Prima di iniziare:
Sono ben consapevole della scena radio pirata che esiste in un certo numero di paesi. Mentre io sono al cento per cento a favore della libertà di parola, io sono anche al cento per cento convinto che il spettro radio deve essere organizzato e controllato, al fine di evitare interferenze e permettere un accesso equo a tutti gli interessati. Per questo motivo, chiedo ai miei lettori di astenersi dal usando il mio lavoro per impostare qualsiasi tipo di clandestino, pirata, stazione non con licenza radio. D'altra parte, chiunque giocare giusto, e fare le cose secondo la legge, sono invitati a utilizzare il mio disegno.
La storia di questo progetto
In Cile una percentuale significativa di stazioni di trasmissione utilizzare trasmettitori a mano. La qualità varia. Alcuni trasmettitori sono ben fatti, altri sono molto poveri, e ci sono anche alcuni che sono ben progettati, ma mal costruito, che è il tipico risultato di un cattivo tecnico aver tentato di copiare un disegno fatto da qualcun altro.
Nel 2002 mi è stato chiesto di riparare un trasmettitore che era un esempio particolarmente povero del genere. Il proprietario mi ha detto che questa cosa molto brutta era il meglio che poteva permettersi. Gli ho detto che un trasmettitore molto migliore potrebbe essere costruito con meno soldi. Una cosa tira l'altra e mi sono impegnato a sviluppare un trasmettitore di alta qualità ed economico per piccole stazioni FM.
Nel corso dei prossimi mesi ho progettato, costruito e il debug i tre moduli principali del mio trasmettitore: il processore audio e scheda encoder stereo, l'eccitatore sintetizzato, e l'amplificatore di potenza. Ma quando ero a quel punto, il mio caro amico con il trasmettitore schifoso ha cessato l'attività, e quindi non c'era alcuna utilità reale più per il trasmettitore stavo costruendo! Ciò ha portato al progetto di essere archiviato, nonostante il fatto che solo il circuito di controllo piuttosto semplice mancava ancora.
I tre moduli compilati sono stati in giro nel mio laboratorio per quattro anni. Nella mia città il quadrante è riempito con le stazioni che trasmettono musica per lo più molto bassa qualità, e tutti sembrano concordare sul fatto che non vi è solo spazio, né spettro-saggio, né in numero di ascoltatori, per una stazione aggiuntiva che avrebbe trasmettere la buona musica. .. E comunque, io non ho il tempo per eseguire una stazione di trasmissione, nemmeno uno semi-automatico! Quindi non vi è alcuna reale motivazione per me, ora per completare il progetto del trasmettitore.
Invece di buttare via tutto e dimenticarlo (che è qualcosa che non posso fare comunque!), Ho deciso di mettere il disegno di dominio pubblico, così almeno qualcuno là fuori potrebbe trarre beneficio dal momento che ho investito.
Il concetto:
Questo trasmettitore è stato progettato da zero per fornire alta qualità sonora, accoppiato con eccellente stabilità di frequenza, affidabilità, ecc Può essere utilizzato come trasmettitore autonomo per servire una città di medie dimensioni, o come un eccitatore di guidare un chilowatt amplificatore di potenza di classe per servire una grande città. E 'progettato per lavorare da 13.8V tensione nominale, in modo che possa essere eseguito da un comune di comunicazione alimentatore in parallelo con una batteria di backup. In caso di interruzione di corrente, il trasmettitore può continuare ad operare dalla batteria, a potenza leggermente ridotta come cadute di tensione.
È costituita da quattro moduli, i tre più importanti dei quali sono pronti, testato e descritto di seguito. Il quarto modulo non è ancora stato costruito, e potrebbe mai essere costruita, ma io descrivere le sue funzioni di base in modo da poter progettare, se si vuole.
Quindi, cominciamo!
Il processore audio e codificatore stereo
Il modo manuale di elaborazione e la codifica di un segnale stereo per la trasmissione FM va in questo modo:
1) Prendere entrambi i canali e li basso invalicabile filtrare a 15kHz, con attenuazione ripida;
2) Applicare la preenfasi. A seconda della parte del mondo, dovrebbe avere una costante di tempo di 75 µs o 50 µs;
3) limitano rigorosamente il livello audio per garantire che overdeviation non può accadere;
4) Creazione di una stalla, 38kHz pulito onda sinusoidale;
5) Sottrarre il canale destro dal canale sinistro, e moltiplicare il risultato con il vettore 38kHz;
6) Creare una sinusoide 19kHz pulita, ad aggancio di fase per la 38kHz uno;
7) Aggiungi il canale sinistro, canale destro, la LR) * segnale 38kHz (e il segnale 19kHz, con ampiezze specifici.
