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

Рис. 3.42. Печатная плата мощного передатчика

Кварцевый резонатор в задающем генераторе может быть нормирован на любую частоту диапазона 27–28 МГц, разрешенного для аппаратуры радиоуправления. Транзистор VT1 можно заменить КТ3102 с любым буквенным индексом. Данные катушек приведены в табл.3.2. Сердечник МР-100 представляет собой винт из карбонильного железа с резьбой М4.

Все конденсаторы — керамические типа КМ-5, КМ-6 или КД. Резисторы R9, R10 должны быть рассчитаны на мощность рассеивания 0,5 Вт. Транзисторы VT2—VT4 крепятся к общему радиатору, в качестве которого удобно использовать корпус передатчика.

Настройка

Перед включением питания необходимо временно заземлить модуляционный вход. Катушка L8 не впаивается, а вместо нее короткими проводниками подключается эквивалент антенны в виде резистора на 27–33 Ом, мощностью не менее 2 Вт. Антенный выход при этом заземляется. К щупам осциллографа подключить отрезок изолированного провода длиной 10–12 см и двумя-тремя витками диаметром 1 см намотать его вокруг каркаса катушек L2, L3, обеспечив тем самым слабую индуктивную связь с генератором.

Чувствительность осциллографа устанавливается максимальной. После подачи питающего напряжения, вращением сердечников катушек L1, L2, необходимо добиться максимума амплитуды наблюдаемых колебаний. Если при вращении сердечника L1 частота наблюдаемых колебаний заметно меняется, это означает, что генератор возбуждается на паразитной частоте из-за слишком большого значения индуктивности L1. Сердечник этой катушки следует вывинчивать до тех пор, пока частота не перестанет изменяться. Если этого недостаточно, необходимо отмотать 2–3 витка.

Далее щупы осциллографа подключаются к эквиваленту антенны через гасящий резистор сопротивлением 5—10 кОм. Вращением сердечника катушки L4 получают максимум наблюдаемых колебаний. Для уточнения индуктивностей катушек L6 и L7 необходимо поочередно поднести к ним карбонильный или ферритовый сердечник. Если эта манипуляция вызывает уменьшение амплитуды выходных колебаний, то индуктивность больше необходимой, и следует слегка растянуть витки. В противном случае катушка перематывается с увеличением количества витков до 7.

В заключение устанавливается на свое место L8, и подключается штатная антенна длинной 1,2–1,5 м. Короткозамкнутые щупы осциллографа располагаются на расстоянии 10–15 см от антенны, и сердечником катушки L8 устанавливается максимальная амплитуда наблюдаемых колебаний. С помощью частотомера или приемника аппаратуры, как это было рекомендовано в разделе 3.6.1, полезно уточнить значение генерируемой частоты и, при необходимости, скорректировать ее сердечником катушки L1. Если для этого потребовалось более одного оборота сердечника, необходимо повторить предыдущие настройки еще раз, но уже с подключенной антенной. Поскольку на выходе передатчика уже присутствует сигнал, то нет необходимости переключать осциллограф в промежуточные точки, его можно оставить у антенны.

Максимальная мощность, которую можно получить на выходе передатчика предлагаемой схемы при напряжении питания 12 В, может достигать 2 Вт. Если используется именно такой источник, то мощность необходимо уменьшить до разрешенной величины, увеличивая сопротивления резисторов в эмиттерных цепях выходных транзисторов.

При отсутствии измерителя мощности ее величину можно приближенно оценить по току, потребляемому выходным каскадом. При напряжении питания 12 В и выходной мощности 2 Вт ток, потребляемый макетом передатчика, составлял величину 350 мА. Поскольку мощность, при постоянном сопротивлении нагрузки пропорциональна квадрату тока, то, очевидно, выходной мощности 1 Вт будет соответствовать ток, равный 350/√2 = 250 мА.

При желании поэкспериментировать, можно попробовать вместо двух выходных транзисторов установить один типа КТ973А. Сопротивление базового резистора при этом необходимо уменьшить до 24 Ом, а эмиттерного — увеличить до 10 Ом. Автору удалось получить в результате таких манипуляций выходную мощность 4 Вт при напряжении питания 12,6 В. Очевидно, требуемый 1 Вт можно получить при использовании питающей батареи более низкого напряжения, что немаловажно для переносной конструкции.

3.7.1. Расчет дальности действия линии радиоуправления

Выходную мощность передатчика необходимо выбирать исходя из требуемой дальности действия радиолинии управления. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться формулой, приведенной в [2]:

где Д макс— максимальная дальность действия, м ;

Р — выходная мощность передатчика, Вт ;

h пер, h пр.— высоты подъема над землей передающей и приемной антенн, м ;

η пер., η пр.— КПД передающей и приемной антенн;

h д — действующая высота приемной антенны, м ;

Е а. мин— чувствительность приемника, В ;

λ — длина волны, м .

Действующая высота четвертьволнового вибратора определяется формулой h д= λ/2π. Если геометрическая длина антенны ( l ) существенно меньше длины волны, то пользуются формулой h д= l/2.

Определим для примера дальность действия канала связи со следующими характеристиками: Р = 10 мВт (0,01 Вт); Е а. мин.= 3 мкВ (3∙10 -6B); h пер= h пр= 1 м; l = 20 cm (0,2 м); η пер.= 0,4; η пр.= 0,2; частота передатчика f = 27,12 МГц.

Очевидно

h д= l /2 = 0,2/2 = 0,1 м; λ = С / f = 3∙10 8/((27,12∙10 6) ~= 11 м.

Подставив эти значения в формулу, получим

Примерно такими характеристиками обладают простейшие детские радиоуправляемые игрушки.

3.7.2. Расчет укороченных антенн

Антенны являются устройствами обратимыми, что означает идентичность их параметров как при работе в режиме передачи, так и в режиме приема. Несмотря на относительную конструктивную простоту этих устройств, необходимо обращать самое тщательное внимание на их согласование как с выходом передатчика, так и с входом приемника.

В противном случае энергетические характеристики радиолинии и, как следствие, дальность действия аппаратуры могут отличаться от максимально возможных в несколько раз. Учитывая обратимость антенн, рассмотрим их параметры для режима передачи.

Эквивалентную схему антенны, подключенной к выходу передатчика, можно представить в виде, изображенном на рис. 3.43.

Рис. 3.43. Эквивалентная схема передающей антенны

Сопротивление антенны в общем случае комплексное и содержит емкостную составляющую ( С а), индуктивную ( L a) и активную ( R a= R п+ R Σ). Активное сопротивление складывается из сопротивления потерь R п, обусловленного потерями на нагревание проводника антенны и окружающих ее проводящих элементов, и сопротивления излучения R Σ.