Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

Последним этапом настройки передатчика является проверка его работы с реальной антенной и подстройка согласования при помощи индикатора поля — по максимуму показаний. В данном случае индикатор поля, пожалуй, один из самых простых и необходимых приборов. Его легко можно изготовить самостоятельно.

Настройка антенны. Большинство антенн может так же эффективно, как на прием, работать и на передачу сигнала. Передающая антенна способна превращать (преобразовывать) высокочастотные колебания на выходе передатчика в энергию электромагнитного поля, излучаемую в пространство. Причем делать это надо с высоким КПД. Как такое преобразование происходит? Ведь в катушке и конденсаторе имеются концентрированные магнитные (Н) и электрические (Е) поля, но они не излучают (точнее — довольно плохо излучают) в пространство волну. Для того чтобы получить электромагнитную волну, надо закрытый колебательный контур превратить в открытый. Как это можно сделать, поясняет рис. 12.11 (емкость, которая была раньше расположена в одном месте, теперь будет рассредоточена по всей площади между стержнями). Направление стрелок поля показано условно для одного полупериода волны, а во втором оно изменится на противоположное.

Рис. 12.11. Пояснение принципа работы передающей антенны, где Н — силовые линии магнитного поля, Е — силовые линии электрического поля

Мы не видим радиоволн, но их обнаружить и оценить уровень ВЧ энергии можно при помощи простейших приспособлений, называемых индикаторами поля. Ведь, как вы уже знаете из предыдущих разделов, в любом проводнике, находящемся в электромагнитном поле, наводится ЭДС.

Первый вариант такой приставки показан на рис. 12.12.

Рис. 12.12. Схема универсального индикатора поля для согласования передатчика с антенной (а) и внешний вид конструкции (б), а также упрощенный вариант индикатора поля с умножающим на 2 детектором (в)

В нем вы наверняка узнаете простейший детекторный приемник! Подключение разных конденсаторов позволяет настраивать входной контур в резонанс на разные частоты или же (когда не подключены конденсаторы) применять просто как нерезонансный (всечастотный) индикатор поля. В этом случае диапазон частот поля, которые можно обнаружить таким устройством, зависит только от типа детекторного диода (с тем, что указан на схеме, верхняя частота доходит до 600 МГц). Для работы схемы индикатора поля на частотах в десятки МГц вполне подойдут любые детекторные германиевые диоды (Д2, Д9, Д18, или импортные GA100, 1N34). Если же у вас возникнут трудности с приобретением диодных детекторов, то можно выйти из положения при помощи любого маломощного высокочастотного транзистора, включив его переход эмиттер-база как диод.

Конденсаторы С3 и С4 керамические, подойдут с любыми ближайшими номиналами из ряда. Дроссель L1 использован стандартный, типа ДМ-0,2 — 60 мкГн, или может быть изготовлен самостоятельно, для чего придется намотать 60 витков проводом диаметром 0,08…0,1 мм (ПЭВ) на корпусе резистора МЛТ мощностью 0,5 Вт (резистор для «каркаса берется с сопротивлением более 1…2 кОм). Впрочем, без него тоже все будет работать, но лучше все же дроссель поставить — он не позволит длинным соединительным проводам, идущим до индикатора, «думать», что они тоже являются антенной.

К выходным клеммам подключается любой микроамперметр, когда надо оценить уровень сигнала, или же телефонный капсюль с высоким сопротивлением, который позволяет на слух контролировать качество амплитудной модуляции. Наведенное в катушке напряжение, а значит, и ток через прибор РА1 будут пропорциональны напряженности поля в этом месте пространства. Форму модулирующего сигнала можно посмотреть при помощи осциллографа.

Такой индикатор поля не имеет направленности, т. е. одинаково принимает сигнал с любого направления. Чтобы выполнить направленный индикатор поля для УКВ диапазона, можно воспользоваться телескопической «двухроговой» антенной от телевизора. Внутреннюю коробочку, на которой закреплены выдвижные штыри, вскрываем и размещаем там детекторный диод и конденсатор, подключенный к внешнему микроамперметру, рис. 12.13.