Ci sono diversi modi per implementare questo algoritmo. I moderni trasmettitori realizzate in fabbrica fanno spesso il tutto in digitale, in un DSP. Ma è ancora meno costoso e più semplice da fare nel dominio analogico. Ciò può essere fatto in diversi modi troppo, e troppo molti trasmettitori in questi giorni utilizzano ultra a basso costo, i metodi mediocri come moltiplicatori duri a commutazione basati su CMOS interruttori. Fanno il lavoro, ma sono molto rumoroso! Il mio progetto utilizza invece un vero e proprio, di alta qualità moltiplicatore analogico per quel compito. Di conseguenza, il segnale dal mio trasmettitore è buono come i migliori segnali che posso ricevere a livello locale, e molto meglio della maggior parte di loro!
Ecco lo schema. Probabilmente non sarà in grado di leggerlo a questa risoluzione, quindi meglio cliccare su di esso, salvarlo in piena risoluzione, stamparlo, e si riferiscono ad esso per la seguente spiegazione. In caso di problemi di aprire la versione grande, fare clic destro sul diagramma, in modo da poter salvarlo su disco, poi aprirlo con IrfanView o qualsiasi altro visualizzatore di immagini BUONA. Questo è valido per tutti i disegni in questa pagina. I disegni a piena risoluzione sono grandi e, a seconda della quantità di memoria nel computer, alcuni browser web non possono aprirli e riporterà un link non funzionante.
I due segnali a livello di linea audio single-ended entrano attraverso condensatori passanti, e vengono accolti da un filtro passa-basso LC per sbarazzarsi di qualsiasi RF che potrebbe essere su di loro. In ciascun canale è uno stadio buffer, e poi una combinazione di pre-enfasi e fase soft-limiter. Il vantaggio di fare la limitazione e la pre-enfasi in un solo passaggio è che evita overdeviating dai suoni acuti forti, o che hanno bassi ad alta voce suona appiattire gli acuti, senza la necessità di un limitatore multibanda. Il guadagno della parte non limitata dei segnali audio è regolabile per mezzo di trimmer. Poi arriva un filtro passa basso a sei poli che rimuove segnali sopra 15kHz.
Un chip 74HC4060 deriva i segnali 38kHz e 19kHz, come onde quadre, da un cristallo di quarzo su misura. Due circuiti risonanti utilizzando nuclei di ferrite pot trasformano queste onde quadre in molto pulite, a basso rumore onde sinusoidali. Trimmer consentono di impostare i livelli, mentre i nuclei regolabili degli induttori permettono la sintonizzazione precisa. Ponticelli permettono di disabilitare ciascuno di questi segnali a scopo di test e regolazione.
Un piuttosto vecchio stile, ma a basso rumore e bassa distorsione di chip moltiplicatore analogico modula il segnale LR, prodotto da un amplificatore differenziale op amp, sulla sottoportante 38kHz. Questo circuito ha tre regolazioni per l'equilibrio. Il suo livello di uscita è regolabile troppo. I segnali che sono necessarie solo per stereo possono essere scollegati per il test mediante un ponticello.
La vipera uscita combina il segnale L, il segnale R, (LR) * segnale 38kHz, e il tono pilota. I primi due segnali sono fissati in questa fase, mentre il (LR) * 38kHz può essere regolata da un proprio trimpot, e il tono pilota dal trimmer prima del suo circuito LC. Poi c'è un livello di regolazione finale, utilizzato per impostare la deviazione del trasmettitore, e quindi uno stadio buffer con bassa impedenza di uscita, che spinge l'uscita attraverso un resistore per evitare l'instabilità di carichi capacitivi.
Vi è un ulteriore circuito che consiste essenzialmente di un rilevatore doppio superdiode con una costante di tempo e pilota con uscita regolabile. Questo circuito capta il segnale multiplex completa appena prima del controllo di livello finale, e produce un segnale DC per pilotare direttamente un piccolo metro, per l'indicazione di deviazione. Questo è uno strumento più importante per l'operatore trasmettitore per impostare il livello audio corretto durante il funzionamento di routine!
Ecco il circuito stampato. Cliccaci sopra per ottenerlo in alta risoluzione .... Si vede "attraverso la lavagna", quindi puoi stamparlo direttamente e posizionare l'inchiostro a contatto con il rame per ottenere un corretto motivo del rame su un lato.
L'intero circuito è costruito su questo lato singolo PCB. Solo pochi ponticelli sono necessari, quindi non vale la pena fare una faccia PCB doppia per questo.
E questo è un rozzo parti sovrapposizione, solo per vedere dove una parte va. Di preciso quale parte va dove, è qualcosa che si dovrà lavorare con lo schema! Non siate pigri!
Ed è così che l'encoder stereo completo sembra. Qui avevo saldato temporaneamente una scheda vecchio connettore phono agli ingressi. In seguito, la scheda deve essere racchiuso in una scatola schermata, con tutti gli ingressi e le uscite di andare via condensatori passanti.
