Рассмотрим схему еще одного радиопередатчика с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора. Принципиальная схема пере¬дающего тракта изображена на рис.2.21.Основные технические характеристики радиопередатчика следующие:
Выходная мощность передатчика.......................... 0,5 Вт;
- диапазон звуковых частот по уровню -3 дБ.......... 300-3000 Гц;
ширина полосы излучения по уровню -30 дБ,
не более..........................................11 кГц;
- Девиация частоты при максимальной
модуляции около..................................................2,5 кГц;
- ток потребления, не более.......................90 мА;
- напряжение источника питания............................ 9 В
Сигнал от конденсаторного микрофона со встроенным усилителем (Ml) поступает на прямой вход операционного усилителя DA1. К это¬му входу подключен делитель напряжения на резисторах R2 и R3, ко¬торый создает половину напряжения питания на этом входе, и таким образом позволяет ОУ работать с однополярным питанием. Между ин¬вертирующим входом и выходом включена цепь R7, С5, С6, которая создает нужный коэффициент усиления и частотную характеристику усилителя. Этот усилитель работает как компрессор речевого сигнала, сжимая его динамический диапазон за счет каскада на транзисторе V.T1. Выходное напряжение 3Ч усилителя детектируется диодами VD1 и VD2 в постоянное напряжение, отрицательное, которое воздействует на за¬твор транзистора VT1 и с увеличением уровня звукового сигнала увели¬чивает сопротивление канала этого транзистора.
Рис.2.21. Радиопередатчик повышенной мощности с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора
В результате шунтирования инвертирующего входа конденсатором Сб изменяется коэффициент отрицательной обратной связи, что при¬водит к изменению коэффициента усиления ОУ. Выходное напряже¬ние ОУ, равное половине напряжения питания, поступает через резисторы R11 и R12 на катоды варикапов VD3. Модулирующее напряже¬ние 3Ч изменяется на катоде варикапов относительно этого напряже¬ния смещения.
Варикапная матрица VD3 включена между кварцевым резонатором и общим проводом. Изменение емкости варикапа приводит к некоторому изменению частоты резонатора. В этом процессе играет роль и индуктивность катушки L1.
На транзисторе VT2 выполнен задающий генератор, частота в кол¬лекторном контуре которого определяется включенным резонатором, индуктивностью L1 и емкостью VD3. Контур L2, С13 в коллектор¬ной цепи этого транзистора настроен на середину выбранного диапа¬зона, и на нем выделяется частотно-модулированное напряжение ВЧ с частотой резонатора Q1. Это напряжение через катушку связи L3 поступает на выходной каскад, выполненный на транзисторе VT3. Катушка включена в цепь смещения базы этого транзистора - R17, R18, которая создает рабочую точку выходного каскада. Усиленное и модулированное по частоте напряжение ВЧ выделяется на коллекторе VT3. Затем через ФНЧ и удлинительную катушку это напряжение поступает в антенну. ФНЧ на катушке L4 и конденсаторах С16 и С17 служит для подавления гармоник и согласования выходного со¬противления каскада на транзисторе VT3 с входным сопротивлением антенны, катушка L5 вводит дополнительную индуктивность в цепь антенны и таким образом увеличивает ее эквивалентную длину, приближая к четвертьволновой. В результате отдача сигнала в антенну увеличивается. Конденсатор С19 исключает выход из строя транзистора VT3 от случайного замыкания антенны с общим проводом или цепью питания.
Все высокочастотные катушки передатчика выполнены на одинако¬вых каркасах диаметром 7 мм с сердечниками из феррита 100ВЧ диа¬метром 2,8 мм. Катушка передатчика L2 имеет 6 витков, L3 - 3 витка, L48 витков, L5 - 20 витков провода ПЭВ 0,2. Катушка L1 - дроссель ДМ-0,06 16 мкГн.
Настройку передатчика производят традиционным способом, контролируя вырабатываемую им напряженность поля при помощи вол¬номера или ВЧ осциллографа с проволочной рамкой на входе.
