Описываемое в статье устройство оповещения представляет собой радиоканал с односторонней передачей информации. Оно может быть использовано в различных
сферах деятельности. Например, в качестве радиоохранного устройства различных
объектов. Его можно установить в комнате спящего ребенка или больного
человека, у обычного телефона или у звонка двери квартиры, а с радиоприемником
находиться в радиусе до 5 км. Так как передатчик имеет голосовое управление,
от речи говорящего, шума или других звуков он перейдет в режим передачи.
Устройство можно использовать и как радиомикрофон или как систему
персонального радиовызова для дома. Если приемник будет находиться у гуляющего
во дворе ребенка, его всегда можно позвать, воспользовавшись кнопкой вызова
или голосом. Это устройство может быть использовано и в радиоуправлении
различными объектами. Дополнив передатчик и приемник шифратором и дешифратором
команд соответственно, можно значительно расширить сферу применения данного
устройства. Подобные устройства уже давно выпускаются многими зарубежными
фирмами, но в отечественной литературе оно описывается впервые.
В устройстве использована узкополосная частотная модуляция с девиацией 2,5 кГц, очень чувствительный приемник (с чувствительностью 5 мкВ/м на встроенную
рамочную антенну) и радиопередатчик мощностью не более 10 мВт. Устройство не
содержит дефицитной элементной базы, очень просто в настройке и может быть
повторено даже начинающими радиолюбителями. Рассмотрим работу устройства.
Принципиальная схема радиоприемника приведена на рис.1. Он построен по
схеме супергетеродина с одним преобразованием частоты.
Принятый сигнал поступает в рамочную антенну WA1. Она настраивается в резонанс конденсатором С50 на частоту 144 МГц. Рамочные антенны
предпочтительнее для носимых радиоприемников, т.к. они не подвержены влиянию
окружающих предметов, а при длине периметра рамки меньше длины волны ее
направленные свойства почти не сказываются на работе приемника. С антенны
сигнал поступает на двухкаскадный усилитель высокой частоты, построенный на
транзисторах VT1 и VT2 типа КТ399А, работающих в барьерном режиме. Контуры L1,
С5; L2, С4 и L3, С10 также настроены на частоту 144 МГц. Сюда же подается
напряжение гетеродина частотой 135 МГц с отвода катушки L5 через конденсатор
С15. Транзистор смесителя также работает в барьерном режиме. Нагрузкой
смесителя служит контур L4, С8, настроенный на частоту 9 МГц. Она является
промежуточной. С отвода катушки L4 сигнал ПЧ подается на усилитель
промежуточной частоты на транзисторе VT4 типа КТ368А. Он также работает в
барьерном режиме. Нагрузкой УПЧ служит ФСС на элементах L6, С18, С51, L8, С22,
С52, L9, С23. С катушки L9 сигнал ПЧ подается на микросхему DA1 типа К174ХА6
для дальнейшего усиления и детектирования. Опорный контур частотного детектора
микросхемы DA1 L12, СЗЗ настроен на частоту 9 МГц. Выключатель SA1 служит для
отключения системы шу-мопонижения. С вывода 7 микросхемы DA1 сигнал НЧ
поступает на усилитель низкой частоты, выполненный на транзисторах VT8…VT12.
Выходной каскад УНЧ работает в режиме В. Его общий ток потребления в режиме
молчания с включенным шумоподавителем не превышает 1 мА. Резистор R26 служит
регулятором громкости.
Гетеродин приемника построен на транзисторах VT5 и VT6. На транзисторе VT6
построен кварцевый генератор. Кварцевый резонатор ZQ1 возбуждается на третьей
механической гармонике, т.е. на частоте 45 МГц. На транзисторе VT5 построен
утроитель частоты, его нагрузкой является контур L5, СИ, настроенный на
частоту 135 МГц. Катушка L10 служит для сдвига в небольших пределах частоты
автогенератора. На элементе D1 построен экономайзер, который включает приемник
на две секунды через каждые десять секунд. Это позволяет экономить энергию
источника питания. Экономайзер можно отключить выключателем SA2. Питается
приемник от источника питания напряжением 6 В.