Informazioni sui componenti: tutte le resistenze critiche sono a film metallico, tolleranza dell'1%, sia per la stabilità che per la bassa rumorosità. Gli amplificatori operazionali sono di tipo a bassa distorsione e basso rumore, ad eccezione dell'amplificatore operazionale del circuito di misurazione, che è un semplice tipo BiFET. Tutti i trimpot sono unità multigiro di alta qualità. I condensatori sono per lo più in poliestere, ma nel filtro passa basso ho usato quelli in mica argento al 5%, semplicemente perché ne avevo molti e potevo abbinare i valori molto bene! Abbinare i condensatori è una buona idea, perché la loro tolleranza del 5% è un po 'ampia per ottenere la risposta del filtro piatta in modo ottimale. In luoghi acritici troverai condensatori ceramici ed elettrolitici. Gli strozzatori sono quelli immersi rimossi da un videoregistratore rottamato, ma quelli simili possono essere acquistati nuovi. I nuclei delle pentole in ferrite provenivano dal decoder stereo di una vecchia radio (con scatola di legno!), Che ho ottenuto in una condizione troppo incompleta per essere ripristinata. Non ho informazioni su di loro, quindi dovrai selezionare i tuoi core e calcolare il numero di giri per ottenere l'induttanza indicata sullo schema. Basta essere avvisati che i pot core DEVONO avere un traferro significativo, per essere abbastanza stabili. Il cristallo può essere ordinato da JAN Crystals, specificando una frequenza di 2.432 MHz, modalità fondamentale, risonanza parallela, capacità di carico 30pF, supporto HC-49, con temperatura standard, stabilità e valori di tolleranza.
Dovete capire questo circuito per essere in grado di calibrare in modo corretto. E avete bisogno di un oscilloscopio, naturalmente! Il processo inizia predisponendo tutte le regolazioni ai loro punti intermedi, applicando un alimentatore +/- 15V, e un'onda sinusoidale audio 1kHz per entrambi i canali, ad un livello di 1V picco-picco. Impostare R5 e R23 esattamente 4.5V pp alle uscite dei filtri passa-basso, come indicato nel diagramma. Poi si regola L4 e R44 ripetutamente mentre guardando l'output di U9A, messa a punto la bobina per il massimo del segnale e il trimmer esattamente 4.4V pp. Quindi si applica il segnale 1kHz di un solo ingresso della scheda, e si corto l'altro ingresso di terra. Con l'oscilloscopio all'uscita del U11A, si dovrebbe vedere un segnale a due tono classico. Ora si regola R60, R61 e R62 ripetutamente per il miglior centratura terra, la simmetria e linearità. Questo è più facile da fare utilizzando una portata doppio canale e conclude l'altro canale del segnale in ingresso al moltiplicatore analogico (uscita U6A), sovrapponendo le due tracce. Dopo aver regolato il guadagno dei canali di portata, il segnale a due toni modulato deve riempire esattamente l'onda sinusoidale 1kHz.
Ora installare un ponticello sul JP2 e mettere la portata in uscita di U6B. Ci si vedrà la somma del segnale 1kHz e il segnale a due tonalità proveniente dal moltiplicatore. Regolare il livello del (LR) * segnale 38kHz con R55, in modo che sia di preciso uguale al livello del segnale di 1kHz. È molto semplice, perché quando l'impostazione è corretta, il segnale a 38 kHz si sposta sempre tra zero volt e il livello istantaneo dell'onda sinusoidale da 1 kHz. Quindi, devi solo regolare il trimpot per ottenere questa linea a zero volt bella e dritta! Se non hai mai costruito un circuito come questo, potresti non capire ora cosa intendo, ma diventerà subito chiaro quando giocherai con la regolazione! Assicurati di effettuare questa regolazione con la massima precisione, perché la buona separazione stereo di questo encoder dipende da questo!
Ora togliere il ponticello sulla JP2 e installarlo sul JP1. Applicare il segnale 1kHz 1V per entrambi i canali. Tune L5 per segnale massimo 19kHz, e impostare R45 modo che il segnale pilota sulla portata è circa 10% dell'ampiezza del segnale 1kHz. Ora posizionare le due sonde portata sulle uscite di U9A e U9B, rimuovere il ponticello da JP1, e ritoccare L5 allineare le fasi delle due onde sinusoidali, in modo che il passaggio per lo zero avviene esattamente nello stesso momento. Aumentando il guadagno portata sul segnale 19kHz aiuta a ottenere le forme d'onda più parallelo per ottenere una maggiore precisione.
R68 verrà regolato una volta l'eccitatore è completo. Per ora, basta impostarlo a circa metà gamma, che darà circa 1V in uscita. Se hai già lo strumento per la misurazione di deviazione (ogni metro quadro da 10uA a 1mA scala dovrebbe funzionare), è possibile disegnare una scala per esso e regolare R73 in modo che legga 100% deviazione (o 75kHz, quello che preferite). Fare questo con un segnale superiore 1V applicato agli ingressi, in modo che il segnale viene limitata. Tra l'altro, la lettura dovrebbe essere la stessa indipendentemente dal fatto che si applica il segnale audio a un solo ingresso, oa entrambi. Quando non c'è ingresso audio, lo strumento dovrebbe leggere su 10% del valore di fondo di deviazione. Questo è il tono pilota, e si potrebbe desiderare di segnare il suo livello sul contatore.