РАДИОМИКРОФОНЫ
НЕСКОЛЬКО СХЕМ
В общем случае радиомикрофоны представляют собой конструктивное объединение обыкновенного радиопередатчика, собственно микрофона, передающей антенны, вспомогательных устройств (необязательно) и источника питания. Радиомикрофоны могут использоваться для проведения культурно-массовых мероприятий, контроля происходящего в детской комнате, особенно актуально с грудными детьми, а так же для получения противоречащих законодательству сведений, т.е. это радиожуки, подслушивающие устройства , а это уголовно наказуемо .
Обобщенная структурная схема радиомикрофона изображена на рис. 1. Радиопередатчик состоит из микрофонного усилителя -УНЧ с АРУ (наличие ее необязательно), модулятора, задающего автогенератора (ЗГ), усилителя мощности (УМ), согласующего устройства (СУ) и источника питания (ИП). К выходу согласующего устройства подключена передающая антенна WA2, а ко входу УНЧ - микрофон (ВМ1).
Рисунок 1 - структурная схема радиомикрофона
Наличие в структурной схеме приемной антенны WA1 приемника (в качестве нее можно использовать и передающую
- WA2) и устройств управления (УУ), включаемых по управляющему сигналу (команде) радио-микрофонов, которые
из-за своей сложности и высокой стоимости мало распространены. Чувствительность приемника может быть невысокой,
так как команда на включение во избежание ложных срабатываний должна быть мощной. В частном случае УУ
может срабатывать от голоса человека. Однако такие радиомикрофоны применяются в тех случаях, когда ценность
добываемой информации не меньше затрат на ее получение.
При реализации структурной схемы необходимо выбирать транзисторы с минимальным напряжением
насыщения 1)нас, что позволяет эффективно использовать низковольтные источники питания, повысить КПД устройства
и выходную мощность передатчика.
Для эффективной работы передатчика следует выбирать транзисторы с граничной частотой frp
в соответствии с рабочей частотой f выбранного диапазона. Например, при fp<700 МГц должны быть выбраны
транзисторы с frp>3 ГГц типа КТ3101А, КТ3132 и т. п.
Кроме того, перечисленные типы транзисторов являются условно бескорпусными, имеют малые
габариты и хорошие технические характеристики, что позволяет минимизировать габариты радиомикрофона.
Приведенную структурную схему можно реализовать и на интегральных микросхемах. Например,
выполнить микрофонный усилитель на К548УН2, имеющей очень высокий коэффициент усиления при напряжении
питания всего 1,2 В (разработана специально для слуховых аппаратов). Передатчик можно реализовать на КФ174ПС4.
Это позволит получить миниатюрный радиомикрофон с высокими техническими характеристиками.
Частота задающего автогенератора должна быть стабилизирована кварцевым резонатором. Это
повысит устойчивость работы радиомикрофона. Если предусматривается его длительная работа при значительных
перепадах температур, на сигналы кварцевого генератора легче настроиться. Отсутствие кварца может вызвать
уход рабочей частоты и затруднить настройку на нее приемника. В простых РМ кварцевая стабилизация не применяется,
поскольку это усложняет схему и увеличивает габариты устройства.
В радиомикрофонах, как правило, используются задающие ЧМ (ФМ) генераторы, a AM генераторы
используются редко и в основном в KB диапазоне (в радиостанциях "уоки-токи"), когда необходимо
быстро и с минимальными аппаратурными затратами провести съем информации. Однако устройства с AM имеют
низкую помехозащищенность и малую дальность действия. Применение ЧМ генераторов позволяет существенно
повысить помехозащищенность РМ и получить выигрыш по дальности действия примерно вдвое.
Рассмотрим некоторые схемы радиомикрофонов, поскольку фирмы, занимающиеся их производством,
принципиальных электрических схем, как правило, не приводят.
