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無線電子工学および電気工学の百科事典 432 MHz 範囲のトランジスタ送信機。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
この送信機の説明は、著者 F8CV の雑誌 RADIO REF に掲載されました。 送信機の出力は約 100 mW と比較的小さいですが、これは短距離での通信を実行したり、たとえば Motorola または RCA 製のハイブリッド アンプを「接続」することによって「フル パワー」を得るには十分です。数十ワットの出力を持つ「本格的な」送信機。 送信機の図を図1に示します。
トランジスタ T2 は、周波数 72 MHz の水晶発振回路で動作します。 変調アンプはトランジスタ T1 に組み込まれており、マイクからの信号は T1 のベースに供給されます。 増幅された信号は、分離コンデンサを介して、L1 コイルと水晶振動子に直列に接続されたバリキャップに供給されます。 変調電圧はバリキャップの静電容量を変化させ、それに応じて水晶発振器の周波数を変化させ、FM 変調を実現します。 マイク超音波アンプのゲインは、ポテンショメータ P、10 kΩ の抵抗、およびアンプの電源電圧を変更することによって設定されます。 水晶発振器回路は古典的なもので、通常、保守可能な部品と正しい設置があれば、すぐに動作し始めます。 水晶発振器の後には、トランジスタ T3 上の周波数 216 倍器が続き、そのコレクタ回路には 8 MHz の周波数に同調された回路が取り付けられています。 トリプラーの特徴は、カスケードの入力インピーダンスの増加、ジェネレーターとの誘導容量結合の使用です [C3 を調整することで、水晶発振器の電圧のフィルター処理が増加し、カスケードの調整が向上します。結合コイルとコンデンサが直列発振回路を形成するため、相互に相互作用し、送信機全体の出力電力が増加します（結合コイルの巻き数を選択し、トリプラーとより適切に一致させる必要がある場合があります）。 ]。 T4 エミッタ回路には、抵抗 R9 と並列に接続され、水晶発振器の周波数の 15 倍である 216 MHz に調整された直列発振回路 L144C288 が含まれています。これにより、(たった 216 つの回路で!) 発振器の周波数のほぼゼロの抑制が保証され、 RF 電流に対する周波数依存の負帰還による高調波 (特に XNUMX 番目の XNUMX MHz と XNUMX 番目の XNUMX MHz、もちろん有用な XNUMX 番目の高調波は除く)。 したがって、トリプラー出力は、周波数 XNUMX MHz のかなりクリーンな出力信号を持ちます。 トランジスタ T4 と T5 の次のカスケードは、プッシュプル回路に従って作成された 216 MHz から 432 MHz の周波数 4 倍器で、トランジスタのコレクタ端子は互いに接続されています [このような回路は偶数高調波を強調し、奇数高調波を抑制します。 、コレクタ回路に負荷を備えた通常の回路に従ってこのカスケードをオンにすると、最初の高調波（アンプ）を含む奇数高調波が強調表示され、逆に偶数高調波は抑制されます。 このステージの出力には、最終ステージを駆動するのに十分な、かなり高いレベルの出力電力がすでに存在します。 ダブラーステージ[ハードウェアと信号の両方]の完全な対称性を確保することが重要です。 周波数逓倍トランジスタ T5 と T16 のエミッタの端子を互いに接続し、それらとケースの間に 17 つの共通の抵抗を設置し、160 つのコンデンサで RF をブロックするのが論理的ですが、より良い対称性を確保するには、エミッタ回路を分離する必要があります [定抵抗器の代わりに取り付けることもできます R180 と RXNUMX には、エミッタ端子間に XNUMX:XNUMX オームの抵抗を持つ XNUMX つの調整抵抗器があり、エンジンの出力を接地します。その後、次のことが可能になります。カスケードの操作上のバランスをスムーズに保つ]。 ダブラーの後に得られた 432 MHz の周波数の RF 電力は、ストリップ ライン L5 に供給されます。送信機には 5 つのストリップ ライン、L6、L7、L432 があり、これらはプリント基板のフォイルで作られています。 XNUMX MHz のグラスファイバーはすでに「緩み」始めています。つまり、誘電体での損失が増加しているため、ラインを鏡面の輝きに磨き、良質な塗料で酸化から覆うことによって、少なくとも少しは「補償」することをお勧めします。電子レンジでの損失が少ない電気絶縁ワニス、ラインの金メッキまたは銀メッキ。 