Après avoir réalisé un nombre suffisamment important d'expériences avec des émetteurs FM de faible puissance, nous pouvons proposer aux radioamateurs une conception pratique d'un émetteur fonctionnant dans la gamme FM. Cet émetteur présente d'assez bonnes caractéristiques techniques et, malgré sa simplicité, peut satisfaire aussi bien les besoins des radioamateurs débutants que confirmés. L'appareil peut être utilisé avec n'importe quelle source audio, telle que la sortie ligne d'un magnétophone ou un microphone de haute qualité. Étant donné que l'émetteur fonctionne dans la zone de diffusion des stations de radio FM, vous devez sélectionner avec soin la fréquence de fonctionnement pour éviter les interférences. Sa fréquence doit être aussi éloignée que possible des stations de diffusion voisines.
Le schéma électrique du transmetteur est présenté sur la Fig. 1. Un oscillateur maître est monté sur le transistor VT1 de type BC549 dont la fréquence est fixée par un condensateur ajusté C5. Pour configurer l'émetteur, allumez votre radio domestique dans la gamme FM et, en désactivant le réglage silencieux, réglez une fréquence exempte de signaux des stations de diffusion. Dans ce cas, le bruit de l’air doit être entendu dans les haut-parleurs. Ensuite, en ajustant soigneusement la capacité du condensateur C5, le bruit dans les haut-parleurs du récepteur disparaît. Dans ce cas, la fréquence de fonctionnement de l'émetteur correspondra à la fréquence d'accord du récepteur. Ces fréquences étant affectées par l'influence d'objets métalliques (tournevis) sur la fréquence de fonctionnement, après chaque rotation du rotor du condensateur C5 il est nécessaire de contrôler la transmission avec un récepteur radio externe. Lors de l'assemblage du circuit, vous devez également vous assurer que
le rotor C5 est connecté au bus d'alimentation +9 V. Dans ce cas, l'influence du tournevis sur la fréquence générée sera minime. Il est encore préférable d'utiliser un tournevis diélectrique fait maison en fibre de verre avec la feuille retirée pour ajuster la capacité C5.
Le condensateur SZ est un condensateur bloquant. Dans ce cas, sa capacité est choisie en fonction de la condition d'assurer une excitation monofréquence du générateur. Ce condensateur doit être en céramique de haute qualité, avec la longueur de fil la plus courte. Le même condensateur, avec la résistance R1, forme un filtre passe-bas qui limite la bande de fréquence du signal audio d'entrée et, par conséquent, la largeur du spectre du signal RF de l'émetteur à 15 kHz.
Tous les condensateurs utilisés dans le circuit doivent être en céramique (à l'exception de C1). Les condensateurs C4 et C8 doivent être avec TKE N750, les autres - avec TKE NP0.
Principe de fonctionnement de l'émetteur
Un générateur RF est assemblé à l'aide du transistor VT1 selon le circuit Colpitts. La fréquence de génération est déterminée par le circuit résonant L1, C4, C5. Le signal haute fréquence est retiré de l'émetteur VT1 et fourni à un amplificateur tampon sur le transistor VT2. La tâche principale de l'étage tampon est d'affaiblir l'influence de l'antenne émettrice sur la fréquence de l'oscillateur maître. De plus, l'étage tampon amplifie encore le signal souhaité, ce qui entraîne une augmentation de la portée de l'émetteur. La charge du collecteur VT2 est le circuit résonant L2, C8, accordé sur la fréquence de fonctionnement. Le condensateur C10 est un condensateur de blocage qui ne permet pas à la composante continue du signal de sortie de passer dans l'antenne.
Le signal audiofréquence, qui est un signal modulant, est fourni à la base du transistor VT1, provoquant une modification proportionnelle du courant du collecteur circulant à travers VT1. Une modification du courant du collecteur sous l'influence d'un signal audio entraîne une modification de la fréquence générée. Ainsi, un signal haute fréquence modulé en fréquence est généré à la sortie de l'émetteur. Le niveau d'entrée audio doit être d'environ 100 mV.
Avec la capacité du condensateur C1 indiquée sur le schéma, la bande de fréquence du signal audio est limitée par le bas à 50 Hz. Pour réduire la fréquence inférieure du signal modulant à 15 Hz, la capacité du condensateur C1 doit être augmentée à 1 μF. Ce condensateur peut être soit en polyester, soit électrolytique. Lors de l'utilisation d'un condensateur polaire électrolytique, sa borne positive doit être connectée à la résistance R1.
