За перевод благодарим:

rakov


maddog





Форум http://vrtp.ru/index.php?act=ST&f=53&t=13909



Катушки L1 L2 L3 намотаны на ферритовых стержнях от контуров FM заводских приемниках либо на отечественных ферритах марки 30 либо 50 диаметром 3-4мм содержат по 5, 4, 10 витков соответственно.
Изготовление кварцованного передатчика является логическим
продолжением серии наших FM жучков. Мы уже изготовили много простых
передатчиков, (без применения кварца) и показали, как частота и
мощность передатчика зависят от многих факторов, таких как напряжение
питания и правильности исполнения конструкции. Частота генератора
завистит от напряжения питания, что является недостатком простых
конструкций. Мы спроектировали передатчики, способные передавать
сигнал до 100 метров (Муравей), до 400 метров (Амеба), до 800 метров
(Путешественник), до 1 км (Ультима) и другие с дальностью 100м-1км.
Даже при том, что эти схемы не были кварцованными, они были довольно
стабильны, и могли передавать на FM диапазоне или за его пределами.

Для этого надо было изменить витки катушки или емкость конденсатора в
генераторе и частоту можно было установить на любое место диапазона
приема. Как только они были настроены, частота оставалась удивительно
стабильной, при неизменном напряжении питания. Поскольку напряжение
батареи при разряде падало, частота действительно немного
перемещалась. Хотя это изменение было очень маленьким, изменение было
заметно в некоторых случаях применения передатчиков, таких как
длительный мониторинг охранных систем и т.д.




В этих случаях важно, что передатчик не дрейфует по частоте ВООБЩЕ,
так что связь между передатчиком и приемником может быть поддержана
долгое время..
Единственный способ достигнуть этого состоит в том, чтобы иметь
довольно стабильный генератор - тот, который независим от напряжения
питания. Проектирование такой схемы не является легкой задачей, и мы
предприняли множество попыток, что б заставить это работать должным
образом. Наконец мы придумали подходящий проект, и мы назвали его
Стабилизированный кварцем радиомикрофон или Кварцованный радимикрофон
для краткости. Во время нашего проектирования у нас было две главных
проблемы для преодоления. Подбор дешевого кварца, который позволит
получить частоту на 88-108 МГц и получение аудио хорошего качества.
Когда аудио сигнал поступает на кварц, он должен "дергать частоту
генератора - именно поэтому этот процесс называют частотной
модуляцией. Другими словами он должен сдвигать частоту генератора
несмотря на жестко фиксированную частоту кварца, при этом, переданный
аудио сигнал получится искаженным.
Это - одна из главных проблем с кварцевым генератором, и чтоб решить
это, мы поместили кварц в цепи эмиттера. В этой позиции он позволяет
аудио быть поданным на базу транзистора генератора, так, чтоб оно могло
взаимодействовать с несущей на 90 МГц несущая - частота генерируемая
генератором) без заметных искажений.
Другая проблема изготовления схемы на 88 - 108 МГц, это отсутствие
кварцев способных обеспечить работу в данном диапазоне
непосредственно. Большинство (дешевые) работают приблизительно от 8
МГц до 10 МГц. Это называют их основной частотой, если мы хотим, чтобы
передатчик работал на 88-108 МГц , мы должны использовать гармонику
кварца.
В этом режиме кристалл с основной частотой скажем 10 МГц можно
поместить в схеме, которая разработана, чтобы генерировать на более
высокой частоте - скажем 30 МГц. Другими словами компоненты схемы
вокруг кварца хотят работать на 30 МГц, кварц просто поддерживает их
работу ТОЧНО на этой частоте.
Теоретически вы можете применить, кварц на 10 МГц, чтобы работать
схеме на 90 МГц, но кварц будет управлять схемой каждый девятый
цикл, и это не обеспечивает очень жесткий контроль. Намного лучше
использовать кварц на одной из его более низких гармоник, где контроль
намного более силен. как правило, при использовании более высокой
гармоники кварц получает меньше возможности стабилизировать частоту.
Наиболее часто применяют 3-ю гармонику(например кристалл на 10 МГц,
работающий в схеме на 30 МГц) и 5-ю (кристалл на 10 МГц, работающий
в схеме на 50 МГц). Мы решили использовать кварц на 3-й гармонике и
применить каскад, называемый утроителем, что б получить финальную
частоту 90 МГц.

