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如何设计一个小功率调频发射机

归档日期:10-08       文本归类:发射法      文章编辑:爱尚语录

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  笔者采用手头现有的元器件,综合参考北京电子报等报刊相关的制作文章,做了一台远距离调频广播发射机,工作于88--108MHZ频段内,业余时间用来播放音乐。

  电路原理现见附图。图(1) 为电源部分,将市电降压整流后再加以稳压,获得稳定的12V直流电供射频电路使用。射频电路由高频振荡器、缓冲放大器、末级功率放大器及天线组成。高频振荡器用来产生载频信号,频点落在88--108MHZ内,并完成频率感量即可改变发射频率。射频信号由VT1的发射极输出,送到VT2、L2、C22、R4等组成的缓冲放大器进行功率提升,并可减轻末级放大电路对振荡器的影响。末级为高频率丙窄带放大,对射频功率再进一步放大,经C25耦合到发射天线向周围空间辐射。所驳接的音源若输出信号幅度过大时,需串入衰弱电阻,以免声音失真。

  电路板可用敷铜板制作,布线时要注意分布电容影响。图中电容无单位标注的数字,一律以“pF”为单位,要和高频瓷片电容。VT1--VT3用超高频NPN型硅管,如9018,B60、Icm=50mA.fr=600MHZ.VT3还可用中功率发射管C2053、BF96S等,发射距离可能会更远。L1-L3用00.8mm的漆包线MHZ时,天线m)

  制作时应逐级安装。射频部分先装振荡器、缓冲器放大器、调节L1的匝间距离使频点落在无台处,用指针型万用表的黑表笔接触VT2的集电极,调节L2使指针偏转幅最大,(即功率最大)。若发现有打表现象,可将表笔缠绕在一起,直到不打表为止。再用同样方法调节L3,使末级输出功率最大。用FM收音机在距发射机10米以上的地方搜寻发射信号,大约估计出发射频率,再接上天线,适当调节长度,即可投入使用。

  实测该机电源电压12V时(其实6-15V内均可正常工作,电压愈高,距离愈远),工作电流仅45mA左右,发射频率约104MHZ,将其置于三楼阳台,在无过高建筑物阻挡的情况下,用普及机(内部芯片CXA1019M)接收,距离竟达1000米。

  Veronica FM发射机容易制作,性能稳定,信号纯净, 不使用专业零件和IC, 并有辅助测试功能使您在没有专业设备的情况下轻易地进行调试。它有两个版本, 1瓦和5瓦。1瓦版本适用于3公里发射距离,所需的电源是12-16V 200mA;5瓦版本适用于8公里发射距离,所需的电源是12-16V 900mA。本文介绍5瓦版本。

  该发射器自带一个混音器,使您同时发射来自CD和话筒的音频信号。晶体管T1是线调节音量大小 (参见调试部分)。在R8和C21之间是振荡器,是产生无线电射频信号的部件。二极管D1是一个所谓的“变容管”, 相当于一个可调电容,它由音频信号控制,改变振荡器的振荡频率,起到变频的作用。C12,C13,和L1决定振荡器的频率。这个振荡器实际上是由两个反相振荡器组成,每个运行在50MHz附近,当两个信号结合时,便成了一个100MHz的信号。这种电路比单个100MHz振荡器稳定很多。振荡器的信号由T4、T6放大到5W。在T4右边的电路包括天线阻抗匹配和低通滤波功能。D2、D3、T5组成的电路是辅助调试用的,它将射频输出的信号取样,控制发光二极管D5,输出高时,D5也明亮一些。

  此电路本身不带立体声调制器,你若需要播放立体声节目,请参照这里制作立体声调制器。

  *C11, 12, 14 和 15 决定振荡频率,最好用高质量云母电容。

  线圈: 用无骨架空心型。以直径1mm的导线密绕在笔芯或其它圆棒上,然后小心地拉长到正确的长度,并确定线所示。

  扼流器(H1-4)可用直径0.5mm的漆包线mm的磁珠上饶制。注意,漆包线应从磁珠的孔中穿过,磁珠应该用工作频率在100MHz材料(通常是43号)。如果找不到磁珠,也可用方法制作:在33k碳棒电阻器上饶长0.5m直径0.2mm的漆包线,将漆包线的末端焊电阻的接头上。

  二极管: D1最好用变容管对,即两个对称的变容管背靠背连在一起,中间是负极;但这并不十分重要,两个一般的变容管也可以。

  稳压器: I1是一个5伏稳压器,给D1提供恒定电压,以保持发射器的频率稳定。

  Veronica 发射机用的印刷电路板(PCB)如图4。射频电路对粗劣的电路板(包括布线、接地、部件的位置等)是相当敏感的。应避免使用面包板;使用一面接地的双面电路板最好,但图4的设计采用接地导体填充了一般走线周围的空当,这样的设计即使用单面电路板效果也很好。元件应该尽可能用最短的导线平展地安置在电路板上。发射机应该装在金属屏蔽盒内(如铸铝盒),而金属盒连接电路的地极。可使用3mm粗的螺栓与5-10mm长的支撑柱,来达到金属盒于电路板件的良好连接。