L'eccitatore sintetizzato
Errata: I transistor identificati come 2SC688 nello schema sono davvero 2SC668! Grazie per aver segnalato la contraddizione, Fausto!
L'eccitatore ha le funzioni di fornire un basso rumore, segnale RF frequenza selezionabile stabile, di modulare con il segnale multiplex fornito dalla scheda audio, e amplificare ad una potenza di uscita regolabile sufficiente a pilotare l'amplificatore di potenza. La mia eccitazione utilizza un sintetizzatore di frequenza PLL, che copre la banda FM a passi 100kHz. Il VCO copre solo pochi MHz senza adeguamento, con conseguente basso rumore. La modulazione viene eseguita in modo indipendente di controllo di frequenza, e con particolare attenzione per il basso rumore. La potenza di uscita è regolabile da zero a 4 watt. Un rivelatore di sblocco PLL è incluso, per spegnere il trasmettitore in caso di malfunzionamento.
Il focolare dell'eccitatore è un Colpitts VCO. E 'alimentato da un regolatore 9V locali, ed ha la frequenza controllato da due back-to-back varactors, con conseguente minimo carico e rumore di fase così ultra bassa. Un campione del segnale VCO è diviso dal prescaler IC e applicato ad un chip PLL, che prende il riferimento da un cristallo di quarzo misura e divide il basso per 6250 Hz. La frequenza è impostata in modo binario da un interruttore dip dieci vie, che controlla il principale divisore programmabile. Se il PLL è sbloccato, Q1 accende un'uscita che deve essere utilizzato per disattivare l'amplificatore di potenza. L'uscita del rivelatore di fase del chip PLL viene filtrata e il livello spostata da un amplificatore operazionale, da iniettare nelle varactors controllo della frequenza del VCO.
Il segnale di modulazione è applicato ad un varactor separata, che viene polarizzata ad eseguire in un intervallo ragionevolmente lineare, ed essendo separato dal circuito di controllo della frequenza, non è influenzata dalla tensione PLL. Tutti i segnali di controllo e di accoppiamento della tensione avviene attraverso induttanze, invece di induttori, per ottenere rumore più basso. La larghezza di banda dell'ingresso modulazione è sufficientemente ampia da non solo per stereo, ma anche per consentire successivamente aggiunta di una sottoportante utility segnale (SCA).
L'uscita del VCO passa attraverso uno stadio buffer di inseguitore di emettitore, poi attraverso una classe sostanzialmente sintonizzato Un amplificatore, seguito da un driver di classe B e un amplificatore di potenza di classe C, che utilizzano medio-Q sintonizzato reti di adattamento di impedenza. Queste ultime due fasi sono alimentate da un ingresso separato, in modo che la potenza di uscita può essere controllata da zero a 4 W regolando questa tensione da zero a 15V. L'intenzione è di utilizzare questa funzione per il controllo dell'unità automatica delle fasi finali, e la protezione del trasmettitore.
Si noti che l'uscita di questo modulo non ha abbastanza filtraggio delle armoniche di collegarsi direttamente ad un'antenna. Se si desidera utilizzare questo eccitatore come trasmettitore di potenza stand-alone basso, si dovrebbe aggiungere un filtro passa-basso.
L'eccitatore è costruito su un PCB a doppia faccia, che ha il suo rame in alto a sinistra per lo più indisturbati come un piano di massa. Il rame viene rimosso solo intorno a perni non a terra. I collegamenti a terra sono saldati sul lato superiore, quindi non è necessario avere fori metallizzati-through.
Questo disegno mostra i due lati del PCB, in modo che si può stampare e piegare in mezzo per vedere come le due parti siano allineati. Si dovrà invertire l'immagine da stampare per rendere il bordo, in modo che l'inchiostro entra in contatto con il rame.
Questa PCB è dotato di scudi saldati tutto intorno e tra gli stadi, su entrambi i lati della scheda. Essi sono i migliori installati prima popolato.
Questa immagine mostra il layout parti. Anche in questo caso, si dovrà scoprire quale parte è che, utilizzando lo schema. Dovrebbe essere abbastanza facile. Fate attenzione, perché non vi è un componente dello schema che non è incluso nella progettazione bordo! E 'stato aggiunto in seguito, durante il debug, e saldato sotto il bordo! Per rendere le cose più interessanti e ti sfida un po ', io non vi dico quale parte che è! Troverete quando si finisce per avere una parte rimane dopo il montaggio della scheda! :-)
I disegni delle bobine sono ragionevolmente stretta corrispondenza alle loro dimensioni effettive.