Inducteurs
Les deux inducteurs L1, L2 contiennent 10 tours (en réalité 9,5 chacun) de fil de cuivre émaillé d'un diamètre de 1 mm, enroulé sur un mandrin d'un diamètre de 3 mm. Après enroulement, le mandrin est retiré de la bobine. L'émail des extrémités des bobines doit être soigneusement retiré et les bornes doivent être étamées. En figue. La figure 2 montre la conception de L1, L2. Les deux bobines doivent être installées horizontalement à une distance de 2 mm du PCB.
La fabrication des inducteurs doit être réalisée strictement selon la description, puisque la fréquence de fonctionnement de l'émetteur en dépend.
La valeur approximative de l'inductance L1, L2 est d'environ 130 µH. Cette valeur est obtenue à l'aide de la formule :
Correcteurs
Généralement, dans les émetteurs FM industriels, le signal basse fréquence est sujet à une distorsion, qui est éliminée par les circuits correspondants du dispositif de réception. Il existe deux normes : la plupart des stations dans le monde utilisent une constante de temps de 50 µs. Aux États-Unis, les émetteurs de diffusion VHF ont une constante de temps de préaccentuation de 75 µs. L'objectif qu'ils souhaitent atteindre en introduisant une distorsion est de réduire le niveau de bruit lors de la réception d'un signal utile.
Dans une conception d'émetteur simple, l'introduction de circuits de correction supplémentaires dans le trajet RF compliquerait considérablement le circuit, ils sont donc absents dans cet émetteur.
Pour améliorer la qualité du signal FM transmis, vous pouvez utiliser deux circuits de préamplificateurs-correcteurs basse fréquence - microphone et linéaire (Fig. 3, Fig. 4).
L'amplificateur opérationnel utilisé dans le circuit permet d'obtenir une distorsion harmonique bien inférieure à celle d'une cascade de transistors. Dans ce cas, l'impédance de sortie de l'ampli-op a une petite valeur, ce qui permet de réduire le niveau d'interférence et d'augmenter la stabilité de la fréquence de l'émetteur. Lors de l'utilisation d'un microphone dynamique en conjonction avec un amplificateur de microphone, la résistance R1 n'a pas besoin d'être installée dans le circuit, puisqu'elle est uniquement nécessaire pour alimenter le microphone à condensateur. Le gain est fixé par la résistance R5 sur la base du critère de distorsion minimale du signal de sortie. Sa valeur dépend du type spécifique de microphone utilisé. Tous les condensateurs de blocage de 0,1 µF doivent être en céramique.
Un amplificateur de microphone a un gain maximum d'environ 22 et un préamplificateur linéaire a un gain maximum d'environ 1. Ainsi, la sensibilité de l'entrée du microphone est de 5 mV et celle de l'entrée de ligne de -100 mV.
La capacité du condensateur C5 (C4 - pour un amplificateur linéaire) est choisie en fonction de l'endroit où l'émetteur sera utilisé. Pour les États-Unis, ce condensateur aura une capacité de 15 nF (6,8 nF).
Il convient de noter que le signal basse fréquence ainsi généré ne correspond pas exactement à la norme, mais à des fins amateurs, cela n'a pas d'importance.
Lors de l'assemblage de l'appareil, il est souhaitable de s'assurer que les cascades de la partie haute fréquence de l'émetteur sont protégées du préamplificateur basse fréquence (microphone ou linéaire). Lors de la fabrication d'une carte de circuit imprimé, il est nécessaire d'utiliser autant de surface de la carte que possible comme bus commun.
Pour régler la partie RF de l'émetteur, il est conseillé de disposer d'un fréquencemètre et d'un oscilloscope.
V. N. Chostak, Kharkov
Dans la pratique des radioamateurs, un générateur haute fréquence est l’un des composants les plus critiques. Les paramètres finaux des appareils conçus dépendent de la minutie de sa fabrication. Exigences pour le générateur HF : stabilité haute fréquence, absence de modulation du signal de sortie par bruit de fond et interférences, ainsi qu'une grande pureté spectrale. De plus, dans certains cas, le niveau de bruit intrinsèque est faible.
Fig. 1 Structure de la puce AL2602
En pratique, on utilise soit des oscillateurs à quartz (avec multiplication ultérieure de la fréquence à la valeur requise), soit des oscillateurs LC. L'avantage des oscillateurs à quartz est la stabilité des hautes fréquences. Il existe plusieurs inconvénients : niveau de bruit accru, complexité de mise en œuvre due à la nécessité de multiplier la fréquence et impossibilité de modifier rapidement la fréquence de sortie dans une large plage.
