Nadajnik UKF 84 – 114MHz 1,8W

Na nadmiar urządzeń w dziedzinie amatorskich nadajników UKF FM o mocy powyżej 500mW nie możemy narzekać, w odróżnieniu od urządzeń klasy „mikroszpieg”. Prostota tych ostatnich, a zwłaszcza korzystna relacja między nakładem pracy i kosztów, a uciechą jaką jest łączność bezprzewodowa sprawia ludzkości od ponad wieku, zachęca do działania nawet elektroników z zasady stroniących od radiotechniki.
Czasami, kiedy potrzeba jednak coś więcej, żeby wysłać sygnał dalej , tak zwane „dopalanie” mininadajnika przez dodanie jednego, czy nawet dwóch stopni wzmacniacza mocy okazuje się być w praktyce bardzo pracochłonnym i mało wdzięcznym zajęciem. Po kilku zmarnowanych godzinach próbujemy ułatwić sobie życie i nie wyważać otwartych drzwi. Poniższy układ nadajnika został zaprojekto­wany aby był przydatny do praktycz­nego zastosowania.

Urządzenie przystosowane jest do pracy w zakresie napięć 12V – 18V napięciem (stabilizowanym) i przy właściwym zestrojeniu obwodów wewnętrznych oraz dopasowaniu do anteny (ewentu­alnie sztuczne obciążenie 75Ω) dostarcza mocy od 800mW do 1,8W pobierając z zasilacza stabilny w czasie pracy prąd około 150-220mA. Występujące w konstrukcji elementy indukcyjne są na tyle proste, że całkowity czas wymagany na ich wykonanie nie przekracza nawet 30 minut. Odpo­wiednio rozłożone odległości pomiędzy generatorem LC i kolejnymi stopniami wzmacniacza sprzyjają stabilności pracy nadajnika przy minimalnej ilości międzystopniowych przegród ekra­nujących. Określone procesami konstrukcyjnymi wymiary płytki drukowanej umożliwiły zasto­sowanie typowych gabarytowo elementów biernych. Kondensatory ceramiczne stosowane są w całym torze sygnałowym, a zwłaszcza w obwodzie generatora w.cz. W największym stopniu decydują o temperaturowej stabilności urządzenia. Parametry kondensatorów bloku­jących 47nF nie są krytyczne, jednak zakres częstotliwości wyklucza stosowanie kondensato­rów zwijanych. Tranzystory pomimo nie popularnych oznaczeń są łatwo dostępne u większo­ści dystrybutorów, a ich dobre parametry ułatwiają uruchomienie układu i strojenie nadajnika. Zastosowanie prostego generatora LC, jako źródła częstotliwości nośnej Fo przenosi więk­szość odpowiedzialności za stabilność parametrów nadajnika na układ zasilania oraz warunki otoczenia w którym pracuje.
Ograniczona stabilność częstotliwości nadajnika, bez dodatkowego uzbrojenia w pętlę pełnej lub wąskopasmowej kontroli częstotliwości (PLL, FCC) może być z powodzeniem stosowana w transmisjach szerokopasmowych sygnału fonicznego. Proponowany nadajnik jest rozbudo­waną o stopnie mocy częścią sprawdzonego praktycznie mikrofonu bezprzewodowego pracu­jącego z typową emisją radiofoniczną F3E. Jego sygnał mógł być odbierany przez specjalny odbiornik zestawu, jak również przez odbiornik radiofoniczny UKF Propozycja wspomnianego zastosowania nie mogła komplikować swobody wykorzystania układu, co zadecydowało o nie umieszczaniu na wspólnej płytce żadnych aktywnych układów toru sygnałowego m.cz.
Układ modulatora zawiera element wykonawczy DV1 sprzężony z generatorem pojemnością C5 oraz obwody regulacji statycznego punktu pracy i poziomu sygnału modulującego. Zewnętrzny sygnał modulujący poddany jest wstępnie korekcji przyspieszającej w układzie preemfazy. Obwód z elementami R10,R11,R13 zapewnia wstępną polaryzację diody pojemnościowej na liniowym odcinku charakterystyki zmian pojemności . Zastosowanie rezystora nastawnego R11 umożliwia precyzyjne dostrojenie nadajnika po przestrajaniu zgrubnym trymerem C7. R11 w postaci potencjometru na pulpicie. Może służyć dla korekcji ewentualnego dryftu częstotliwo­ści podczas pracy kontrolowanej częstościomierzem cyfrowym. Obwód polaryzacji DV1 moż­na drogą doświadczeń wzbogacić o elementy termistorowe włączone równolegle z R10 lub R13, kompensujące temperaturowe zmiany częstotliwości. Zakres przestrajania elementem R11 wynosi około 400kHz. Taki zakres wydaje się być wystarczający, ponieważ dokonane pró­by długotrwałych zmian temperatury w zakresie od +10 °C do +35°C spowodowały propor­cjonalne odstrojenie nadajnika w zakresie 40kHz, co przy Fo = 100MHz stanowi 0,04%. Zmiany napięcia zasilana podczas pracy nadajnika nie powinny stanowić normalnego trybu podczas eksploatacji. Na etapie uruchomienia można dokonywać powolnych zmian w zakresie (12-18)V przy włączonym zasilaniu, aby oszacować możliwości nadajnika i wydajność radiato­rów T4 i T5. Docelowo należy ustalić wartość napięcia zasilającego stosownie do potrzebnej mocy. Jest to konieczne z przyczyn technicznych, ponieważ każda zmiana napięcia powoduje zmiany dynamicznych punktów pracy tranzystorów T2-T5, a w następstwie parametrów reaktancyjnych. Zmiana wartość zasilania o więcej niż 1V wymaga korekcji zestrojenia wszystkich obwodów.
W wykonanym prototypie nadajnika przeprowadzono pomiary czułości modulatora FM na sy­gnał modulujący, sinusoidalny fm o amplitudzie 0,5Vpp i częstotliwościach 50Hz, 500Hz, 2kHz, 5kHz, 8kHz, 10kHz, 15kHz i 20kHz. Wyniki pomiarów, jako wartości dewiacji DF przedstawiono tabelarycznie. Pomiar przy częstotliwości 50Hz można traktować jako qasistatyczne badanie zakresu zmian częstotliwości spoczynkowej Fo pod wpływem napięcia modulującego. Pomiar umożliwia też określenie stopnia asymetrii widma względem Fo wynikającej z nieliniowości elementu o zmiennej pojemności. W nadajniku zastosowano diodę BB105G, element po­wszechnie stosowany w obwodach A.R.cz. krajowych głowic UKF Przy wstępnej polaryzacji napięciem UDVo o wartości regulowanej 3,1 – 4,4V, liniowość odcinka charakterystyki diody wymaganego dla sterowania sygnałem 0,5Vpp ( punkt PP1) jest zadowalająca .