Схема РМ обычно состоит из двух частей, одна из которых выполняет функции ВЧ генератора,
а другая - функции микрофонного усилителя. Колебания ВЧ генератора излучаются передающей антенной WA2
и улавливаются настроенным на его частоту радиоприемником. ВЧ часть радиомикрофона обычно выполнена на
1-2 транзисторах, микрофонный усилитель - на 1-3, в зависимости от требуемого коэффициента усиления, то
есть от требуемого максимального расстояния до источника звука, при котором обеспечивается нормальная
разборчивость речи.
Схемы микрофонных усилителей прекрасно отработаны в современных слуховых аппаратах, где
миниатюризация и технические характеристики достигли своего предела. Поэтому для РМ многие технические
решения "микрофон - усилитель" можно позаимствовать из техники слуховых аппаратов.
Схема простейшего радиомикрофона всего на двух транзисторах показана на рис. 2.
При указанных на схеме параметрах элементов дальность его действия составляет несколько
метров, модуляция амплитудная, рабочий диапазон - 25 м (11,9 МГц).
Рисунок 2 - принципиальная схема радимикрофона.
Схема микропередатчика МП-4, рекламируемая частной киевской фирмой "РКФ", изображена
на рис.3.
При указанных на схеме номиналах элементов устройство работает в диапазоне частот 68...74
МГц и при длине антенны 1,2 м обеспечивает дальность действия до 200...300 м.
Рисунок 3 - Схема микропередатчика МП-4.
Одна из самых простых схем радиомикрофона всего на одном транзисторе приведена на рис.
4.
Радиомикрофон представляет собой гибрид обычного телефона и микропередатчика, работающего
в УКВ диапазоне 66.. .74 МГц. Его особенность состоит в том, что он не нуждается в автономном питании,
поскольку для этой цели используется падение напряжения на резисторе R5, возникающее при снятии телефонной
трубки и вызове абонента. Радиус действия передатчика зависит от длины антенны и составляет несколько
метров. Устройство включается последовательно с телефоном на любом участке линии от телефонного аппарата
до АТС.
Рисунок 4 - Схема радимикрофона с питанием от линии АТС
Радиомикрофон, работающий в диапазоне FM 88... 108 МГц, представлен на рис. 5. Для повышения выходной мощности ВЧ генератор выполнен на двух транзисторах. В устройстве применен чувствительный электретный микрофон МКЭ-3.
Рисунок 5 - Схема радимикрофона, работающего в диапазоне FM 88... 108 МГц
Более простая схема РМ на тот же диапазон приведена на рис. 6. Ее особенностью является наличие плавной перестройки рабочей частоты в пределах диапазона с помощью миниатюрного конденсатора переменной емкости, включенного в контур генератора. Дальность действия составляет десятки метров.
Рисунок 6 - Схема упрощенного радимикрофона, работающего в диапазоне FM 88... 108 МГц
По вполне понятным причинам у рассматриваемых устройств высоки требования к минимизации
размеров платы и всего изделия. Первостепенное значение для их реализации имеет принцип электрического
решения самой схемы. Для рассматриваемых схем из-за отсутствия задающего генератора, кварцевого резонатора,
АПЧ, АРУ многие параметры радиомикрофона могут быть критичными. Например, повышенная чувствительность
схемы при близких и достаточно громких звуках может приводить к перемодуляции сигнала, что резко ухудшает
разборчивость речи.
Рассматриваемые РМ работают в радиовещательных диапазонах KB, УКВ, FM. Поэтому прием передаваемых
ими сигналов осуществляется на обычные радиоприемники, имеющие эти диапазоны. Требуется так же отработка
монтажа печатной платы, так как из-за особенностей конструирования УКВ аппаратуры от этого зависит стабильность
работы устройства.
Многие из указанных недостатков отсутствуют при введении указанных выше регулировок, что
позволяет получить очень хорошие технические характеристики, но увеличивает габариты и массу радиомикрофона,
а это вызывает необходимость маскирования его под крупные предметы обихода. Примером является продукция
американской фирмы "LEA Inc.", где радиомикрофон замаскирован под бейсболку, ремень и т. п.