КВАРЦ
Кварц, который мы использовали, является устройством на 10 МГц, в то
время как компоненты в каскаде генератора были выбраны так, чтобы
настроенная схема работала на 30 МГц.
Принцип работы кварца - изменение его емкости в такт с поданной на
него частотой.
Единственной проблемой с определением частоты кварца является то, что
некоторые маркированны значением их 3-й гармоники, в то время как
другие их основной частотой. Например, кварцы на 27 МГц для раций
диапазона СВ, игрушек дистанционного управления и Уоки-токи имеют
основную частоту около 9МГц а на корпусе маркируют 3-ю гармонику, в то
время как компьютерные кварцы обычно маркируют основной частотой.
Кварцованные схемы основаны на резком изменении емкости, чтобы
создать цепь обратной связи или изменении усиления каскада, как в
нашем случае
В нашей схеме кварц помещен между эмиттерами двух каскадов и имеет
параллельный конденсатор 27p , чтобы увеличить его емкость так, чтобы
у сигнала, возвращающегося из Q4, имел достаточный уровень для Q3.
Кварц предпочитает работать на его основной частоте (10 МГц) и даже
при том, что Q4 возбуждает его на 90 МГц, он реагирует только на
каждый девятый импульс сигнала и посылает сигнал на Q3 потоком 10 МГц.
Каскад генератора (состоящий из Q3, 3-47пФ воздушного конденсатора,
керамики на 120пФ и 6-и витковой катушки на ферритовом сердечнике)
работает на 30 МГц, и он получает импульс сигнала каждый третий цикл,
что б поддержать частоту точно 30 МГц.
Выход генератора на 30 МГц связана с Q4 через конденсатор на 47пФ,
контур в цепи коллектора настроен на 90 МГц. Это означает, что
импульс сигнала от Q3 появляется каждый третий цикл Q4, чтоб
поддержать его работу точно на 90 МГц. Таким образом мы получили
умножение частоты кварца на 9, вначале выделили 3-ю гармонику, а
затем применили утроитель частоты. Утроитель отделен от антенны
буфером - Q5, так что антенна никак не влияет на работу утроителя.
Последний каскад также способствует повышению мощности выходного
сигнала.
Кварцованный передатчик можно носить на теле или свободно перемещать
его, не влияя на частоту.
Как мы упомянули во многих наших предыдущих статьях, человеческое тело
имеет влияние на любой передатчик, поскольку в основном состоит из
воды, и поэтому радиоволны хорошо поглощаются телом. Это
подтверждается в микроволновой печи - помещенная в нее вода поглощает
волны магнетрона и поэтому нагревается.

Тот же самый эффект наблюдается с радиоволнами антенны передатчика,
приближенной к телу. Человеческая масса имеет эффект нагрузки на
антенну и имеет тенденцию расстраивать управляемый напряжением
передатчик.
С кварцованным устройством не происходит дрейф частоты, поскольку
кристалл держит частоту жестко, однако поглотительный эффект не может
быть устранен - единственное решение, это обеспечить дополнительную
выходную мощность, чтобы преодолеть его.
У меня было обсуждение с Робертом, продавцом от компании, которая
продает передатчики из США. Оказалось, он не имеет представления о
подобном явлении и наооборот, сказал, что тело действует как часть
антенны и улучшает работу передатчика. Это не верно. Тело действует
как часть антенны, если вы держите передатчик так, что антенна
находится в свободном пространстве. Но если вы будете рядом с
передатчиком, тело поглощает энергию и не является частью антенны,
т.к. вы не касаетесь "земли" схемы.
Мы сравнили наш передатчик с промышленным, для которого была заявлена
дальность 100м. Так вот, промышленный выдал всего лишь 15-20м, в то
время как наш переносной вещал на 100 метров через стены и здания! Это
будет лучший передатчик, который Вы когда-либо видели. Теперь назад к
теме:

КОНСТРУКЦИЯ
Прежде, чем начать этот проект у Вас должен быть необходимый опыт по
сборке и пайке таких схем. В конце концов. это - один из наших
наиболее сложных проектов, и Вы должны начать кое с чего простого,
если Вы хотите получить максимальное понимание.
Я не хочу описывать скучные детали процесса изготовления. Я уже
раскрыл их в предыдущих статьях.
Если Вы уже не построили по крайней мере три из наших более простых
моделей, я бы советовал их изучить в нашей публикации "14 FM Bugs."

