontinua (ver también Fig. 4.2).
El oscilador local del convertidor produce oscilaciones de la frecuencia requerida que, cuando se mezclan en el mezclador con las oscilaciones recibidas de la portadora modulada, forman oscilaciones de la frecuencia intermedia (diferencia) en la salida del mezclador. El valor de frecuencia intermedia de 455 kHz es estándar para los receptores de radiodifusión [La frecuencia intermedia de los receptores utilizados en diversos campos de la radioelectrónica varía dentro de un rango muy amplio. - Nota Ed].
Arroz. 15.6. Diagrama de bloques de un receptor superheterodino.
Desde el mezclador, la señal se envía a un amplificador de frecuencia intermedia para una amplificación adicional y filtrado de señales de interferencia que aparecen durante el proceso de heterodinación. Después de la amplificación, la señal de frecuencia intermedia se demodula en el detector y se aísla una señal de audio. Dado que las señales de sonido a la salida del detector son bastante débiles, se amplifican en un amplificador de audio convencional al nivel necesario para su posterior reproducción en un altavoz.
Independientemente de la frecuencia de las señales recibidas, la frecuencia intermedia del receptor conserva un valor determinado. Para ello, los condensadores de sintonización del amplificador de alta frecuencia, el mezclador y el oscilador local están interconectados, de modo que durante el proceso de sintonización sus rotores giran simultáneamente. En paralelo con cada uno de los condensadores principales, los ajustes incluyen un condensador de sintonización de pequeña capacidad para garantizar una sintonización precisa en todo el rango operativo del receptor (ver Fig. 4.2). Así, independientemente de la frecuencia de la señal recibida, el oscilador local proporciona una señal de frecuencia intermedia (estrictamente fija); Por lo general, la frecuencia del oscilador local es mayor que la frecuencia portadora de la señal. Por lo tanto, si una estación transmite en una frecuencia portadora de 1000 kHz, para obtener una frecuencia diferencial de 455 kHz, la frecuencia del oscilador local debe ser igual a 1455 kHz.

5. Lista de fuentes utilizadas

modulador fm de señal de transmisor de radio

1. Introducción. Descripción del diagrama de bloques del transmisor.

En este trabajo de curso, se utiliza un modulador CMOS DDS en cuadratura AD7008 para sintetizar una señal de transmisión de FM. Para controlar el funcionamiento del DDS e interactuar con la PC, así como para controlar el valor de ROE, se utilizó el microcontrolador AT90S2313-10 (f CLK hasta 10 MHz, arquitectura RISC). Los datos a través del puerto COM de la PC (interfaz RS-232C) se descargan al microcontrolador (puerto D pin PD0 (RxD)). Para interconectar los niveles lógicos del controlador y la PC, se utiliza el microcircuito ADN202E.

Para sincronizar el microcontrolador se utiliza un generador externo de tensión armónica Go1 con estabilización de cuarzo con una frecuencia de 10 MHz. A través de un elemento lógico (para obtener un voltaje de onda cuadrada), el voltaje de frecuencia de reloj (f clkMC = 10 MHz) se suministra a la entrada del amplificador interno XTAL1 (no se utiliza XTAL2).

El voltaje de la salida Go1 a través de las etapas duplicadora de frecuencia y buffer (BK1 y BK2) se suministra a la entrada del reloj DDS (de BK1: f clkDDS = 20 MHz) y al primer mezclador como voltaje de oscilador local (de BK2: f het1 = 20MHz). Está claro que el voltaje en la salida del multiplicador debe tener un nivel mínimo de subarmónicos superiores y subarmónicos de una frecuencia de 20 MHz.