Следует также отметить, что задача минимизации габаритов радиомикрофонов привела к использованию для ее
решения достижений современных технологий, например, технологии производства гибридных микросхем.
Рассмотрим и другие компоненты радиомикрофона. Основное требование к микрофонам, применяемым
в радиомикрофонах, - малые габариты. На практике можно использовать телефонные капсюли ДЭМШ-1 А, ТГ-2К,
ТГ-7, ТОН-2, динамические головки громкоговорителей мощностью 0,05...0,5 Вт и даже звуковые пьезопреобразователи
("пищалки") типа ЗП1, ЗПЗ, ЗП5, что позволяет существенно снизить габариты устройств. Однако
наилучшие результаты получаются при использовании специальных миниатюрных микрофонов типа МКЭ-3, а также
микрофонов типа М-3 от слуховых аппаратов и электродинамических миниатюрных микрофонов ММ-5, имеющих габариты
9,6x9,6x4 мм. Они предназначены для работы в составе различной РЭА промышленного и бытового назначения
и для организации связи в студиях при проведении радио-и телевизионных передач в номинальном диапазоне
частот 500...5000 Гц.
Как уже упоминалось выше, передающая антенна является неотъемлемой частью радиомикрофона и чаще всего
конструктивно выполнена в виде отрезка изолированного провода длиной от 10.. .30 до 120 см, либо упругого
штыря тех же размеров. Такой параметр антенны как действующая высота отражает связь между размерами антенны
и ее эффективностью. Из теории антенн известно, что четвертьволновой излучатель излучает эффективно, однако
на практике приходится делать антенну с длиной L« А/4, чтобы ее можно было легко замаскировать. Поэтому
получается, что при одинаковых параметрах передатчика у антенны, имеющей большую длину, действующая высота
больше, а значит и больше дальность действия раидомикрофона.
Для минимизации длинная антенна выполняется в виде спирали, которая в несколько раз короче
прямого провода. Стой же целью для повышения действующей высоты антенны к устройствам можно подключать
так называемые удлинительные катушки (отрезок провода, намотанный в виде катушки-спирали). Следует отметить,
что при более высокой рабочей частоте РМ требуется антенна меньших габаритов. Ее можно замаскировать под
предметы быта (пояса, ремни, рамки, стержни, в том числе телескопические, сетки и т. д.).
Источником питания радиомикрофонов, если они установлены в электробытовые устройства, работающие
от сети переменного тока, служит обычно сама сеть. В противном случае используются аккумуляторы и батареи
напряжением 1,5...12 В. К ним также предъявляются требования по ограничению массы и размеров. Такие источники
питания должны иметь малое внутреннее сопротивление и большую емкость. Наилучшими характеристиками обладают
литиевые источники питания типа МЛ и серебряно-цинковые типа СЦ, имеющие пологую форму разрядной характеристики.
Разница между начальным и конечным напряжениями источника за время его штатной работы минимальна, что
обеспечивает стабильность электрических характеристик РМ во времени. Высокое напряжение источника питания
позволяет использовать в РМ транзисторы с более высоким напряжением насыщения, что позволяет получить
большую мощность радиопередатчика, а значит, и дальность действия. На практике можно использовать часовые
(от наручных часов и микрокалькуляторов) элементы и аккумуляторы напряжением 1,5 В типа СЦ, МЦ, РЦ, CR
316,332, ЦНК-0,45, Д-0,05; Д-0,1, Д-0,25, батареи "Крона", плоские батареи по типу используемых
в американских фотоаппаратах мгновенной съемки "По-лароид" и "Кодак" ("жучок"
может работать в течение нескольких месяцев).
Конструктивное исполнение РМ может быть самым разнообразным, в том числе заказным. Чаще
всего заказные устройства выполняют в одноразовом исполнении. В этом случае они не подлежат ремонту или
переделке, поскольку залиты эпоксидной смолой. Для восстанавливаемых радиомикрофонов наилучшим герметиком
является паста Термесил", поскольку она не нарушает электрических параметров радиоэлементов и устройства,
и эластична, что позволяет при необходимости ее удалять. Возможно также использование для заливки герметика
типа "Виксинт", который также подходит для герметизации и является ктому же прозрачным. Это
повышает ремонтопригодность устройства, поскольку можно вскрыть конкретный элемент, определив его местоположение
визуально.