Dla częstotliwości 50Hz całkowite pasmo zajmowane przez sygnał FM możemy określi jako: B = 2DF
Korekcja amplitudy w układzie preemfazy jest ukształtowana kompatybilnie z układami de- emfazy w odbiornikach radiofonicznych FM. Praktycznie, amplituda napięcia m.cz. mierzona w PP1, przy stałym poziomie napięcia fm na wejściu układu, wzrasta wraz z częstotliwością sygnału m.cz. Tempo wzrostu z powodu zbocznikowania C10 rezystorem R17 wynosi koło 3dB/Oct, a krzywa korekcji ma kształt obustronnie asymptotyczny. Możemy przyjąć istotny wzrost składowych począwszy od 1kHz.
Występowanie układu korekcyjnego RC oznacza, że modulacja sygnałami o częstotliwościach akustycznych powyżej 1kHz będzie miała cechy modulacji fazowej, w której dewiacja (DF) rośnie przy wzroście zarówno amplitudy jak i częstotliwości sygnału modulującego. Skutkiem działania układu preemfazy uzyskujemy znakomitą poprawę jakości wyższych częstotliwości sygnałów transmitowanych, które we współczesnej radiofonii sięgają do 64kHz. Z drugiej stro­ny stosowanie korekcji komplikuje proces modulacji i utrudnia pogodzenie korzystnej, dużej dewiacji DF w zakresie niskich i średnich częstotliwości z normatywnymi ograniczeniami całko­witej szerokości pasma B rzeczywistego sygnału nadajnika FM.
Widmo rzeczywistego sygnału fonicznego jest bardzo bogate. Zawiera jednocześnie występu­jące dowolne częstotliwości określonego zakresu fm. Należy przyjąć, że dewiacja maksymal­na, występująca dla wyższych składowych widma m.cz. będzie dewiacją użytkową i powinna być podstawą przy obliczaniu szerokości pasma sygnału (BFM). Ponieważ szerokość pasma nawet przy DF=const. powiększa się ze wzrostem częstotliwości, należy ograniczać zakres częstotliwości fm do koniecznego minimum. Praktyka przemawia za przyjęciem założenia, że do elementów pasma zaliczane są tylko składowe o amplitudach większych niż 5% amplitudy sygnału nośnego Fo, uzyskamy wtedy prostą zależność na maksymalną szerokość pasma dla konkretnego rodzaju transmitowanego sygnału.
B max =2 [ DF(max)+fm (max) ]
Przy tradycyjnym wykorzystaniu nadajnika do transmisji mowy i muzyki należy pamiętać, aby sygnał dostarczany do wejścia modulacyjnego nadajnika nie był poddawany żadnej korekcji, a w szczególności podnoszącej wysokie częstotliwości. Nadajnik można zmodu­lować sygnałem monofonicznym i stereofonicznym MPX z podnośną pilota 19kHz. Dla uzyskania dobrej jakości odbioru za pomocą standardowego odbiornika radiowego. Pro­porcje sygnałów 19kHz oraz wstęg bocznych i nośnej 38kHz powinny być dobrane przed podaniem do wejścia. Zakres pasma podstawowego przy transmisji MONO lub MONO/ STEREO powinien być ograniczony do 12,5kHz z nachyleniem -12dB/Oct. lub maksymalnie do 15kHz z nachyleniem większym niż 16dB/Oct.