Ed è così che appare l'eccitatore assemblato! Potresti notare la parte in alluminio lavorato che racchiude il transistor di uscita. L'ho fatto con il mio tornio per hobby. È un modo piuttosto sofisticato per collegare il transistor TO-5 a un dissipatore di calore esterno! Funzionerà anche una staffa più semplice. La mia idea originale era di posizionare questo modulo sul bordo su uno chassis o contro una parete dell'armadio, per usarlo come dissipatore di calore. Ad ogni modo, il circuito è così efficiente che il transistor necessita a malapena di un dissipatore di calore aggiuntivo! Ho eseguito tutti i test senza aggiungere nulla di più di quanto mostrato qui.
Molte delle parti provenivano da apparecchiature Junked. Ciò include i trimmer e le induttanze anabbaglianti. Ma le parti compatibili sono disponibili nuovi. Il cristallo è stata fatta da cristalli GEN. Per ordinarlo, specifica una frequenza di 6.4000 MHz, modo fondamentale, in parallelo risonante, 30pF capacità di carico, HC-49 titolare, con le valutazioni standard di temperatura, di stabilità e di tolleranza.
L'uscita è collegata tramite una presa BNC. Tutti gli altri collegamenti passano attraverso condensatori passanti. Lo scudo è completato da coperture a pressione, realizzate con lo stesso materiale utilizzato per le pareti dello scudo qui illustrate. Non è altro che barattoli di latta di caffè, aperti e appiattiti! Alcuni cioccolatini e biscotti sono disponibili anche in lattine adatte!
L'allineamento di questo circuito non è difficile. Per prima cosa si impostano tutti i trimmer sulla gamma media e si programma la frequenza. Per questa attività, aggiungi semplicemente i pesi dello switch: lo switch meno significativo produce 100 kHz, il secondo aggiunge 200 kHz, i successivi 400 kHz e così via, fino all'ottavo, che aggiunge 12.8 MHz. Il nono si collega effettivamente a due ingressi del chip PLL, quindi aggiunge 76.8 MHz, con il decimo interruttore che aggiunge 102.4 MHz. Per calcolare le impostazioni degli interruttori per una determinata frequenza, è sufficiente scomporla nei suoi componenti binari e impostare gli interruttori appropriati. Notare che un interruttore che è su ON NON aggiunge il suo contributo in frequenza! Ad esempio, se si desidera trasmettere su 96.5 MHz, impostare gli interruttori 9, 8, 7, 3 e 1 su OFF, gli altri su ON. L'intera gamma di frequenze che puoi impostare nel sintetizzatore copre l'intera banda di trasmissione FM e un po 'di più, ma il resto del circuito è stato progettato solo per la banda di trasmissione.
Ora è necessario collegare un'alimentazione 15V alimentazione al solo l'ingresso di alimentazione principale, con un voltmetro all'uscita del U3, e un contatore di frequenza sul collettore del Q4. Se si ottiene la frequenza corretta, ci si trova in grande fortuna e dovrebbe andare a giocare lotteria! Di solito il VCO sarà fuori campo di cattura. Se il voltmetro legge intorno 14V, significa che la frequenza è troppo bassa. Se legge vicino a zero, significa che la frequenza è troppo alta. Il contatore di frequenza deve essere d'accordo con questo. È necessario regolare la frequenza centrale del VCO per portarlo in gamma. Per questo compito si hanno due punti di regolazione: uno è C20, l'altro è di flessione L4! Di solito il trimmer da sola non dà abbastanza gamma, quindi sentitevi liberi di piegare la bobina. Dopo aver regolato il VCO grosso modo giusto, il PLL si blocca, e si otterrà una frequenza di uscita stabile, molto vicino a quello che si desidera. Regolare L4 e C20 in modo che il voltmetro legge circa 9V. Tale tensione relativamente alta varactor è conveniente per le migliori prestazioni di rumore, perché mantiene i varactors di entrare conduzione ai picchi RF. Idealmente si dovrebbe regolare la bobina in modo che il trimmer è la gamma centro vicino con la tensione al 9V. Questo vi dà la correzione più facile dopo.
Ora è possibile impostare il cristallo riferimento alla frequenza precisa, regolando C12 modo che la frequenza sul banco è esattamente quella corretta.
Andiamo per gli stadi di potenza: Collegare un misuratore di potenza RF e un carico fittizio 50 Ohm all'uscita, e applicare un paio di volt per l'ingresso di tensione variabile. Regolare C28, C32, C37 e C38 per la massima potenza. Se si esegue fuori portata in qualunque trimmer, corretto che piegando le bobine ad esso collegati: L5, L7, L11, L10. Ora aumentare la tensione e ritoccare questi trimmer. Si dovrebbe ottenere 4 a 5 uscita watt a 15V della tensione di alimentazione.
Per evitare rumori microfonici, dopo aver completato la regolazione è necessario sigillare la bobina dell'oscillatore, e forse anche le altre bobine ad aria, con cera d'api o altro materiale adatto. Successivamente potrebbe essere necessario un leggero aggiustamento dei trimmer.