Во всех наших проектах положение каждого элемента отмечено на
поверхности платы.
При изготовлении ВЧ устройств нужно стараться делать выводы как можно
короче и располагать их не слишком далеко друг от друга.
При этом полу
На 100 МГц, вывод любого компонента становится катушкой индуктивности
и изменит работу схемы. Это относится к транзисторам, конденсаторам и
катушкам, если они размещены высоко над платой.
Часто схему собирают на макетных платах и говорят, что не работает,
причина кроется в длинных, в сравнении с печатной платой, соединяющих
проводниках. Длинные проводники воспринимаются как индуктивности и
влияют на работу схемы, особенно резонансных частей.
Не стоит заменять компоненты на другие, если вы не знаете наверняка,
что это подойдет.
Далее авторы убеждают, что лучше купить у них комплект деталей, что б
не возникало проблем. Т.к. многие поставившие свои детали названивают
им, и надоедают тупыми вопросами, что их, естественно, напрягает.
Поэтому, не лепите в схему всякое барахло, что найдете в ящике с хламом
и все будет ОК.


РАЗВЯЗЫВАЮЩИЙ КОНДЕНСТОР на 100n
В предыдущих статьях мы уже говорили о том, что все проводники на печатной плате являются, по сути, катушками индуктивности между различными каскадами. С ростом частоты каскада, длина проводников оказывает все большее влияние на работу схемы.
В высокочастотном генераторе или выходном каскаде, длинная шина питания оказывает неблагоприятные влияние. Когда Вы включаете электрочайник или электрорадиатор свет немного тускнеет.
Мы не можем лишить караван запасов (прим. переводчика: похоже, какая-то пендосовская поговорка), но в схеме передатчика конденсаторы устанавливаются между положительной и отрицательной шинами питания для зажатия. Эти конденсаторы действуют в ограниченном участке схемы и их необходимо размещать по возможности ближе к компонентам схемы, которым они призваны содействовать.
Вот почему нам необходимо иметь несколько конденсаторов вдоль шины питания, поскольку каждый их них действует на небольшом участке схемы. Эти конденсаторы называются развязывающими конденсаторами, и они предотвращают возникновения ВЧ наводок по питанию расстраивающих элементы схемы. Колебания сигнала поглощаются конденсатором (т.к. время заряда конденсатора значительно больше периода одного цикла) который заряжается и разряжается.
Конденсатор 22n параллельно батарее также предназначен для зажатия по питанию. Выходной каскад решительно «притягивает» шины питания друг к другу и «отталкивает» их при формировании выходного сигнала. Если это допустить выходной сигнал будет снижен по амплитуде. Это все равно, что прыгать и пытаться достать потолок, стоя на мини-трамплине. Ваши стопы будут давить вниз, и когда Вы попытаетесь пригнуть, высота Вашего прыжка будет очень небольшой. Конденсатор 22n предотвращает это сжатие/растяжение шины питания, используя значительное время для заряда/разряда, тем самым поддерживая питание стабильным.
Конденсатор 100n и резистор 1k во входном каскаде формируют развязывающий фильтр, предотвращающий помехи во входном каскаде, напоминающие шум работающего мотора. Этот шум возникает в результате усиления звука чередующимися каскадами, что приводит к возникновению низкочастотных колебаний в шине питания (прим. переводчика: вероятно, имеется виду паразитная ОС).
Это колебание затем передается на входной каскад, где оно затем еще раз усиливается. В результате мы можем получить неконтролируемый свист или звук типа "буп-буп", похожий на звук моторной лодки.
Резистор 1k вместе с конденсатором 100n снижают такие колебания таким образом, что шум обратной связи не возникает. На практике емкость конденсатора лучше брать как можно больше и если 100n не достаточно, то можно использовать, скажем, 10u тантал.
Отключение микрофона приводит к изменению характеристик входного каскада и может послужить причиной возникновения звука моторной лодки, поэтому не отключайте его и не надейтесь получить тишину, исключив микрофон.
Нестабильность во входном каскаде может быть вызвана также недостаточной величиной сопротивления резистора микрофона. При возникновении нестабильности попробуйте его увеличить.