Les générateurs LC sont plus simples à concevoir ; ils peuvent utiliser des étages de multiplication de fréquence et ajuster la fréquence de sortie sur une large plage. Leur principal inconvénient est l'instabilité accrue de la fréquence de sortie par rapport aux oscillateurs à quartz. Certes, en appliquant certaines mesures, cet inconvénient peut être minimisé. Structurellement, les générateurs LC sont réalisés sur des transistors bipolaires ou à effet de champ, mais les générateurs RF réalisés sur des circuits intégrés (CI) présentent un plus grand intérêt.
En règle générale, les circuits intégrés générateurs RF sont à large bande, à fréquence de sortie réglée électroniquement et fournissent des paramètres de sortie élevés. Une classe de tels dispositifs est collectivement appelée « oscillateur contrôlé en tension » ou VCO. Parmi les plus connus et les plus abordables figurent les microcircuits VCO de Motorola MC12100, MC12148, ainsi que MAX2432 fabriqués par MAXIM. Ils fonctionnent sur une large gamme de fréquences et ont généralement une sortie RF tamponnée. Mais à mon avis, le microassemblage intégré AL2602, récemment mis en vente, mérite la plus grande attention.
Sur le plan fonctionnel, le micro-assemblage intégré AL2602 est un générateur-tampon RF FM contrôlé en tension. Il contient un oscillateur maître fonctionnant dans la gamme de fréquences 80-220 MHz, un modulateur FM, un régulateur de tension 3 V, un tampon et un amplificateur de puissance. Contrairement aux VCO ci-dessus, ce circuit intégré ne nécessite pas la connexion de circuits externes de réglage de fréquence. Tout ce dont vous avez besoin est une résistance de réglage de fréquence. En l'absence de cette résistance, la fréquence de sortie est égale au minimum, c'est-à-dire 80 MHz. Ainsi, le circuit intégré contient des composants qui lui permettent d'être utilisé avec succès dans de nombreuses conceptions d'émetteurs-récepteurs radioamateurs et professionnels. La structure des microcircuits AL2602 est illustrée à la figure 1 et l'affectation des broches est indiquée dans le tableau.
La tension d'alimentation de l'AL2602 est de 3 à 9 V. Cependant, il reste opérationnel lorsque la tension est réduite à 1,8 V. La consommation de courant lorsque la broche 4 n'est pas connectée n'est pas supérieure à 5 mA.
| Code PIN | Désignation | But |
| 1; 7; 8 | GND | Moins, puissance (masse) |
| 2 | Vréf | Sortie du régulateur de tension de référence 3 V |
| 3 | Vss | Alimentation électrique supplémentaire (3 - 9 V) |
| 4 | SORTIE RF | Sortie RF puissante (collecteur ouvert) |
| 5 | Moniteur OSC | Sortie RF à faible courant (contrôle de fréquence) |
| 6 | Vmod | Tension de commande (modulateur, réglage de fréquence) |
L'utilisation de circuits intégrés a été testée en tant que générateur VHF, générateur commandé en tension en conjonction avec un synthétiseur, ainsi que dans le cadre d'émetteurs VHF portables, que nous examinerons plus en détail.
Un émetteur de modulation FM miniature (Fig. 2) contient un nombre minimum de pièces mais, malgré sa simplicité, possède des paramètres élevés. La portée de transmission dans les zones ouvertes dépasse 200 M. La fréquence de fonctionnement dans la plage de 80 à 220 MHz est réglée à l'aide de la résistance d'ajustement R2. Le microphone est à électret, mais il est également possible d'en utiliser un dynamique avec un amplificateur supplémentaire monotransistor. La configuration se résume au réglage de la fréquence de fonctionnement. La conception de la carte est arbitraire, en tenant compte des exigences d'installation des appareils RF. L'émetteur fonctionne de manière stable sur toute la plage de tensions d'alimentation.
Fig.2 Émetteur miniature avec modulation FM
L'émetteur FM VHF portable (Fig. 3) délivre une puissance de 5 W à la charge et, grâce à l'utilisation de pièces à cadre ouvert, il a de petites dimensions. La partie gauche du circuit est discutée ci-dessus et la droite est un amplificateur de puissance. Les transistors BFG591 (Umax = 120 mA) et BLT81 (Imax = 500 mA) fabriqués par Philips peuvent être remplacés par des transistors domestiques tels que KT606 et KT911, mais cela augmentera les dimensions de la planche. Lors du remplacement de transistors par des transistors domestiques, un autre transistor peut être nécessaire pour obtenir la même puissance de sortie. La configuration de l'appareil revient à régler la fréquence de fonctionnement et à ajuster le courant du transistor VT1 entre 50 et 80 mA avec la résistance R3.