Ora è possibile collegare la scheda audio per l'eccitatore. Applicare un segnale 1kHz alla scheda audio (entrambi i canali è meglio), abbastanza forte per guidare la tavola in moderata limitare e regolare R68 sulla porta audio per ottenere +/- deviazione 75kHz. Se non si dispone di un misuratore di deviazione, è possibile avvicinarsi agganciando un campo di applicazione per l'uscita audio di un ricevitore FM, sintonizzazione a diverse stazioni locali, noti i livelli audio prodotti da loro, e poi sintonizzare il trasmettitore e impostare la sua deviazione per abbinare quel livello. Ma questo sistema è molto impreciso. E 'meglio per ottenere o fare un vero e proprio metro di deviazione.
Se vi capitasse di voler cambiare la frequenza, è necessario riprogrammare i dip switch e poi ritoccare tutti i trimmer, e possibilmente le bobine, ad eccezione di C12, che dovrebbe richiedere solo ritocco dopo diversi anni, quando il cristallo è invecchiato.
L'amplificatore di potenza 80 Watt
Si tratta di un design abbastanza convenzionale, utilizzando transistor bipolari in un circuito di classe C sintonizzato. Grazie all'utilizzo di due stadi, l'amplificatore può essere pilotato a piena potenza con meno 1 watt di guida, in modo che un grande risultato margine di guadagno in questo trasmettitore.
transistor di potenza VHF bipolare hanno una grave affinità per bassa frequenza auto-oscillazione. Per ottenere la stabilità in questo amplificatore, ho impiegato diverse tecniche, come ad esempio ponendo le risonanze di base e collettore reattanze distanti, smorzamento le induttanze con resistenze, utilizzando combinazioni RC per l'assorbimento di frequenze indesiderate, utilizzando condensatori feedtrough per bypassare sulla scheda, ecc . Ci sono voluti qualche ritocco, ma l'amplificatore ha finito per incondizionatamente stabile.
La rete di adattamento di impedenza tra i due transistori richiede una tale bassa induttanza, che sarebbe pratico farlo con filo attuale. Così ho usato un micro stripline inciso sul PCB. Inoltre, il sensore di potenza e SWR in uscita è stata fatta con micro striplines.
Clicca sullo schema per ottenere una versione completa risoluzione che comprende anche dettagli circa le striplines micro e altre parti.
Questo amplificatore ha un filtro passa-basso in uscita, risultando in un segnale sufficientemente pulito per essere direttamente collegato ad un'antenna. Il misuratore SWR è stato posto a monte del filtro, al fine di pulire le armoniche prodotte dai diodi. In ogni caso, mentre il segnale è sufficientemente pulito per soddisfare facilmente usuali requisiti legali e tecnici, questo trasmettitore non deve essere usato in un sito multi-trasmettitore senza ulteriore filtraggio a banda stretta! Questo perché altri segnali forti su frequenze vicine sarebbero raccolti dall'antenna e accoppiato al transistore di potenza, che mescolare con il segnale proprio, creando una vasta gamma di prodotti di intermodulazione, alcune delle quali sarebbe ri- irradiata! Questo è un problema comune e molto grande in molti siti multitransmitter. In questi luoghi, nemmeno un trasmettitore dovrebbe essere consentito in onda senza filtro a banda stretta! Tale filtro è facilmente realizzabile mediante un'unica cavità sintonizzato, che può essere costruito a partire da un tubo di rame o foglio.
Ecco il layout PCB, comprese le microstrisce. La scheda è 20cm di lunghezza ed è a doppia faccia, con la parte posteriore essendo un piano di massa continua ad eccezione di due piccoli rilievi alla base del transistore pilota e collezionista. Ho tagliato queste pastiglie con un coltello, piuttosto che fare un disegno intero computer per questo!
Si dovrà forare e tagliare le aperture per i transistor. Il transistore di potenza è montato dall'alto, mentre il transistore di pilotaggio, a causa della sua piccola altezza, è montato sotto la scheda. Entrambi i transistori sono montati dopo la saldatura lamine di rame nelle aperture PCB, per unire i groundplanes superiore e inferiore, e il transistore di pilotaggio ha anche tali cinghie rame collegano le pastiglie base e di collettore al lato superiore della scheda. Qui si può vedere come i transistor sono saldati alla scheda, e i distanziatori che ho usato per dare la giusta altezza. Ho montato il bordo e transistor per il dissipatore di calore, poi saldato il transistor di uscita in pizzo, poi virare saldato cavi emettitore del transistor azionamento dall'alto, attraverso l'apertura, poi di nuovo tolto la scheda e saldato completamente il transistor driver. In questo modo l'accoppiamento meccanico corretta è assicurata. Assicurarsi che le superfici di montaggio del transistor sono piatti! Il mio transistor di potenza è venuto con una superficie leggermente arrotondata, quindi prima ho dovuto sabbia piatta! Questo è fondamentale per la buona trasferimento del calore. Naturalmente, utilizzare una buona pasta termica, quando finalmente il montaggio l'amplificatore al dissipatore di calore.