La frecuencia portadora en la salida DDS cambia programáticamente en el rango de 2 a 6 MHz con un paso de 250 kHz (la elección de las frecuencias de reloj DDS y portadora se mencionará más adelante). La señal modulada en frecuencia (frecuencias portadoras 2...6 MHz) desde la salida del DDS a través de un convertidor de corriente-voltaje (ver más abajo) se alimenta a la entrada del primer mezclador (CM1), donde se transfiere a las proximidades de frecuencias 22...26 MHz. Para suprimir el canal espejo (14...18 MHz), se utilizó un filtro de paso alto con una frecuencia de corte f av = 21 MHz. A continuación, utilizando la segunda transferencia (SM2: fget2 = 47 MHz), el espectro de la señal de FM se transfiere a las proximidades de la frecuencia de funcionamiento (rango VHF FM 69...73 MHz). Para filtrar canales espejo y armónicos más altos, se utilizan el filtro de paso alto 2 y el filtro de paso bajo 1 con frecuencias de corte de 65 y 75 MHz, respectivamente. El uso de filtros reduce el nivel de radiación fuera de banda.

La señal de la salida del excitador, a través preamplificador(Pout = 0,132 W) a la entrada de la potente parte de amplificación del transmisor (ver diagrama eléctrico del amplificador de salida de RF).

Como elementos activos potentes cascadas tomadas transistor 2T951V

Dado que la potencia de salida del transistor no es suficiente, se utiliza la suma de las potencias de los elementos activos.

La etapa prefinal tiene una ganancia de potencia ajustable K p = f(U DAC), que varía de 0 a 25, por lo que la potencia máxima a la salida de la etapa prefinal no debe ser superior a 3,3 W.

El ajuste se realiza cambiando el valor de resistencia en el circuito. comentario, esta resistencia está controlada por el voltaje del DAC incluido en la ruta de control SWR (ver más abajo).

Las etapas de salida y frontal se ensamblan de acuerdo con un circuito push-pull, con la posterior suma de potencia (un dispositivo sumador en el TDL de los valores de potencia (teniendo en cuenta la eficiencia de los circuitos de adaptación y los circuitos de suma de potencia); y los factores de ganancia de potencia se indican en el diagrama de bloques.

En la salida del amplificador hay un circuito de adaptación (al mismo tiempo funciona como filtro de paso de banda).

El acuerdo debe estar en todo el rango de frecuencias operativas (69..73 MHz)

Circuito eléctrico del amplificador de salida de RF.

2. Hardware

MicroControlador: microcontrolador de Atmel AT90S2313-10

1. Arquitectura AVRRISK

2. 32 registros de propósito general de 8 bits

3. Frecuencia de reloj hasta 10 MHz

4. 2 KB de memoria Flash de software

5. 128 bytes de RAM.

6. Admite interfaces seriales SPI y UART.

Se utiliza un microcircuito para interconectar los niveles lógicos de la computadora y el microcontrolador. A.D.M. 202 mi

DDS: sintetizador digital AD7008

1) batería de fase de 32 bits

2) tabla incorporada de lecturas SIN y COS

3) DAC integrado de 10 bits

4) salida actual

CAD : convertidor analógico a digital ANUNCIO 9200

1. ADC CMOS de 10 bits

CAD : convertidor digital a analógico ANUNCIO 8582

3. Descripción de la interacción entre el microcontrolador y DDS

La modulación de frecuencia en DDS se lleva a cabo agregando dos componentes de cuadratura con los coeficientes de ponderación correspondientes, la tarea del controlador es recibir desde la PC a través de puerto serie(interfaz RS-232C) byte de información (datos de sonido), calcule los coeficientes de ponderación correspondientes de los componentes de cuadratura y envíelos a DDS.

Durante el funcionamiento con DDS (PD5 = 0), bits (DAC:

,, = (notPD5) = 1) y (ADC: = PD6 = 1), es decir El DAC y el ADC (ruta de control SWR) están en el tercer estado y viceversa cuando se trabaja con el DAC y el ADC DDS en el tercer estado.

Los datos en DDS se pueden ingresar en palabras de 8 y 16 bits (8 y 16 bitsDataBus) (MPUInterfaceD15...D0), después de la entrada se escriben en un registro de 32 bits (32-BITPARALLELASSEMBLYREGISTRY).