Промышленностью серийно выпускаются радиомикрофоны типа "уоки-токи": переговорные
устройства в виде детской игрушки - комплект "Хвыля" (АО завод "Нева", г. Хмельницкий)
и бытового назначения - комплект "ПОРТА" (ПО "ЛОРТА", г. Львов). Их электрические
схемы построены на описанных выше принципах, однако разрешения на приобретение и их эксплуатацию оформлять
не нужно, поскольку мощность передатчиков не превышает разрешенных законом 10 мВт.
Примечание редакции: описываемые радиомикрофоны могут иметь двойное применение: не противоречащее законам, например, прослушивание детской комнаты, где находится грудной ребенок, и противоречащее им- несанкционированный съем информации. В последнем случае действия представляют собой уголовно наказуемое преступление. Добывать информацию с помощью скрытых радиомикрофонов имеют право только специальные подразделения МВД и ФСБ с санкции прокурора.
Роман Паршин,
[email protected]
Страница подготовлена по материалам журнала СХЕМОТЕХНИКА
Понятно, что радиомикрофоны имеют неоспоримое преимущество перед проводными собратьями. Однако их высокая стоимость в заводском исполнении сдерживает рост их использования. Выход очевиден — изготовить устройство самостоятельно. И хотя вряд ли удастся достичь высоких характеристик в самодельном устройстве, но это будет приемлемым выходом из сложившейся ситуации. Радиомикрофонам на основе радиолюбительских конструкций присущ целый ряд недостатков. Это невысокая стабильность несущей частоты, большой потребляемый ток, неудачное конструктивное исполнение, уход несущей частоты при длительной работе микрофона из-за разрядки источника питания, узкополосная ЧМ из-за применения кварцевой стабилизации частоты, что влечет за собой снижение качества звукового тракта, повышенный расход энергии вследствие определенных схемотехнических решений.
Радиомикрофон с кварцевой стабилизацией частоты передатчика
Печатная плата с расположенными на ней деталями радиомикрофона кроме самого микрофона, элементов и выключателя питания.
Радиомикрофон с рамочной антенной
Простые радиомикрофоны
На самом деле необходимую девиацию частоты передатчика радиомикрофона можно обеспечить и без применения варикапов, да и сама схема может быть реализована всего на одном транзисторе.
Радиомикрофон
Дальность действия радиомикрофона может достигать 25 метров от приемника и порядка 3-4 метра от микрофона. Налаживание радиомикрофона сводится к его настройке на свободный от радиостанций участок диапазона УКВ.
Радиомикрофон
Лучшее решение для радиомикрофона — кварцевая стабилизация несущей частоты задающего генератора передатчика, приведенного ниже. Устройство работает в широко распространенном диапазоне 66-74 МГц и состоит из двухкаскадного усилителя звуковой частоты, задающего генератора и частотного модулятора на варикапе.
Модулятора. А если кто не помнит - просьба прочесть, поскольку сегодня наш материал основан именно на той статье. Данная работа написана по просьбе пользователей нашего сайта, которым давно обещал статью где есть детальное обяснение о том, как увеличить дистанцию жука на основе фм модулятора.
Переделок не так уж и много. Берем рабочий автомобильный мп3 фм модулятор и снимаем корпус. Там вы обнаружите два основныx блока - плата с USB портом и стабилизатором напряжения и общая плата с экраном и кнопками.
Как известно, бортовая сеть автомобиля дает напряжение 12 вольт, а для питания фм модулятора нужно иметь пониженное напряжение в 5 вольт. Для того и существует стабилизатор напряжения. Сразу выкидываем плату с USB портом и стабилизатором оставляя только основную плату с экраном. Затем снимаем экран со шлейфом и желательно подушки кнопок. Ищем на основной плате кварцевый резонатор (он в основном один, но могут на плате с деталями присутствовать и два резонатора). Рядом с резонатором расположена микросxема, которая является основой приемника радиосигнала. Далее смотрим на контакты, где проводами был соединен USB порт со стабилизатором. Там обычно 5 контактов - data+, data-, GND, ANT и +5volts. Сразу припаиваем провода к минусу, плюсу и к антенне.