Si può vedere che che ci sono anche un paio di posti dove le cose si connettono tramite la scheda per la migliore messa a terra. Naturalmente, lo scudo intorno al bordo unisce anche i due piani di massa.
E qui è la sovrapposizione parti, come al solito senza identificazione parti!
Questo è come l'amplificatore di potenza completa guarda dall'alto. È possibile vedere le striplines, come sono installati i tappi feedtrough (usato come tappi collettori disaccoppiamento), ecc Si noti i rame rivestito condensatori mica nel filtro passa-basso in alto a destra.
Ma diamo un'occhiata più in dettaglio alcune aree di interesse:
Qui potete vedere entrambi i transistor e la rete di corrispondenza tra di loro. Non riuscivo a trovare trimmer che sopportare la quantità di RF presente corrente in questo circuito! Ogni trimmer fatto fabbrica ho trovato sarebbe fondere! Così ho fatto le mie trimmer di compressione mica, utilizzando ottone e lamiera di rame, piastra di base in ottone, la rondella di compressione in ottone, e fogli di mica originariamente previsto per il montaggio TO-247 capsula. Tutti i collegamenti nelle trimmer sono saldati, non solo ribadita come in molti trimmer realizzate in fabbrica. Che ha risolto il problema, ma anche questi trimmer scaldarsi in uso!
Si noti come i trimmer presso sia l'ingresso e l'uscita del transistor di potenza hanno i loro collegamenti a terra molto vicino ai cavi di emettitore.
La rete di corrispondenza dell'uscita utilizza lo stesso tipo di trimmer. Quello che appare in basso al centro dell'immagine è quello che prende più corrente, più di 15 ampere di RF! In servizio continuo e in VHF dove la profondità della pelle è molto piccola, questa è una grande corrente. Stesso discorso per la vasca "serpentina", costituita da una striscia di lamiera di rame da 0.5 mm piegata ad "U". Nonostante la sua buona connessione termica alla scheda, diventa abbastanza calda da diventare impossibile da toccare! Naturalmente, comunque, non dovresti toccarlo mentre il trasmettitore è acceso, perché oltre a una bruciatura da calore si otterrebbe una bruciatura RF ancora più fastidiosa!
Un problema simile è accaduto con i condensatori per l'uscita del filtro passa basso. Ho cercato di usare RF-rated tuffato condensatori mica d'argento, come mostrato nella foto qui sopra nell'angolo in alto a destra, ma hanno ottenuto così caldo che hanno iniziato l'odore! Sicuramente i loro elettrodi d'argento sono troppo sottili. Essi non sarebbe durata a lungo in questo servizio.
Non ho avuto alcun condensatori RF meglio a portata di mano, e invece di ordinare Heavy Duty metallo condensatori mica rivestito in diversi dollari ciascuno, ho deciso di fare il mio. Ecco un esempio, mostrato a fianco un transistor TO-92 per il confronto dimensione. Ho usato foglio di rame 0.5mm per l'elettrodo esterno, 0.1mm foglio di rame per quella interna, e il taglio mica da isolatori TO-247.
Ecco uno sguardo ravvicinato a uno dei miei condensatori in mica rivestiti di rame, tenuto nelle fauci di una molletta di legno per la foto!
Poiché lo spessore di quegli isolatori di mica per il montaggio di semiconduttori varia molto, realizzare questi condensatori è un processo semplice. Ho misurato lo spessore della mica come meglio potevo, calcolato la superficie necessaria per i condensatori, li ho costruiti e poi misurati, usando una bobina di prova e un misuratore di immersione a griglia. Ho scritto il valore su ciascuno e ho continuato a creare condensatori finché non ho avuto alcuni valori abbastanza vicini per il mio filtro passa basso. Il resto l'ho tenuto in stock per altri progetti!
E 'divertente notare che il rame rivestito di condensatori mica costruiti in questo modo si esibisce solo buono come quelle realizzate in fabbrica, che si può fare qualsiasi valore è necessario, e che costano circa 1% tanto quanto le belle quelli di marca lucidi!
Nel filtro passa-basso, questi rame rivestito di condensatori mica ottengono appena tiepido. Dal momento che sono ben saldati piatto alla scheda, non so se essi svolgono il loro calore perdita nella scheda, o se sono scaldato solo fino dalle spire del filtro! Dato che queste bobine sicuramente ottengono caldo in uso, pur essendo avvolto da filo molto spessa.