Nie spełnienie tych wymagań może powodować pobudzanie pracy stereo-dekodera przez
sygnał monofoniczny (w trybie automatycznym) lub gwizdy interferencyjne i zakłócenia pracy
dekodera przy transmisji stereofonicznej. Znacznie większej rangi następstwem przemodulowania
nadajnika jest nadmiernie szerokie pasmo zajmowane przez sygnał radiowy. W ten sposób nie mając z tego zaniedbania pożytku dodatkowo działamy nieetycznie szkodząc innym. Zastosowanie takich Ÿźródeł sygnału jak mikrofon magnetoelektryczny, pojemnościowy i elektretowy oraz gramofon piezoelektryczny lub magnetoelektryczny z korektorem RIAA nie wymagają skomplikowanych filtrów ograniczających górną część widma sygnału m.cz. Wystarczy poprzestać na dwuogniwowym pasywnym filtrze RC. Znacznie trudniej dokonać filtracji sygnałów pochodzących z odtwarzacza CD, karty dźwiękowej PC. Takie źródła emitują duże amplitudy sygnałów nawet powyżej 20kHz, a to za przyczyną syntetycznej obróbki lub generacji dźwięków. W tym wypadku zalecane jest wykorzystywanie aktywnych filtrów dolnoprzepustowych 2-go i 3-go rzędu. Odtwarzaniu z analogowych rejestratorów magnetycznych nie towarzyszy nadmiar wysokich częstotliwośćœci lecz niedopasowanie systemu redukcji szumów bywa często powodem nadmiernego uwypuklenia w górnym zakresie pasma przenoszenia. W sprzęcie niższej klasy występują pondto szczątkowe sygnały ponadakustyczne: składowe prądu podkładu oraz resztki sygnałów pilota MPX przy nagrywaniu z OR. W tym przypadku szkodliwe składniki sygnału mają widma wąskopasmowe i łatwo je wyeliminować filtrami LRC. Można posłużyć się gotowymi, stosowanymi w systemach DOLBY lub w OR za stereo dekoderem. Część modulatora jest wystarczająca dla sterowania sygnałem m.cz. o standardowym poziomie 0,775 mVrms, jednak źródło będzie obciążone rezystancja wartością R18 o wartości 4,7kΩ. Tak niska wartość R18 zapewnia utrzymanie parametrów RC układu korekcyjnego z minimalnym wpływem rezystancji źródła fm. Najodpowiedniejszy parametrycznie dla sterowania modulatorem jest układ wzmacniacza separującego, który wyposażono w efektywny układ regulacji wzmocnienia umożliwiając elastyczne dopasowanie parametrów układu do dowolnego źródła sygnału. Układ wzmacniacza jest przeznaczony do bezpośredniej obsługi mikrofonu magnetoelektrycznego 400W – 600W lub elektretowego np: pchełki w klapie pracującej w układzie sterowanego źródła prądowego. Zależnie od rodzaju ME prąd spoczynkowy mikrofonu wynosi od 1mA do 0,5mA , co będzie wymagało modyfikacji wartości rezystora R205. Należy dostosować warunki zasilania ME do konkretnego typu przetwornika kierując się wskazaniem napięcia w granicach 3,5V – 5,0V. Rezystor nastawny ( zalecany potencjometr) R209 działa na głębokość ujemnego sprzężenia zwrotnego umożliwiając regulację wzmocnienia | Ku | w zakresie od 65 do 200. Zazwyczaj trudno jest tak dobrać wzmocnienie US201, aby uzyskać zadowalający efekt przy zamiennej pracy mikrofonów: dynamicznego z wejścia G203 i elektretowego z wejścia G202. Niska impedancja mikrofonu magnetoelektrycznego i jego zdolność do absorpcji sygnału utrudnia jednoczesną pracę tych źródeł. W tym, jak i w pozostałych przed wejściem do modulatora preferuję wyłącznie niskoszumne i szybkie wzmacniacze operacyjne, które są konstrukcyjnie przeznaczone do pracy z niesymetrycznym zasilaniem niskonapięciowym. Najpopularniejsze wzmacniacze scalone serii TL071 – to absolutne minimum ze względu na parametry „szumowe”. Lepsze właściwości posiada układ NE 5532, a bardzo dobre pod każdym z wymienionych względów, rzadziej spotykany NE 5533 .