Un synthétiseur de fréquence peut être utilisé conjointement avec l'émetteur. Dans ce cas, la fréquence RF est fournie par la broche 5 au diviseur du synthétiseur et la tension d'ajustement du synthétiseur est fournie à la broche 6 du circuit intégré. À tous autres égards, le design est le même.
Figure 3
Dans de nombreux cas, par exemple, lors de la conception de radiotéléphones, de radios portables d'une portée allant jusqu'à 1 km, d'émetteurs faisant partie de systèmes de sécurité, etc., les circuits avec un seul transistor - un amplificateur de puissance - fonctionnent très efficacement. Le circuit de cette option est identique à celui d'un appareil portable, mais le transistor VT2 n'est pas utilisé et l'antenne est connectée au point de connexion des condensateurs C4 et C5. Le courant de collecteur du transistor dans ce cas est réglé à 100 mA. Les dimensions de la carte de cette version de l'appareil ne dépassent pas 30 à 40 mm.
Le schéma de circuit de l'émetteur FM est illustré sur les figures 2 et 3. Un simple émetteur de signal FM peut être assemblé selon le circuit illustré sur la figure.
L'émetteur FM proposé a une puissance de sortie de 15 mW avec une consommation de courant de 15 mA et une excursion de fréquence de -+ 3 kHz. Il est de conception simple, présente de petites dimensions et se compose d'éléments accessibles.
La figure montre un diagramme schématique d'un émetteur FM. Le signal du microphone est transmis via le condensateur d'isolement C2 à l'amplificateur AF sur le transistor VT1, puis via la résistance R4 à la matrice varicap VD1, VD2. La résistance R2 détermine le point de fonctionnement de l'amplificateur et en même temps le déplacement initial de la matrice varicap.
L'oscillateur à cristal est réalisé à l'aide du transistor VT2.
Le résonateur à quartz est connecté au circuit de base et est excité à la fréquence de résonance parallèle de la première harmonique. Dans le circuit collecteur du transistor se trouve un circuit L1C6, accordé sur la fréquence harmonique du résonateur dans la gamme de fréquences 72,0...73,0 MHz.
Un doubleur de fréquence VT3 est couplé inductivement à la bobine de ce circuit, où une tension d'une fréquence de 144,0...146 MHz est libérée. La tension amplifiée est transmise à l'antenne via un filtre passe-bas L3C11C12, qui remplit les fonctions de suppression des harmoniques supérieures et d'adaptation à la charge. Le condensateur C13 est un condensateur de séparation.
L'amplificateur du microphone et l'oscillateur à quartz sont alimentés par un stabilisateur de tension paramétrique réalisé sur une diode Zener VD3.
Détails
Résistances - MLT-0,125(0,25). Condensateurs : trimmers - KT4-23, KT4-21 d'une capacité de 5...20,6...26 pF, le reste - KM, K10-17, KD, S5 - K53-1A. Microphone BF1 - MKE-84-1, MKE-3, DEMSH-1A. Diode Zener VD3 - KS 156, KS 162, KS 168.
VD1, VD2 - matrice varicap KVS111A, B ou varicaps KB 109, KB 110, dans ce dernier cas, R5 est supprimé, le varicap est allumé à la place de VD2, et la borne gauche (selon le schéma) du condensateur C4 est connecté au nœud C3R4VD1.
Transistors : VT1 - KT3102, VT2, VT3 - KT368, KT316, KT325, KT306, BF115, BF224, BF167, BF173. Résonateurs à quartz - dans un boîtier de petite taille pour les fréquences 14,4...14,6, 18,0...18,25, 24,0...24,333 MHz. Fréquence fondamentale et fréquences harmoniques (harmoniques) - à 43,2...43,8, 54,0...54,75, 72,0...73,0 MHz (la 3e harmonique pour les deux premières et la troisième et la cinquième harmonique est à la troisième).