Принципиальная схема радиопередатчика приведена на рис.2. Задающий
генератор передатчика построен на транзисторе VT10 типа КТ368А. В нем
применена кварцевая стабилизация частоты. Кварцевый резонатор ZQ1 на частоту
16 МГц возбуждается на третьей механической гармонике, т.е. на частоте,
близкой к 48 МГц. Нагрузкой кварцевого генератора служит контур на элементах
L2, С24, С25, настроенный на частоту 48 МГц. На транзисторе VT6 типа КТ399А
построен утроитель частоты. В контуре L1, С22, С23 выделяется частота 144 МГц
и далее подается на линейку усилителей на транзисторах VT7…VT9. Выходной
согласующий фильтр построен на элементах L15…L17, С42…С45, он согласует
выходной каскад с антенной WA1. В качестве антенны WA1 использована
телескопическая антенна от карманных радиоприемников, укороченная до 50 см.
Микрофонный усилитель и компрессор сигнала НЧ построены на микросхеме DA1, транзисторе VT1 и диодах VD3 и VD4. Уровень компрессии можно установить,
подбирая величину резистора R3. В качестве микрофона использован электретный
микрофон М1 типа МКЭ-3 или любой другой, при соответствующем включении. На
транзисторах VT11 и VT12 построен ФНЧ с частотой среза 3 кГц. Уровень
выходного сигнала, а следовательно, и девиацию частоты радиопередатчика можно
установить резистором R22.
На транзисторах VT2…VT5 построена система голосового управления
радиопередатчиком. Ее задержка включения равна примерно 0,1 с, а задержка
выключения - 5с. Она особенностей не имеет. Отключить систему голосового
управления можно выключателем SA3. На элементе D1 построен генератор
прерывистого тонального сигнала. Его можно подать при помощи кнопки SA2. Она
работает на размыкание. К разъему Х1 могут быть подключены различные датчики
сигнализации. Питается передатчик от источника питания напряжением 12 В, и при
включенной системе голосового управления практически не потребляет энергии.
В устройстве использованы резисторы типов МЛТ, С2-23, С2-33; конденсаторы - КМ4, КМ5, КГ, КД, КЛС, К10-7в, К10-17; транзисторы - КТ315, КТ316, КТ368,
КТ325, КТ355, КТ399 и т.д., микросхемы К174ХА6, можно также и К174УР1, К174УРЗ
при соответствующем их включении. Намоточные данные катушек приемника и
передатчика приведены в табл.1 и 2 соответственно.
Приемник и передатчик смонтированы на печатных платах из двустороннего
фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм,причем фольга со стороны
установки элементов сохранена полностью и служит экраном и общим проводником.
Она удаляется методом зенковки только вокруг выводов элементов,
Табл.1 Приемник
Катушка
Число
витков
Диаметр
провода,
мм
Марка
провода
Диаметр
каркаса,
мм
Длина
намотки,
мм
Примечание
L1,L2,L3,L5
5
0,6
ПЭВ-2
5
9
Отвод от 2 и 3 вит., МР-100
L4,L6,L8,L9
24
0,15
ПЭЛШО
5
-
От 1 и 2 вит., МР-100
L7
7
0,6
ПЭВ-2
5
-
От 3…5 вит., МР-100
L10
30
0,15
ПЭВ-2
5
-
МР-100
L11
7
0,25
ПЭВ-2
5
-
ПоверхL12
L12
20
0,25
ПЭЛШО
5
-
МР-100
не соединенных с общим проводом. Рамочная антенна приемника имеет размер
65х45 мм. Она выполнена из медного провода диаметром 1,5 мм. Ее можно также
выполнить из тонкого коаксиального кабеля, замкнув оплетку с жилой с обеих
сторон. В разрыв рамки включается конденсатор С50. Лучшие результаты можно
получить, если антенну выполнить в виде трех параллельных проводников с
расстоянием между ними в 3 мм. Спаять проводники между собой нужно на
обкладках конденсатора С50.
Лучше всего сначала выполнить изоляционную рамку размером 65х45 мм и
шириной 10 мм из полистирола с тремя канавками на расстоянии 3 мм друг от
друга, а затем в них уложить посеребренный провод диаметром 1 мм. Такая
антенна будет иметь очень высокую добротность.
Настройку устройства следует начинать с радиопередатчика. Отключив систему
голосового управления тумблером SA3, подают питание тумблером SA1. При этом
должен начать работать задающий генератор на транзисторе VT10. Если он не
возбуждается, то вращают сердечник катушки L2 до его возбуждения. Подключив
ВЧ-вольтметр к базе транзистора VT8, настраивают по максимуму выходного
напряжения контур L1, С22, С23. Далее к выходу передатчика подключают резистор
на 50 Ом и настраивают выходной каскад. При этом необходимо следить за тем,
чтобы мощность не превысила величину 10 мВт. определенную как мощность
внеполосных излучений Государственной инспекцией электросвязи. Окончательную
подстройку каскадов передатчика ведут на реальную штыревую антенну. Контроль
ведут волномером или селективным вольтметром. Далее переходят к настройке
НЧ-части передатчика. К резистору R2 подключают звуковой генератор и подают
сигнал порядка 5 мВ и частотой 1 кГц.