最良の選択肢は、フッ素樹脂 (テフロン) 基板上に研磨された銀コーティングされたラインを配置する場合です。箔コーティングされたフッ素樹脂が不足している場合は、組み合わせた基板を使用して、最終段のみにラインを配置することもできます。 「フッ素樹脂」について。 T6 トランジスタ段は送信機の出力段であり、クラス AB の 432 MHz の周波数で動作します。 開放バイアスは、電源の「プラス」から抵抗器 R18 と R19 のチェーンを介してトランジスタのベースに印加され、その接続点とボディの間にシリコン ダイオードが低電圧ツェナー ダイオードとして接続されます。 。 「スイング」がない場合、6:2 mA の静止電流がトランジスタ T3 のコレクタ回路に流れます。 ストリップライン L6 は送信機の最終電力増幅器のコレクタ負荷であり、ストリップライン L7 は P フィルター回路で動作し、トランジスタの出力インピーダンスとアンテナの入力インピーダンスを整合させます。 アンテナの出口は、回線の「コールド」端から 10 mm の位置にあります。 設計と詳細: 送信機を構築するには、ホイルでコーティングされたグラスファイバー、または (さらに良い) ホイルでコーティングされたフッ素樹脂 (テフロン) から寸法 130 x 60 x 1,5 mm の回路基板を作成する必要があります。 基板上の部品の配置を図2に示します。 図では、 図 3 は、プリント基板の導体のスケッチを示しています (便宜上、ネガ画像を示しています。フォイルは白で示されています)。 基板上には十分なスペースがあるため、基板上に部品を配置することは、原則として問題はありません。 コイルの製造には特に注意を払う必要があります。 コイル L1 には、直径 9 mm のフレーム上に直径 0,3:0,35 mm の巻線が 6 回巻き付けられています。 水晶発振器コイル L2 には、直径 6 mm のフレーム上に同じワイヤが 4 回巻かれています。通信コイルは、L2 コイルの「コールド」端からコイルの巻線の間に巻かれ、同じワイヤが 4 回巻かれています。直径はL2となります（図4）。
L3 コイルとパラフェーズ通信コイルの巻線には特に注意を払う必要があります。まず、直径 3 mm の巻線を 5 回、直径 0,8 mm のマンドレルに巻き付けます。次に、0,15 本のワイヤをより合わせます。銅線直径 0,2:3、5 mm のマルチカラー絶縁体を備えた単芯ワイヤ。 パラフェーズ通信コイル (3 ターン) の巻き付けは、図 6 に示すように、L4 コイルの「コールド」端で行う必要があります。最初に通信コイルを 5 ターン置き、その上に XNUMX ターン目を置きます。 。 次に、通信コイルの XNUMX つのワイヤの始端が XNUMX 番目のワイヤの終端に接続され (図 XNUMX)、一緒に接続されたワイヤが基板の共通ワイヤにはんだ付けされ、残りのワイヤがトランジスタ TXNUMX のベースにはんだ付けされます。 、TXNUMX。 これにより、中間からのタップと対称な結合コイルが得られる。
216MHzの周波数はすでにかなりなので 寄生実装容量によるトランスミッタ出力への浸透を減らすために、トランジスタ T4 と T5 のベースの端子は、プリントされたトラック側の基板の穴には通さず、回路基板の上に接続されています。はんだ付けに十分な短いリードを備えた表面実装による基板。 これがどのように行われるかを、例としてトランジスタ T7 を使用して図 5 に示します。
すべての回路は可能な限り短いリードで取り付ける必要があります。216 MHz の周波数での 2 センチメートルのワイヤまたはリードの長さは、XNUMX MHz 付近の周波数では約 XNUMX メートルに相当することに注意してください。XNUMX メートルの長さのリードで HF 機器に部品を取り付けないでください。 ！ セットアップ時に、トランジスタを接続した状態で通信コイルの各半分の電圧をRF電圧計で測定し、サイドカッターで端子の4つ(電圧が低い方)を切断することで巻き線をわずかに対称にすることができます。 はんだは、電気絶縁ワニスで酸化から保護する必要があります。 コイル L0,45 は、直径 4 mm のマンドレルに直径 6 mm の巻線が巻かれており、4 回巻かれています。 周波数ダブラー トランジスタのコレクタ回路の RF チョークには、0,45 mm のマンドレル上に直径 2,5 mm のワイヤが 4 回巻かれています。 残りの 5 つのチョークにはそれぞれ 8:XNUMX ターンの絶縁ワイヤがあり、小さなフェライト チューブに巻かれています (図 XNUMX)。 ターン数は重要ではありません。