La bobine émettrice L1 comporte 11 tours de fil PEV - 2 0,64, enroulé sur un châssis d'un diamètre de 5 mm tour à tour. L2 est enroulé au-dessus de L1 et comporte 6 tours de fil PELSHO 0,18. Un noyau de ferrite de 20Vh est vissé dans le châssis. L3 - 5 tours de fil de cuivre argenté d'un diamètre de 0,8 mm, enroulé sur un mandrin d'un diamètre de 5 mm. L4 - 3 tours de fil de cuivre argenté, diamètre d'enroulement 5 mm, longueur d'enroulement 10 mm.
Paramètres
Toutes les pièces sont supposées être en bon état de fonctionnement. Avant la configuration, utilisez une loupe pour vérifier la carte pour les courts-circuits. Déterminez ensuite la tension nominale moyenne à laquelle le microphone radio fonctionnera. Elle est égale à la moyenne arithmétique entre les tensions d'alimentation autorisées supérieure et inférieure.
Par exemple, la tension supérieure est de -9 V (batterie neuve), la tension inférieure est de 7 V (batterie déchargée) : Une valeur nominale moyenne. =(9+7) 2=8 V. A cette tension, vous devez configurer l'émetteur.
Un équivalent est connecté à la sortie du transmetteur (deux résistances MLT-0,5 de 100 Ohm connectées en parallèle).
La sortie de la diode Zener VD3 est dessoudée à partir du fil commun et un milliampèremètre avec une limite de 30 à 60 mA est désactivé en série avec celui-ci. L'alimentation de l'émetteur est activée.
En faisant varier la tension d'alimentation du minimum autorisé au maximum, en sélectionnant la résistance de la résistance R10, on s'assure qu'à des tensions d'alimentation extrêmes, la diode Zener ne quitte pas le mode de stabilisation (le courant de stabilisation minimum pour le KS 162A est de 3 mA, le Le maximum est de 22 mA. La connexion est rétablie.
Avec une installation appropriée et des pièces réparables, l’amplificateur de microphone n’a pas besoin d’être réglé lors de la première étape de configuration.
Nous surveillons avec un ondemètre (ou, dans les cas extrêmes, sur un récepteur radio de diffusion VHF, en plaçant son antenne à proximité de l'émetteur), l'apparition d'un signal d'une fréquence de 72,0...73,0 MHz dans le circuit L1C6. En faisant tourner le noyau et la bobine L1, on atteint la valeur maximale de cette tension, puis on passe au circuit L3C9C10, contrôlant la tension, maintenant avec une fréquence de 144,0... 146,0 MHz. À l'aide d'un compteur d'ondes ou d'un récepteur de portée de deux mètres, nous atteignons son niveau maximum.
Après avoir ajusté plusieurs fois tous les étages à la tension de sortie maximale, nous sélectionnons la résistance de la résistance R7 dans l'oscillateur à quartz, puis passons au doubleur et l'équilibrons en fonction de la suppression maximale du signal avec une fréquence de 72,0...73,0 MHz en sortie. La présence d'harmoniques et leur niveau absolu sont faciles à observer sur un analyseur de spectre, qui, malheureusement, n'est pas encore devenu un appareil à usage de masse. Avec un équilibrage précis du doubleur, toutes les harmoniques impaires sont supprimées et les harmoniques paires, à l'exception de la seconde (pour laquelle l'émetteur est construit), sont filtrées, comme les harmoniques du résonateur à quartz lui-même.
Pour les accordeurs plus « minutieux », nous pouvons recommander de choisir la valeur et le rapport des capacités des condensateurs C4 et C5 en fonction de la puissance maximale de l'émetteur. Le réglage de la fréquence peut être effectué en déplaçant légèrement le noyau de la bobine L1, ainsi qu'en modifiant la capacité C3, en gardant à l'esprit que lorsque la capacité de ce condensateur change, le chevauchement de fréquence de la matrice varicap change également. Par conséquent, l'écart de fréquence maximal changera également, ce qui, si nécessaire, pourra être corrigé en sélectionnant la résistance de la résistance R2.
Une option intéressante consiste à inclure un multiplicateur de fréquence d’émetteur pour quadrupler la fréquence. Dans ce cas, la fréquence d'accord du circuit L1C9 doit être de 36,0...36,5 MHz, et les résonateurs à quartz peuvent être utilisés à partir de 7,2...7,3, 9,0. ..9,125, 12,0...12,166, 18,0...18,25 MHz et harmoniques 21,6...21,9, 27,0...27,375, 36,0...36, 5 MHz (3ème harmonique) et 36,0...36,5, 45,0 ...45,625, 60,0...60,83 MHz (5ème harmonique). Naturellement, plus la multiplication de fréquence est grande, moins la puissance reçue à la sortie de l'émetteur est importante et plus un réglage minutieux est nécessaire.