Per le prove ho montato la scheda amplificatore su una piuttosto grande dissipatore di calore. Si compone di una piastra di rame cm 10 * 20 di spessore 6mm, alla quale ho saldato 20 pinne, in lamiera di rame 0.5mm, misurando anche 10 * 20cm ciascuna, con bordi di saldatura a forma di L. Ho fatto affondare questo calore qualche mese prima a fini di indagine (vedere la mia pagina design termico), e da quando è stato in giro, l'ho usato. Ma con la dissipazione di potenza complessiva di questo amplificatore essendo simile watt 50, un dissipatore di calore molto più piccolo sarebbe sufficiente, se viene utilizzato un piccolo ventilatore. Eppure, un diffusore di calore in rame è una buona idea, perché il transistor di potenza viene utilizzato al suo valore massimo.
I risultati
Questa foto mostra il trasmettitore in fase di test sul mio banco di lavoro certamente non molto ordinato! Si può vedere l'eccitatore in basso a sinistra, e l'amplificatore con il suo eccessivamente grande dissipatore di calore in piedi sul pettine alluminio supporti per evitare di piegare le alette sottili. C'è il mio potere e SWR metro Aiwa, e un grande olio può manichino carico di deglutire in modo sicuro i watt 80 (in realtà che carico fittizio può prendere un kilowatt per un paio di minuti). Un multimetro analogico sta mostrando la corrente, e il resto sono scatole di componenti, strumenti, ecc La scheda audio finito fuori dalla foto, insieme con il multimetro digitale, contatore di frequenza, oscilloscopio, ecc E 'stato un bel pasticcio, ma ha funzionato ottimo!
Ho eseguito numerosi test sul trasmettitore. Una prova di resistenza consisteva in esecuzione a 80 watt di uscita per una settimana senza sosta. Nessun problema sono stati notati. Altri test inclusi spostamento di temperatura, vibrazioni (per verificare la presenza di microfonicità), variando le tensioni di alimentazione, ecc Il trasmettitore sembra essere molto ben educati in ogni senso.
Poi sono stati fatti i test qualitativi. La separazione stereo, misurata attraverso il mio ricevitore FM in casa, è venuto fuori come 52db. Che è meglio di più. Il rapporto segnale / rumore era oltre le mie capacità di misurazione, che superare fuori a 82dB! Che è meglio di qualsiasi cosa si può sentire dalle stazioni commerciali! La distorsione era troppo basso per essere misurato, un risultato di un'accurata bilanciamento della linearità varactor residua con l'effetto di serie capacitanza.
Poi è arrivato il test dell'orecchio! Ho collegato il mio lettore CD, il trasmettitore, il ricevitore FM, l'amplificatore e gli altoparlanti, in modo da poter commutare il suono avanti e indietro tra il segnale originale del CD e il segnale che passa attraverso il trasmettitore, a pochi metri d'aria (il la radiazione dalle bobine del filtro passa basso è molto più che sufficiente per questa distanza) e il ricevitore. Ho suonato un CD di Roby Lakatos, il re dei violinisti zingari, che mi piace molto e che è ottimo per i test grazie al suo suono nitido, pulito e pieno. Sono rimasto molto colpito dal fatto di poter passare avanti e indietro tra il segnale originale e quello trasmesso, senza rilevare alcuna differenza a orecchio! Quindi sono felice di dire che questo trasmettitore preserva la piena qualità udibile di un segnale CD di prim'ordine! La separazione stereo meno che perfetta non è affatto un problema, perché nessun ascoltatore, anche in modalità critica, può discernere tra una separazione di 50 dB e una separazione perfetta!
Il quarto modulo: Per essere fatto!
Quello che manca per completare questo trasmettitore è un quarto modulo, piuttosto semplice, che dovrebbe attuare le seguenti funzioni:
1) Un convertitore DC-DC ad accettare l'ingresso nominale 13.8V e produrre +/- 15V per le schede audio e di eccitazione. Questo potrebbe essere un input standard 12V, insieme costituito fabbrica, o un circuito casalingo.
2) Un circuito di controllo della potenza. Si dovrebbe leggere il segnale di potenza erogata in uscita dal sensore SWR / potenza sulla scheda di amplificazione, confrontarlo con l'impostazione di un potenziometro sul pannello frontale, e regolare un regolatore di passaggio alimentando le ultime due tappe del eccitatore in modo da impostare l'uscita potenza al valore desiderato. Inoltre. questo circuito deve implementare funzioni di protezione: Si dovrebbe ridurre la potenza se il segnale SWR supera un certo valore, se la temperatura del dissipatore è troppo alta (sarebbero necessari un termistore o altro sensore di temperatura), e dovrebbe interrompere l'alimentazione del tutto se il PLL diventa sbloccato, come indicato dal relativo segnale proveniente dal eccitatore. L'alimentazione deve essere regolata verso il basso veloce e backup lentamente, in modo da avere la migliore protezione.
3) Opzionalmente la deviazione potrebbe essere monitorato, suona un segnale di allarme acustico o addirittura tagliare il potere se la deviazione consentita viene superata.
Forse un giorno ho la motivazione per costruire questo quarto modulo, e metterli tutti in una scatola. Se / quando lo faccio, finirò questa pagina web con le informazioni su quel modulo, e una foto del trasmettitore completato!
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