При этом на эмиттере транзистора VT11 должен быть
неискаженный сигнал при росте входного сигнала до величины порядка 1,5В.
Далее, подключив микрофон, произносят длинное "а" на необходимом от него
удалении, резистором R22 устанавливают девиацию частоты 3 кГц. Включают
систему голосового управления выключателем SA3 и убеждаются в правильности ее
работы. После произнесения длинного "а" перед микрофоном, передатчик должен
находиться в режиме передачи по крайней мере 5 с. При необходимости подбирают
величину резистора R13. Нажатием кнопки SA2 убеждаются в
работе прерывистого тонального генератора. Катушка L12 служит для
окончательного сопряжения между собой приемника и передатчика.
.
Табл.2 Передатчик
Катушка
Число
витков
Диаметр
провода,
мм
Марка
провода
Длина
намотки,
мм
Диаметр
каркаса,
мм
Примечания
L1
5
0,6
ПЭВ-2
8
5
От 2…4 вит., МР-100
L2
10
1,0
ПЭВ-2
8
5
От 3 вит., МР-100
L3,L6, L7,L8,L13
-
-
-
-
ДМ, ДПМ, Д
10 мкГн
L4
5
0,6
ПЭВ-2
8
5
МР-100
L5
2
0,25
ПЭВ-2
-
-
Поверх L4
L9, L14
5
0,8
ПЭВ-2
8
5
Бескарк.
L10
4
0,8
ПЭВ-2
8
5
Бескарк.
L11
30
0,15
ПЭВ-2
-
-
Ha R43
L12
30
0,15
ПЭВ-2
-
5
МР-100
L15
4
0,8
ПЭВ-2
8
4
Бескарк.
L16,L17
5
0,8
ПЭВ-8
8
4
Бескарк.
Теперь переходят к настройке приемника. Отключают экономайзер и систему
шумопонижения выключателями SA3 и SA1 соответственно. Включают питание. На
резистор R26 подают НЧ-сигнал величиной 50 мВ и частотой 1 кГц, и добиваются
чистого неискаженного тона в динамической головке В1. Движок резистора R26
должен находиться в положении максимальной громкости. Далее на вывод 18
микросхемы DA1 подают ВЧ-напряжение с частотой 9 МГц, амплитудой 100 мкВ и
девиацией 3 кГц. Вращением сердечников катушек L9 и L11 добиваются
максимальной громкости в динамической головке В1. Затем такое же напряжение,
но величиной 10 мкВ, подают на базу транзистора VT3, и настраивают контуры L4,
С8; L6, С18 и L8, С22 по максимуму громкости. При этом нелинейные искажения
должны отсутствовать.
Гетеродин приемника настраивают так же как задающий генератор передатчика, т.к. схемы у них аналогичны. Теперь подают напряжение с частотой 144 МГц,
величиной 10 мкВ с девиацией 3 кГц на базу транзистора VT1. Вращением
соответствующих сердечников настраивают контуры L1, С5; L2, С4 и L3, С10 В
резонанс. При этом уменьшают входное напряжение до величины 0,3 мкВ. Затем
производят сопряжение приемника и передатчика по частоте вращением сердечников
катушек - L1 приемника и L2 передатчика, а также подстраивают рамочную антенну
вращением ротора конденсатора С50 по максимуму чувствительности приемника. Она
должна быть не хуже 5 мкВ/м при отношении сигнал/шум 20 дБ. Далее включают
систему шумопонижения выключателем SA1, и на максимуме чувствительности
добиваются четкого ее срабатывания вращением движка резистора R16. Далее
выключателем SA2 включают экономайзер и проверяют его работу. На этом
настройка приемника и всей системы в целом заканчивается.
Описанная система многократно повторялась и хорошо себя зарекомендовала. По вопросу приобретения чертежей печатных плат просьба обращаться к автору, вложив конверт с обратным адресом.
Литература:
1. В.Стасенко. Барьерный режим работы транзистора. - Радиолюбитель, 1996, N1.
2. В.Стасенко.Радиостанция диапазона 144…146 МГц из доступных деталей. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 1996, N7