Wykaz elementów:
R1 – 1kΩ
R2 -15kΩ
R3 – 33kΩ
R4 – 100Ω
R5,R18 – 4,7kΩ
R6 – 33kΩ
R7 – 680Ω
R8 – 10Ω
R9 – 220Ω
R10,R12 – 100kΩ
R11 – 250kΩ (Potencjometr)
R13 – 470kΩ
R14 – 56kΩ
R15 – 10kΩ
R16 – 100kΩ (Potencjometr)
R17 – 220kΩ

C1,C6 – 4,7pF
C2,C15 – 1nF
C3 – 24pF
C4,C13,C14,C17,C18,C23,C27 – 47nF
C5 – 6,8pF
C7 – 22pF trymer (zielony)
C8 – 56pF
C9 – 220nF
C10 – 330pF
C11 – 1µF/50V
C12 – 3,3pF
C16 – 39pF
C19,C21 – 40pF trymer (żółty)
C20 – 15pF
C22 – 33pF
C24 – 10µF/50V
C25,C26 – 60pF trymer (brązowy)

T1 – BF441
T2,T3 – BF199
T4 – 2N2222
T5 – 2N5109 / 2N3866
DV1 – BB105G
US1 – 78L05

Dane nawojowe cewek L1-L9
L1 – 5,75zw. DNE ΦF0,9mm, pręt pomocniczy Φ5
L2 – 32zw. DNE Φ0,5mm, pręt pomocniczy Φ2,5
L3 – 4,75zw. DNE Φ0,9mm, pręt pomocniczy Φ6
L4 – 29zw. DNE Φ0,5mm, pręt pomocniczy Φ2,5
L5 – 5,75zw. DNE Φ0,9mm, pręt pomocniczyΦ6
L6 – 32zw. DNE Φ0,5mm, pręt pomocniczy Φ2,5
L7 – 18zw. DNE Φ0,3mm, rdzeń
L8 – 6,75zw. DNE Φ0,9mm, pręt pomocniczy Φ=6
L9 – 21zw. DNE Φ0,5mm, pręt pomocniczy Φ=2,5

Schemat ideowy przedwzmacniacza:

Nadajnik UKF 84 - 114MHz 1,8W

Schemat ideowy nadajnika:

 Nadajnik UKF 84 - 114MHz 1,8W

Post Author: swistak

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Potwierdz, że nie jesteś botem. *