Рис. 12.13. Универсальный направленный индикатор напряженности поля

Если проводи, идущие до измерительного прибора длинные, то их лучше перевить между собой или использовать экранированный провод.

Наиболее острая направленность приема поля получается при угле между штырями в 90 градусов. Удобство данной конструкции заключается в том, что этот индикатор легко превратить в ненаправленный, развернув штыри на одну линию. Частотная избирательность обеспечивается за счет синхронного изменения длины выдвижных штырей — они должны иметь размер примерно λ/4.

Так, для частоты 433 МГц их длина получается по 16 см (если вам не нужен универсальный индикатор поля, то штыри можно сделать фиксированной длины из толстого медного провода).

Мы с вами рассмотрели так называемые «пассивные» индикаторы поля. Их возможностей вполне достаточно для большинства задач. Но существуют еще и «активные», когда перед индикатором ставится простейший усилитель постоянного тока, или же на входе до детектора используется еще и ВЧ усилитель. Так как необходимости в таких приборах у вас в ближайшее время скоре всего не возникнет, мы их здесь рассматривать не будем.

Микромощные радиопередатчики

Делай что хочешь, но так, чтобы не лишиться этой возможности.

В эту категорию попадают все радиопередатчики, у которых выходной сигнал в антенне имеет мощность до 10…50 мВт. Например, максимальная мощность радиопередатчика в брелке для дистанционного управления сигнализацией не превышает 25 мВт. Такие передатчики не требуют регистрации, так как их зона действия ограничена прямой видимостью и обычно не превышает 100 м. Для некоторых бытовых применений, с которыми вы сможете познакомиться на практике, такого расстояния вполне достаточно.

Этот довольно простой передатчик может использоваться совместно с любым бытовым радиоприемником (самодельным или промышленным), имеющим отечественный УКВ диапазон (65,8…73,0 МГц). Его основное назначение — ретрансляция по радиоканалу звукового сопровождения от телевизора, магнитофона (плеера) или звуковой карты компьютера. Передатчик (рис. 12.14) подключается к линейному выходу источника звукового сигнала.

Рис. 12.14. Схема передатчика-ретранслятора (а) и вид монтажа (б)

Например, в телевизоре им может являться выход, предназначенный для подключения наушников. В этом случае вы сможете слушать звуковое сопровождение, не мешая окружающим отдыхать и не путаясь в длинных соединительных проводах от наушников. Антенной радиопередатчика является телескопический штырь от любого бытового радиоприемника или можно использовать толстый медный провод длиной 30 см (диаметром 2–3,5 мм).

Схема передатчика — классический автогенератор, работающий прямо на антенну. Конденсатор С8 уменьшает влияние антенны на частоту генератора.

Частотная модуляция осуществляется за счет изменения режима работы транзистора (при этом меняются его внутренние емкости).

Приведенный вариант передатчика имеет автономное питание (от двух любых гальванических элементов типоразмера ААА) и потребляет ток не более 1,2 мА. Это обеспечивает его непрерывную работу в течение не менее 1000 ч. А мощности передатчика вполне достаточно для приема сигнала в радиусе 15…30 м. При желании можно увеличить питающее напряжение до 9 В, соответствующим образом увеличив номиналы резисторов R2, R3.

Топология печатной платы и расположение элементов показаны на рис. 12.15.

Рис. 12.15. Топология печатной платы (а) и расположение элементов (б)

При монтаже использовались следующие радиодетали: подстроечный резистор R1 типа СПЗ-19а (или СПЗ-19б), все постоянные резисторы С2-23; подстроечный конденсатор С4 типа КТ4-23 (или КТ4-256), постоянные конденсаторы — любые малогабаритные керамические, например типа К10-17, К10-23 и т. п. Микропереключатель SA1 из серии ПД — он должен иметь боковые выводы, предназначенные для распайки прямо в плату (на них он и закрепляется). Для установки элементов питания использован унифицированный пластмассовый отсек (его удобнее купить уже готовым).