Al utilizar el microcontrolador AT90S23, ingresaremos información byte a byte (el puerto D del controlador es servicio, el puerto B es información).

Tabla de bits de interacción

PD6		PD3…PD0	TC3…TC0
PD6		PB7…PB0	D7…D8
PD4	CARGA

Los bits TC3...TC0 especifican la dirección de escritura (en qué registro se escribirá la información del registro de 32 bytes).

Al inicializar el DDS, el controlador debe hacer lo siguiente (PD5 =

= 0):

1) A la entrada RESET alto nivel, todos los registros DDS se restablecen a cero (hardware).

2) configurar el modo trabajo de dds, para ello los bytes se envían al registro de comando:

3) se envía una palabra de 32 bits al registro de frecuencia FREQ0 REG, que es el código de la frecuencia portadora del transmisor.

Para hacer esto, durante cuatro ciclos de escritura, el código se escribe en el registro de entrada de 32 bits (32-BITPARALLELASSEMLYREGISTRY) byte a byte (desde el puerto B del controlador). Después de cada ciclo de grabación

= 0.

Para registro FREQ0 REGTC3 = 1; TC2, TC1, TC0 = 0. Después de esto, la entrada LOAD = PD4 se establece en un nivel alto y el contenido de 32-BITPARALLELASSEMBLYREGISTRY se escribe en FREQ0 REG. La escritura en otros registros se realiza de la misma forma.

V.N.Shostak, Jarkov

En la práctica de la radioafición, un generador de alta frecuencia es uno de los componentes más críticos. Los parámetros finales de los dispositivos diseñados dependen del cuidado de su fabricación. Requisitos para el generador de RF: estabilidad de alta frecuencia, ausencia de modulación de la señal de salida por fondo e interferencias, así como alta pureza del espectro. Además, en algunos casos existe un bajo nivel de ruido intrínseco.

Fig.1 Estructura del chip AL2602

En la práctica, se utilizan osciladores de cuarzo (con posterior multiplicación de frecuencia hasta el valor requerido) o osciladores LC. La ventaja de los osciladores de cuarzo es la estabilidad de alta frecuencia. Hay varias desventajas: mayor nivel de ruido, complejidad de implementación causada por la necesidad de multiplicar la frecuencia y la imposibilidad de cambiar rápidamente la frecuencia de salida dentro de un amplio rango.

Los osciladores LC son más sencillos de diseñar; pueden utilizar etapas de multiplicación de frecuencia y ajustar la frecuencia de salida en un amplio rango. Su principal inconveniente es la mayor inestabilidad de la frecuencia de salida en comparación con los osciladores de cuarzo. Es cierto que aplicando determinadas medidas se puede minimizar esta desventaja. Estructuralmente, los generadores LC se fabrican en bipolar o transistores de efecto de campo, pero de mayor interés son los generadores de RF fabricados en circuitos integrados(ES).

Normalmente, los circuitos integrados de generadores de RF son de banda ancha y tienen sintonización electrónica Frecuencia de salida y proporciona altos parámetros de salida. Una clase de tales dispositivos se denomina colectivamente "oscilador controlado por voltaje" o VCO. Entre los más famosos y asequibles se encuentran los microcircuitos VCO de Motorola MC12100, MC12148 y MAX2432 fabricados por MAXIM. Operan en un amplio rango de frecuencia y generalmente tienen una salida de RF amortiguada, pero en mi opinión, el microconjunto integrado AL2602, que salió a la venta recientemente, merece la mayor atención.