  晶体管T4、T6需要散热器冷却。T4的散热器可以用内径比晶体管略小、2cm长的金属管来做。在管子上切开一个槽,使孔可以变大并套在晶体管上。输出管T6需要的散热器可用一个大约14cm长、2.5cm 宽、3mm厚的L形铝条制作(参见图10),也可用专门的5W散热器。为固定T6的孔应尽可能准确;你可依照图示在散热器上开一个槽,小心地把散热器向外弯一些,将晶体管插进去,散热器的弹性将保证晶体管和散热器的良好接触。在晶体管和散热器中间可以涂一些导热胶,如硅油。散热器用螺丝固定在PCB上,并在PCB和散热器之间夹两个垫片。注意:有的射频功率管的管壳和集电极是连通的(与三级管的型号有关),在这种情况下,散热器应和地线mm距离)。其它型号的功率管的管脚位置可能与图2、图3不同。在盒盖上转些孔, 以保证空气流通。

  线mm的耳机插座, 电源也可以用类似的插座。对于天线输出,我们推荐BNC插座或电视机用的那种F型插座(原产品用N型插座)。插座的地极应该与金属屏蔽盒连接好, 并且内部导线嵌在盒盖上,这样你能经常检查这个发射机是否正常工作。

  Veronica 5W发射机使用由9到16伏的直流电源;用12V较佳,会得到5W的功率,耗电约900mA(与射频功率放大管T6有关)。如果电源质量低劣,电台的发射频率会不稳或会发射“嗡嗡”的交流声。如果你打算用电池或粗劣的电源, 应该增加一个额外的稳压电路,如用7812或7815代替D4(见图1的上方)。对78XX型稳压电路,XX是输出电压,如7815为15V,并联的电容大于10nF即可。

  为了使发射机正常高效率工作,需要进行一些简单的调试。调试时用一个天线“假负载”代替天线,它可帮助你区别主要发射信号和微弱的谐波信号,同时保证你不把调试信号大范围地发射出去。假负载的制作办法是:将一个47或68欧姆的碳棒电阻(与你打算使用的天线阻抗相对应)焊接到一个BNC或N型天线插座上;确定此电阻能够承受来自发射机的功率(5W),并且不是线绕型的。如果你找不到一个50欧姆5W的碳棒电阻(不能用线B。

  将所有的微调电容调到中间位置(上部板覆盖住下部的一半), 将天线假负载接到天线输出插口,将一台光盘播放机接到CD输入插口。这时开机,发光二极管D5应该是亮的(如果不是,尝试调整C21),并且发射机应工作在98MHz左右。用一把带绝缘把的小螺丝刀来调整C21,25和26,使发光二极管达到最亮。然后按如下步骤调整发射频率:慢慢地调整C13(朝靠近你要使用的频率的方向)直到发光二极管黯淡,但不是完全灭掉;然后调整C21,25 和26直到发光二极管再到最亮;这样重复直到你获得你想要的频率。现在用一个FM收音机来检查一下你是否只在一个频率上发射信号,如果不是,你可能必须重新从头调整。如果你不能调到FM广播频段(88-108MHz)的末端,你需要改变L1:小心地压紧线圈来调低频率,或增加线圈的间距来调高频率;并尽可能保证L1的六个线圈是相同的,否则会影响发射信号的纯度。根据我们的测试结果,该电路的发射频率在发射器开机到内部温度稳定的过程中可能变化50-70KHz,因此,发射频率的调整要等到发射器温度稳定后(约需要10-30分钟)才能准确。

  现在调整R2直到从光盘播放机发射的声音象一般专业电台一样大。应该注意,有些电台使用“压缩” 技术来达到使声音听起来比它实际声音大的效果,如果你也设置那么大的声音, 你也许会导致过度调制并干扰到附近频道,这是应该避免的。你必须同样小心地不要设置话筒声音太大,最好用一个带自动增益控制的外接声音混和器。

  调整完毕后,将假负载换成发射天线,一般情况下发射器会正常工作,但也可小幅度地调整C21,25和26和改变天线的长度、位置、角度以达到最大发射功率,小幅度地调整C13使发射频率准确。为了避免被发现,测试天线时可用一个FM收音机的耳机输出接到发射机的CD输入口,用当地的一个FM电台的信号作测试信号。不要试图打开一个没有接天线负载的发射机,那样会损坏输出晶体管;将假负载换成发射天线时也要先把电源关掉。

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