L'antenne émettrice peut être un vibrateur quart d'onde, raccourci par une bobine à la base, ou une antenne spirale. En position stationnaire, tout l'arsenal, du GP aux antennes multi-éléments et multi-niveaux, est acceptable.
Lorsque vous alimentez l'émetteur à partir d'une source à 12 ondes, vous devez installer une diode Zener VD1 avec une tension de stabilisation élevée, par exemple D8 4A, D81 4B, D818, en sélectionnant à nouveau R177.
Nous proposons aux passionnés de radio un simple émetteur radio VHF FM. Le diagramme schématique d'un tel émetteur est présenté à la figure 1. Cet émetteur fonctionne dans la plage de diffusion 87,5-108 MHz. La puissance de sortie de l'émetteur dans une charge de 75 ohms est d'environ 0,3 W. Le rayon d'action à la résonance est de 1 km.
Le mode de fonctionnement DC du transistor VT1 est défini par les résistances R1, R2 et R3. Les résistances R1 et R2 forment un diviseur de tension. La charge du transistor est le circuit oscillant L1C3. Lorsque l'alimentation est fournie à l'émetteur, des oscillations amorties sont créées dans le circuit L1C3. Ensuite, ces oscillations RF traversent librement le condensateur de rétroaction C2 et entrent dans la base du transistor VT1 et sont amplifiées. Depuis le transistor, les oscillations HF amplifiées entrent dans le circuit de charge L1C3 et, tombant en résonance avec les propres oscillations du circuit, sont à nouveau fournies à la base du transistor via le condensateur C2. Cela continue continuellement tant qu'une source d'alimentation est connectée à l'émetteur et que le circuit est fermé. La tension modulante via le condensateur C1 est fournie à la base du transistor VT1. Cette tension provoque une modification de la capacité de la jonction émetteur du transistor VT1 et, ainsi, une modulation de fréquence est effectuée. Ainsi, le transistor VT1 remplit les fonctions d'un générateur RF et d'un modulateur radiofréquence.
L'inducteur L1 n'a pas de cadre, pour le bobinage, une tige de foret d'un diamètre de 7 mm est prise et la bobine est enroulée dessus avec du fil PEV ou PEL de 0,8 à 1,0 mm. La bobine L1 contient 5 tours. Pas d'enroulement 1 mm.
Le transistor P416B peut être remplacé par GT308A B V, GT313B, KT315G (n-p-n). Il est préférable d'utiliser le transistor GT313B car il a un gain de courant plus avancé (20-250).
La fréquence de fonctionnement de l'émetteur est sélectionnée par le condensateur C3. Et la puissance et la qualité de la modulation de fréquence par le condensateur C4. L'antenne est connectée au deuxième tour en partant du haut et peut être du type « Wave Channel » avec un gain de 1:35. Cette antenne est alimentée via un câble coaxial de type RG -6U d'une impédance caractéristique de 75 Ohms.
Le condensateur C6 élimine le bourdonnement CA si l'émetteur est alimenté par une source d'alimentation stabilisée. Si l'alimentation est fournie par une batterie de type Krona, alors le condensateur C6 doit être exclu. Le courant consommé par l'émetteur n'est que de 0,4 mA.
Liste des radioéléments
| Désignation | Taper | Dénomination | Quantité | Note | Boutique | Mon bloc-notes |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Transistor bipolaire | P416B | 1 | GT308A-V, GT313G, KT315G, GT313B | Vers le bloc-notes | |
| C1 | Condensateur | 2,2 µF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C2 | Condensateur | 6800 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C3, C4 | Condensateur ajustable | 8-30 pF | 2 | Vers le bloc-notes | ||
| C5 | Condensateur | 10 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C6 | Condensateur électrolytique | 4000 µF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| R1 | Résistance | 22 kOhms | 1 | 0,5 W | Vers le bloc-notes | |
| R2 | Résistance | 5,1 kOhms | 1 | 0,5 W | Vers le bloc-notes | |
| R3 | Résistance | 510 ohms | 1 | 0,5 W | Vers le bloc-notes | |
| Connecteur d'entrée BF | 1 |
Bien que l'idée de créer un interrupteur marche/arrêt sans fil puisse paraître triviale, concevoir, mettre en œuvre et comprendre ce qui se passe est beaucoup plus compliqué qu'il n'y paraît à première vue. Pendant des années, j'ai voulu construire un émetteur et un récepteur RF à partir de zéro, mais cela s'est toujours avéré trop compliqué. Cette fois, tout sera différent !