Если кто не понял на счет минуса, то скажу - GND и есть минус. Провод который нужно припаять к антенне должен быть длиной 30-40 сантиметров. Питанием радиожука служили два аккумулятора от китайского фонарика соединённых последовательно, то есть модулятор работал от питания 8 вольт и как ни странно - все на ура заработало.
Кроме контактов для подачи питания можно использовать места припая лампы, которая использовалась для подсветки экрана. Всего лишь нужно припаять провода питания к соответствующим полюсам подсветки, но тогда нужно питать от одного литиевого аккумулятора от мобильного телефона или от любого источника постоянного тока напряжением от 3,5 до 4 вольт.
Далее нужен электретный микрофон и двуxтранзисторный микрофонный усилитель. Микрофонный усилитель обеспечивает чувствительность вплоть до 10 метров! Он выполнен на транзистораx кт315 или его импортных аналогах С9014. Выxод усилителя нужно подать на одну из ножек гнезда выxодного сигнала модулятора. У гнезда 3 контакта: один минус, а остальные две - выxоды сигнала. Минус микрофонного усилителя подключаем к минусу общего питания. Готовое устройство помещают в пластмассовый корпус и не забудьте вынуть антенну из корпуса. Были проведены испытания с антенной и ловил радиожук обыкновенным приемником мобильного телефона Н95 на дистанции 200 метров. Обыкновенный жук с 35-ти сантиметровой антенной может передавать звуковой сигнал на дистанцию 100 метров, но если прикрепить антенну к водопроводной или к газовой трубе, тогда дистанция возрастет до 200 метров! Питать устройство удобно от 2-x литиевыx аккумуляторов от мобильного телефона. При желании частоту жука можно изменить и заставить радиожук работать на любой частоте стандартного фм диапазона. До новых встреч на страницах сайта - АКА.
Как известно простым радиомикрофонам (РМ) присущи недостатки такие как: низкая стабильность частоты,изменения параметров при изменении питания,уход частоты при прикосновении к антенне и т.д.Кого такие РМ вполне устраивают может дальше не читать:-) Чтобы вы уяснили про что пойдет дальше речь хочу привести цитату из книги В.Кияница “Лучшие конструкции радиомикрофонов” “….рассмотрим принцип стабилизации рабочей частоты РМ при помощи кварцевого резонатора (в народе- кварца) Это второй,радикальный метод стабилизации частоты РМ (первый-параметрический).И здесь имеют место определенные трудности,главная из которых слабая подверженность кварца частотной модуляции.А именно частотная (а не амплитудная,как это часто бывает) модуляция необходима для качественной работы частотного детектора УКВ приемника.Да оно и понятно: кварц на то и кварц,чтобы держать частоту,на которую он изготовлен,а не “трепать” её в соответствии с колебаниями чьих бы то ни было голосовых связок.Поэтому те кто уже пробовали радиомикрофоны с кварцем,не могли не обратить внимание на бубнящий звук,который возникает из-за недостаточной промодулированности сигнала.Некоторые схемные ухищрения позволяют получить модуляцию достаточную для речевых сигналов,однако полноценная полоса звуковых частот необходимая для качественной работы РМ достигается,как правило,при помощи… умножения частоты. …..Основная трудность,встречающаяся при настройке умножителя частоты,заключается в умении настроить выходной его контур на необходимую гармонику (вторую,третью,патую-более высокие выделить трудно из-за того,что с повышением частоты амплитуда гармоник уменьшается). Даже опытные радиолюбители на такую работу иногда тратят немало времени.Вот почему создание хорошего радиомикрофона считается довольно сложной и дорогостоящей задачей.”
