В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Последние соотношения позволяют определить минимальную длительность, которую могут иметь импульсы командной посылки, чтобы ширина спектра излучаемого сигнала не превышала разрешенных 20–25 кГц. Действительно,

τ и= 2∙1.37/Δ f с= 2,74/20 ~= 0,14 мс.

В случае узкополосной частотной модуляции, применяемой в радиоуправлении, активная ширина спектра связана с длительностью импульсов выражением [2]

Δ f с= 2∙(Δ f + Δ F с),

где Δ f — девиация частоты, представляющая собой максимальное отклонение излучаемой частоты от среднего значения f 0. В аппаратуре радиоуправления эта величина обычно составляет 2—10 кГц в зависимости от применяемого диапазона частот. В диапазоне 27 МГц вполне достаточно 2 кГц, поэтому минимальная длительность импульсов командной посылки должна быть

τ и= 2,74/(Δ f с— 2∙Δ f) = 2.74/(20 — 4) ~= 0,2 мс.

Рис. 3.8. Амплитудная манипуляция

У рассматриваемого вопроса есть и другая сторона. В качестве фильтров промежуточной частоты современных приемников используются пьезоэлектрические неперестраиваемые фильтры, полоса пропускания которых лежит в пределах 4—12 кГц. Эти фильтры определяют результирующую полосу пропускания приемника. Очевидно, активная ширина спектра сигнала не должна превышать полосу пропускания приемника во избежание неоправданных потерь энергии сигнала.

С учетом нестабильности частоты задающего генератора передатчика и гетеродина приемника, необходимо иметь небольшой запас по полосе, чтобы исключить выход части спектральных составляющих сигнала за пределы полосы пропускания приемника. Если ограничить по этим причинам активную ширину спектра десятью килогерцами, то минимальная длительность импульсов при ЧМ-модуляции составит, как легко убедиться, 0,46 мс. Во всех вариантах шифраторов, описанных выше, длительность импульсов командной посылки была выбрана равной 0,5 мс.

Принципиальная схема

На рис. 3.9 приведена наиболее распространенная схема амплитудного манипулятора, применяемого в радиоуправлении. Задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты собран на транзисторе VT1.

Рис. 3.9. Принципиальная схема амплитудного манипулятора

После подачи питающего напряжения он работает непрерывно. Колебания с его выхода через конденсатор С2 подаются на базу буферного каскада, реализованного на транзисторе VT2. Между эмиттером этого транзистора и корпусом включен электронный ключ на транзисторе VT3, играющий роль манипулятора. В исходном состоянии база ключа соединена с корпусом через резистор R4, что обеспечивает запертое состояние ключа.

Колебания задающего генератора через буферный каскад не проходят. При поступлении положительного импульса на вход манипулятора транзистор VT3 открывается, соединяя эмиттер VT2 с корпусом по постоянному току. Конденсатор С5 блокирует по переменному току небольшое сопротивление участка «коллектор-эмиггер» открытого транзистора ключа. Буферный каскад начинает усиливать входные колебания, передавая их на вход последующих каскадов передатчика.

С целью повышения КПД буферный каскад работает в режиме класса В, для чего его база соединена с корпусом через резистор R3. Транзистор VT2 отпирается только на время положительной полуволны входного напряжения, из-за чего коллекторный ток представляет собой косинусоидальные импульсы. Как известно, в составе их спектра есть гармоники на частоте входного сигнала и на кратных ей частотах. Колебательный контур С6, L2 настраивается либо на первую, либо на вторую, либо на третью гармонику этих колебаний, обеспечивая соответственно просто усиление колебаний задающего генератора, удвоение или утроение их частоты.

Для реализации частотной модуляции используют в основном два способа. В первом случае (рис. 3.10) последовательно с кварцевым резонатором в задающем генераторе включается варикап (полупроводниковый диод, включаемый в обратном направлении, постоянное напряжение на котором способно изменять толщину запирающего слоя, а значит и величину барьерной емкости). Включение емкости последовательно с кварцевым резонатором увеличивает частоту генерации на небольшую величину. Такое явление называется затягиванием частоты кварца; величина затягивания может составлять (3–5)∙10 -5от рабочей частоты кварца. Нетрудно убедиться, что в диапазоне 27 МГц можно получить величину затягивания (девиацию частоты) порядка 10 кГц.

Рис. 3.10. Схема первого варианта частотного манипулятора

Включение последовательно с резонатором катушки индуктивности, наоборот, уменьшает частоту колебаний кварца. Катушка L1 предназначена для компенсации положительного ухода частоты кварцевого резонатора за счет подключения варикапа. Подстроечным сердечником этой катушки устанавливается исходное значение частоты резонатора.

Как правило, варикапы требуют подачи исходного запирающего смещения, величиной которого можно выбирать исходное значение емкости варикапа. Это, в свою очередь, определяет диапазон перестройки емкости под действием командной посылки, а значит и девиацию частоты. Для этой цели служат резисторы R2, R3. Резистор R1 является развязывающим.

Он препятствует подключению параллельно варикапу выходных цепей шифратора, что могло бы ухудшить добротность частотозадающей цепи генератора. Конденсатор С1 препятствует проникновению высокочастотных колебаний из генератора в цепи шифратора.

В рассмотренной схеме положительные входные импульсы вызывают увеличение частоты генерируемых колебаний, т. е. положительную девиацию.

Второй вариант частотного модулятора

Второй вариант частотного модулятора приведен на рис. 3.11. В исходном состоянии транзистор VT1 заперт, так как его база соединена с корпусом через резистор R1.

Рис. 3.11. Схема второго варианта частотного манипулятора

Последовательно с кварцевым резонатором включена емкость конденсатора С2 небольшой величины (3—15 пФ). Частота кварца в результате смещена вверх. При поступлении положительного импульса на вход, транзистор VT1 открывается и через малое сопротивление участка «коллектор-эмиттер» подключает конденсатор С1 (5—30 пФ) параллельно С2. Увеличение результирующей емкости приводит к снижению частоты генерации в сторону номинального значения. Величину девиации можно регулировать, подстраивая как С1, так и С2. В отличие от предыдущего варианта девиация здесь, в ответ на положительный входной импульс, отрицательна.

3.4.4. Выходные каскады передатчиков

Основные положения

Как уже отмечалось, выходные каскады решают задачу доведения мощности передатчика до требуемого значения и согласованной ее передачи в антенну. При автономном питании передатчика одним из важных параметров является его коэффициент полезного действия, определяемый как