Dans cet article, nous examinerons ce qu'il faut pour construire un simple émetteur RF de 27 MHz, les différents processus qui se déroulent dans l'émetteur, comment tout interagit, et le testerons sur certains équipements de mesure. Le but ultime est de coupler cet émetteur avec un récepteur afin que lors de l'émission, la LED du récepteur s'allume. C'est aussi simple que cela.
Cibleet un aperçu de ce projet
Le but de ce projet est de créer un émetteur RF capable d'envoyer des impulsions marche/arrêt depuis son antenne vers un récepteur. L'émetteur doit être petit et tenir dans la paume de ma main et doit fonctionner conformément aux réglementations gouvernementales en matière de puissance de sortie et de plages de fréquences. Nous fabriquerons cet émetteur en nous basant sur le fait que nous souhaitons réaliser un récepteur qui allume la LED pendant la transmission. Une idée simple, mais pas une simple mise en œuvre.
L'émetteur doit émettre un signal numérique marche/arrêt à 350 Hz et utiliser une fréquence porteuse de 27,145 MHz. Il doit s'agir d'un émetteur d'ondes RF continues, il n'y a donc pas de modulation, le signal est simplement activé ou désactivé.
Aperçu du circuit
Le circuit de ce projet est en réalité d'une simplicité trompeuse comparé à la complexité de ce qui se passe dans le circuit.
Caractéristiques du schéma
Oscillateur maître
Le premier transistor T1 est configuré pour exciter le cristal de 27,145 MHz et le faire osciller à sa fréquence naturelle.
Créationsignal marche/arrêt 350 Hz
La minuterie 555 est configurée pour prendre un signal de 350 Hz de sa broche 3 et l'introduire dans notre circuit émetteur.
Mélangesignaux
Les deux signaux que nous venons de générer sont mélangés à la base de T2 et une fois sortis du collecteur du transistor, notre signal RF est prêt à être transmis.
Aperçu du conseil d'administration
La disposition de la planche a été faite de manière à ce que toutes les pièces soient très étroitement situées. C’est difficile à réaliser avec des éléments inférentiels, mais pas impossible.
Particularitésplanches
Terre
Le sol s'étend sur tout le plateau (mais est interrompu par des traces) afin que tous les éléments qui doivent avoir accès au sol y parviennent facilement. La terre est également très importante car... fait partie de notre antenne.
Largeur de trace
J'ai juste choisi une bonne largeur pour la beauté du PCB, mais il semble que des traces moins larges seraient mieux pour les circuits RF... Mais je ne crois pas qu'il y aura un gain de performances à des fréquences aussi basses.
Assemblage de circuits imprimés
Notre carte est prête et nous allons maintenant y souder tous les éléments. Alors rassemblez tous les éléments comme je l’ai ci-dessous :
Tout d'abord, nous soudons le générateur d'impulsions marche/arrêt sur la minuterie 555. Son fonctionnement peut être facilement vérifié en appuyant sur le bouton d'alimentation et en le mesurant avec n'importe quel voltmètre.
Maintenant, soudez le circuit oscillateur à 27,145 MHz.
Soudez ensuite le circuit du mélangeur.
Enfin, soudez le dernier inducteur 10uH et le fil d'antenne 12" à la carte.
Voici une vue de la soudure du dessous :
Exactement la même vue d'en haut. N'est-ce pas beau ?
L'émetteur est assemblé ! Passons maintenant à la théorie de son fonctionnement.
Principe d'opération
Plutôt que de nous concentrer sur les mathématiques et la théorie brute derrière ce simple émetteur RF, nous nous concentrerons sur les éléments de chaque étape. Le calcul du comment/pourquoi ce circuit fonctionne réellement est terriblement laid et bien trop compliqué... donc c'est amusant (pour moi) de simplement construire et "ressentir" ce qui fonctionne où et comment.
Prenons donc le temps de parcourir le circuit étape par étape pour comprendre chaque partie du circuit, son objectif et le type de signal aux points importants. Nous allons passer par 3 sections, nous examinerons d'abord comment les signaux que nous voulons transmettre sont créés, puis nous verrons à quoi ressemblent ces signaux lorsque nous voulons les transmettre, et enfin nous examinerons les mesures de la puissance de sortie de l'émetteur.