実装されたトランジスタの端子は、特に T6 ではんだ付けできる最小限の長さである必要があります。 トリマー コンデンサは、セラミック誘電体 (または空気) を使用した非常に高品質なものでなければなりません。 同軸 BNC アンテナ ジャックは、L7 から C17 のはんだ接合部にワイヤを追加せずにストリップ ラインにはんだ付けできるように、送信機の真鍮アングルまたは壁に取り付けられています。 アンテナ出力は、図9に従ってケーブルをはんだ付けすることにより、コネクタなしで行うことができます。ケーブルの中心芯をL7とC17の接合部の線に接続し、編組をXNUMXつの部分に分割し、ホイルにはんだ付けします。ケーブルの両側の基板のコモン線の。
構成: これ (通常は単純な送信機) を組み立てたら、機能させるために構成する必要があります。 アンテナと送信機を最適に整合させるには、テスターなどのメーター用の RF アタッチメントを作成する必要があります。 このようなアタッチメントの図を図に示します。 10. 同軸ケーブルがコネクタなしで送信機に接続されている場合、セットトップ ボックスの部品は図 11 に従ってはんだ付けできます。 また、アンテナの給電抵抗に応じて、アンテナと同等の散逸電力 47 W の抵抗値が 50 (75) または 0,5 オームの無誘導抵抗器も必要です。 AA119 ダイオードはゲルマニウムであり、マイクロ波で動作可能な他のダイオード (ゲルマニウム) と置き換えることができます。 コンデンサ C は RF デカップリング コンデンサで、その静電容量は 100:200 pF の範囲の小型タイプで、短いリード線でセットトップ ボックス回路に接続されます。
出力電圧を測定するには、少なくとも 20000 Ohm/V の入力抵抗を持つ DC 電圧計を RF セットトップ ボックスに接続する必要があります。 測定は 10 V の制限で行われます。送信機の電源回路に 100 mA の制限を持つ DC ミリ電流計を含めることも役立つ場合があります。 まず最初に、短絡がないか、送信機が正しく組み立てられているかどうかを確認します。 電源を接続し、L2コイルに共振波長計を持ってきて同調フェライトコアを回転させることで水晶発振器の発生を確認します（コンデンサC6の静電容量を選択するか、同調用として取り付けて、C2を伸縮させることも可能です）。 L9としてフレームレスコイルまたはコアなしのコイルを使用した場合のコイルの回転数）。 コンデンサ C11 と C4 の回転子を回転させることで、トランジスタ T5 と T4 の最大「スイング」を設定し、回路 L9C216 が実際に 12 MHz の周波数に設定されていることを確認する必要があります。 コンデンサ C6 はトランジスタ T14 の最大「スイング」を達成し、次にコンデンサ C16 と C15 (中間の静電容量の位置にある C17 と CXNUMX) はインジケータ付属品の出力で最大電圧を達成する必要があります。
この操作は、約 15 V の最大出力電圧が得られるまで、ローター C17 と C3 の異なる位置で数回繰り返す必要があります。当然、同等の電圧が 47 オームであれば電圧は低くなり、75 オームでは電圧は低くなります。もっと高くなってください。 チューニング操作は短いセッションで実行する必要があり、入力ですでにしっかりと蓄積されているが出力回路が調整されていないトランジスタを「冷却」できるようにする必要があります。そうしないと、特に出力トランジスタの場合、そのようなトランジスタを交換する必要があります。他の送信デバイスを使用する場合は忘れないでください]。 変調レベル (したがって周波数偏移) を正しく設定するには、スイッチをオンにした FM 受信機で 432 MHz 範囲の信号を監視する必要があります。 コイルL1のフェライトコアを外し、トリミングポテンショメータP（10kΩ）のスライダーを（図1の図によると）最上部、つまりAF信号の最大増幅位置に設定します。 たとえば、マイクに息を吹き込むと、対応する信号が FM 受信機で聞こえます。 L1コイル内にコアを導入すると、変調度（周波数偏移）が変化し、送信機の同調周波数も変化（低下）しますが、これは避けられません。 コイルコアを取り付ける際、位置によっては極端にずれると水晶振動子の周波数が乱れる可能性があります。 上記のコアの動きを利用し、ポテンショメータ P で十分な変調レベルを設定することで、十分な周波数偏差と必要な送信周波数 (変調がない場合) で水晶発振器の安定した動作を実現します。 