Funcionalmente, el microconjunto integrado AL2602 es un generador-búfer de RF FM controlado por voltaje. Contiene un oscilador maestro que opera en el rango de frecuencia de 80-220 MHz, un modulador de FM, un regulador de voltaje de 3 V, un buffer y un amplificador de potencia. A diferencia de los VCO anteriores, este IC no requiere la conexión de circuitos externos de ajuste de frecuencia. Todo lo que necesitas es una resistencia de ajuste de frecuencia. En ausencia de esta resistencia, la frecuencia de salida es igual al mínimo, es decir 80MHz. Por lo tanto, el IC contiene componentes que permiten su uso con éxito en muchos diseños de transceptores profesionales y de radioaficionados. La estructura de los microcircuitos AL2602 se muestra en la Fig. 1 y la asignación de los pines se muestra en la tabla.

El voltaje de alimentación del AL2602 es de 3~9 V. Sin embargo, permanece operativo cuando el voltaje se reduce a 1,8 V. El consumo de corriente cuando el pin 4 no está conectado no supera los 5 mA.

Número de PIN	Designación	Objetivo
1; 7; 8	Tierra	Menos, potencia (tierra)
2	Vref	Salida del regulador de voltaje de referencia de 3V
3	vss	Fuente de alimentación adicional (3 - 9 V)
4	SALIDA DE RF	Potente salida RF (colector abierto)
5	Monitor OSC	Salida RF de baja corriente (control de frecuencia)
6	modo V	Tensión de control (modulador, ajuste de frecuencia)

Se probó el uso de circuitos integrados como generador VHF, generador controlado por voltaje junto con un sintetizador, así como como parte de transmisores VHF portátiles, que consideraremos con más detalle.

Un transmisor de modulación de FM en miniatura (Fig. 2) contiene un número mínimo de piezas, pero, a pesar de su simplicidad, tiene parámetros elevados. El alcance de transmisión en áreas abiertas supera los 200 m. La frecuencia de funcionamiento en el rango de 80-220 MHz se ajusta mediante la resistencia de recorte R2. El micrófono es electret, pero también es posible utilizar uno dinámico con un amplificador adicional de un solo transistor. La configuración se reduce a configurar la frecuencia de funcionamiento. El diseño de la placa es arbitrario, teniendo en cuenta los requisitos para la instalación de dispositivos de RF. El transmisor funciona de manera estable en todo el rango de voltajes de suministro.

Fig.2 Transmisor miniatura con modulación FM

El transmisor portátil VHF FM (Fig. 3) entrega una potencia de 5 W a la carga y, debido al uso de piezas de marco abierto, tiene pequeñas dimensiones. La parte izquierda del circuito se analiza arriba y la derecha es un amplificador de potencia. Los transistores BFG591 (Umax = 120 mA) y BLT81 (Imax = 500 mA) fabricados por Philips se pueden reemplazar por otros domésticos como KT606 y KT911, pero. esto aumentará las dimensiones del tablero. Al reemplazar transistores por otros domésticos, es posible que se necesite otro transistor para lograr la misma potencia de salida. La configuración del dispositivo se reduce a configurar la frecuencia de funcionamiento y ajustar la corriente del transistor VT1 entre 50 y 80 mA con la resistencia R3.

Se puede utilizar un sintetizador de frecuencia junto con el transmisor. En este caso, la frecuencia de RF se suministra desde el pin 5 al divisor del sintetizador y el voltaje de ajuste del sintetizador se suministra al pin 6 del IC. En todos los demás aspectos el diseño es el mismo.

Fig.3

En muchos casos, por ejemplo al diseñar radioteléfonos, radios portátiles con un alcance de hasta 1 km, transmisores que forman parte de sistemas de seguridad, etc., los circuitos con un transistor, un amplificador de potencia, funcionan de manera muy eficaz. El esquema de esta opción es idéntico al esquema. dispositivo portátil, pero no se utiliza el transistor VT2 y la antena está conectada al punto de conexión de los condensadores C4 y C5. La corriente del colector del transistor en este caso se establece en 100 mA. Las dimensiones del tablero de esta versión del dispositivo no superan los 30-40 mm.

El diagrama de circuito del transmisor de FM se muestra en las Fig. 2 y 3. Se puede ensamblar un transmisor de señal de FM simple de acuerdo con el circuito que se muestra en la figura.