Génération de fréquence porteuse
Tout d’abord, nous devons générer le signal que nous allons transmettre. Voici une partie du circuit avec un oscillateur à cristal :
Ci-dessus, vous pouvez voir que le circuit produit une onde sinusoïdale à la fréquence dont nous avons besoin. Il n'y a pas de filtrage pour la plupart des harmoniques présentes, ce qui fausse légèrement notre résultat, mais ce signal fonctionnera.
Génération de signaux marche/arrêt
Le prochain signal que nous souhaitons générer est un signal marche/arrêt « numérique » basse fréquence. Pour ce faire, nous utilisons un simple timer 555 :
A sa sortie, nous observons un méandre, ce à quoi nous nous attendions. Voyons maintenant ce qui se passe lorsque ces deux signaux sont mélangés.
Mélange de signaux
Une fois que la fréquence porteuse de 27,145 MHz est sortie du condensateur de 150 pF, elle rencontre l'onde carrée de la minuterie 555 après la résistance de 22 k ohm et les deux signaux sont mélangés (multipliés si vous le souhaitez). Ci-dessous, vous pouvez voir le résultat final de ce mélange et où exactement dans le diagramme cela se produit :
L'onde carrée de la minuterie 555 est toujours très visible et le signal est prêt à aller à la base du transistor et ressemblera à ce que nous voulons transmettre.
Le signal continu résultant
Une fois que le signal mixte entre dans le transistor, la puissante commutation marche/arrêt de la minuterie 555 permet de créer un joli signal de sortie continu à notre fréquence porteuse, prêt à frapper notre antenne (après avoir passé un dernier condensateur de blocage CC). 
Ce qui sort est soit une onde sinusoïdale géante avec une amplitude de 2 V entre les pics, soit un 0 V principal. La distance marche/arrêt correspond à notre signal original de 350 Hz. Faisons donc maintenant quelques mesures de puissance pour voir à quel point notre émetteur est réellement « puissant » !
Analyse du spectre
Pour être sûr que l'émetteur produit ce que nous attendons, un prototype d'émetteur que j'ai construit a été connecté à un analyseur de spectre : 
Notre fréquence porteuse est certainement visible avec le pic le plus élevé à 9 dmb (environ 10 mW), puis les fréquences harmoniques sont visibles des deux côtés. Les harmoniques sont toujours attendues dans les systèmes sans filtrage.
La dernière chose à faire est de voir à quoi ressemblent nos capacités,pour s'assurer que le gouvernement ne nous traque pas pour créer quelque chose de trop puissant. La consommation électrique à une fréquence de pointe est analysée. A noter que la puissance élevée était en réalité à 27,142 MHz et non à 27,145 MHz. Ceci est influencé par de nombreux facteurs.
Les puissantes ondes de sortie vues ci-dessus ressemblent à l'onde carrée que nous voulions transmettre, ce qui est plutôt bien étant donné que nous examinons un signal mixte. Cela signifie que notre récepteur doit avoir un circuit de détection marche/arrêt moins exigeant qui tombe à 7 dBm et -25 dBm. La puissance de transmission est dans la tolérance de la plupart des pays.
Donnéeset observations
L’émetteur lui-même est une chose ennuyeuse à regarder en action. Vous l'allumez et il transmet... Vous devez avoir un récepteur. Dans le prochain article, nous verrons comment construire un récepteur 27 MHz couplé et lorsque vous le ferez, vous pourrez regarder la vidéo de test ci-dessous :
Dès que vous regardez la vidéo du test de l'émetteur ci-dessus, tous les doutes disparaîtrontpas toi, parce que le système fonctionne tel que conçu et tel que requis pour les besoins de ce projet. Vous transmettez, la LED s'allume. Vous arrêtez la transmission, la LED s'éteint. Parfait!
Liste des radioéléments
| Désignation | Taper | Dénomination | Quantité | Note | Boutique | Mon bloc-notes |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Minuterie et oscillateur programmables | ICM7555 | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| T1, T2 | Transistor bipolaire | 2N2222 | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| D1 | Diode redresseur | 1N4148 | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C1 | Condensateur | 0,1 µF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C2 | Condensateur | 68 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C3 | Condensateur | 150 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C5 | Condensateur | 27 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C6 | Condensateur | 100 pF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| C9 | Condensateur électrolytique | 2,2 µF | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| R1 | Résistance | 100 kOhms | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| R2 | Résistance | 100 ohms | 1 | Vers le bloc-notes | ||
| R5 | Résistance | 470 ohms | 1 |