マイクに「息を吹き込む」のは常に疲れるものであり、そのような信号のレベルは一定ではないため、オーディオ周波数発生器をマイク入力に接続し、たとえば 1 kHz 以内の周波数で出力電圧を選択する必要があります。 1:10 mV、マイクの「能力」に応じて。 図 1 で「C」と指定されているコンデンサは、1000 ～ 4700 pF の静電容量を持つことができます。 トランジスタ T1 として、BC107/108/109 シリーズなどの任意の npn 導電型を使用できます。 筆者は2N918を使用しました。 3N4 は T5、T2、T918 としても使用されました。 T2 - 2N2369 または同様の特性。 水晶発振器を設定する場合、コンデンサ C7 の静電容量値 (不安定な生成、低い出力電圧、周波数オフセット) を選択する必要がある場合があります。 出力トランジスタ T6 には 2N3866 が使用されています。 向きのために、トランスミッタトランジスタのコレクタ電流の値は次のように与えられます：T2 - 2,2 mA、T3 - 12 mA、T4 - 8 mA、T5 - 8 mA（電流T4とT5は最大5％異なる場合があります） )、T6 - 約 20 mA。 電源からの総消費電流は、電源電圧 50 V で 55:12 mA です。トランジスタ T4 と T5 の電流が 5% 以上異なる場合は、抵抗 R16 と R17 の抵抗値を確認する必要があります。 （ブリッジ上、または十分な精度のデジタルマルチメータを使用）、トランジスタT4とT5、およびL3との結合コイルの半分の特性。 回路のバランスをとるのはデリケートなプロセスですが、最初にそのような回路のアームの正体に気を配ると、非常に容易になります。つまり、バランスに頼らずに、同じ特性を持つ部品を選択することです。これは、もちろん役立ちますが、非常に効果的です。バランシングのみに依存する場合、たとえばミキサーの局部発振器信号などの抑制について話している場合、帯域が狭く、深さが不十分です。 この場合、詳細を選択することで、前述したようにスムーズなバランス要素を設置し、信号形状の最小歪み、すでに構成された送信機の最大出力パワー、可能な限り最もクリーンなスペクトルに従ってダブラーのバランスをとることができます。これは、デバイスを「いじる」のが好きで、そのような機会がある人向けです。簡単な場合、コレクタ T4 と T5 の電圧を RF 電圧計 (RF ヘッド付きのテスター) で測定し、それらを等しく設定します。交互に、最短かつ同じ方法で、トランジスタのベースを通信コイルの巻線とL3の接続点に短絡するか、出力電圧が大幅に低下する場合は同じ低抵抗抵抗器を介して短絡します。これは不便です測定用であり、L3 との強い誘導結合を示します。 結論として、このような単純な送信機であっても、そのようなデバイスを扱う特定のスキルを持った人が構築、設定、および操作する必要があることに注意してください。 [受信機を作って調整できなかったとしても、その人は自分自身を害するだけですが、送信機に欠陥があると、「作成者」自身を含む多くの人の「人生を台無しにする」可能性があります]。 この記事を使用すると、144 MHz 範囲の送信機を作成できます [これは翻訳の著者が行ったことです。Web サイト「145 MHz の実験用 FM 送信機」を参照してください] (必要に応じて、28 MHz と 27 MHz の両方の送信機も当然作成できます) 、私たちはストリップラインがもう行かなくなることについて話しています）。 この送信機を使用するために、著者は 47 V の電圧で駆動される RCA R15-M12 アンプを使用しました。このアンプは、消費電流 3A で 15 W の RF 出力電力を与えます。 アンプを駆動するための許容入力電力のレベルと励振器の出力電力を調整することが不可欠であり、アンプが必要とする場合（入力が広帯域ではない場合）、インピーダンスも一致させる必要があります。 パワーアンプはラジエーター上に設置して放熱を良くする必要があります。 ハイブリッド アンプの使用には、追加のマッチング回路や調整回路は必要ありませんでした (すべてが内部にあり、特定の帯域幅用に設計されています)。上記の送信機は RA 入力に接続され、アンテナは出力に接続され、電力は対応する RA 入力に接続されます。 抵抗が 100:200 オームの強力な巻線ポテンショメータをレオスタットとして RA 電源回路に組み込むことで、電力増加 (2 W) で動作する場合に備えて、RA の出力電力を 3:15 W に下げることができます。 ） 必須ではありません。 著者: V.ベセディン
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