ЧТОБ ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ НЕ РАБОТЕТ
Если схема не работает, прежде всего, проверьте, правильно ли Вы впаяли детали. Лучше всего попросить это сделать кого-то другого, поскольку Вам будет сложно проверять Вашу собственную работу.
Затем проверьте, нет ли соплей, особенно вокруг концов катушек, где эмаль мешает нормальной пайке медного провода.
Затем проверьте напряжение питания батареи и исправен ли выключатель. Это можно сделать измерив напряжение на схеме когда выключатель включен. Иногда флюс на контактах выключателя может вызвать его неисправность при пайке.
Схема очень напоминает предыдущие проекты, которые Вы уже собирали такие как Амеба, VOX, Ультима и в тех статьях Вы могли бы найти много полезного. Первый транзистор имеет усиление порядка 20 (соотношение резистора на 10k /и 470R) и усиливает звуковой сигнал. Второй транзистор обеспечивает дополнительное усиление для передачи сигнала в каскад генератора.
Необходимо иметь 2-ух каскадный усилитель для того чтобы получить необходимый уровень усиления поскольку необходимо иметь высокий уровень звукового сигнала чтобы «накачать» его в схему с кварцевой стабилизацией. Третий транзистор – это генератор 30MHz, в то время как четвертый и пятый транзистор работают на частоте 90MHz.

Для настройки схемы Вам потребуется ВЧ вольтметр* (прим. переводчика: точнее какая-то из предыдущих конструкций, смысл которой показывать относительное максимальное значение ВЧ) и индикатор напряженности поля.
Сначала подайте питание на схему и настройтесь на соответствующий диапазон, чтобы поймать сигнал. Свист акустической завязки скажет о том, что схема работает. Если сигнала нет, то ошибка может быть в разных местах. Для того чтобы отсечь возможную неисправность и локализовать ошибку, Вам потребуется ВЧ вольтметр*. Поместите его к коллектору третьего транзистора чтобы считать показания. Если их нет, то генератор не работает.
Вы также можете проверить коллектор транзистора 90MHz поскольку уровень сигнала частотой 30MHz может быть слишком низким для нормальных показаний.
Каскады на 30MHz и 90MHz должны рассматриваться как единое целое, поскольку сигнал частотой 30MHz проходит через конденсатор 47p и назад через кварц и конденсатор 27p.
Каскад генератора 30MHz очень похож на генераторы в наших предыдущих проектах, с тем лишь отличием, что он заводиться через эмиттер для поддержания постоянной частоты. Можно проверить такие элементы как конденсатор 1n, резистор в эмиттере, элементы колебательного контура и транзистор, заменив их целиком.
Подстроечные конденсаторы легко повредить перегрев их. Об этом, как правило, говорит тот факт, что их становиться тяжело крутить.
Затем Вы можете перейти к каскаду генератора 90MHz и компонентам колебательного контура. Отсоедините конденсатор 10p от коллектора транзистора 90MHz и соедините ВЧ вольтметр к коллектору для определения наличия сигнала.
Если имеются показания, верните компоненты схемы на место, проверьте генератор и переходите к следующему каскаду.
Удалите антенну и подключите на ее место ВЧ вольтметр. Малые показания говорят о том, что транзистор выходного каскада был перегрет при пайке. Если Вы принимаете несущую (без аудио), то причина может быть в каскадах УНЧ или электретном микрофоне.
Чтобы их проверить Вам потребуется небольшой аудиоусилитель или осциллограф. Описание этого этапа настройки было приведено в предыдущих статьях, поэтому смотрите раздел "14 FM Жук."
На этом проверка работоспособности и единственно что еще можно будет сделать это выставить частоту резонанса для того чтобы уложить ее в соответствие с гармониками кварца. Это повысит КПД передатчика.

ВЧ коррекция
Соедините ВЧ индикатор с коллектором каскада 30MHz с помощью триммера добейтесь максимальных показаний.
Затем, соедините ВЧ индикатор с коллектором каскада утроителя 90MHz и с помощью триммера выставьте максимальное значение.
Теперь вы можете проверить результаты настройки, соединив антенну и настроив цифровой радиоприемник на 90MHz. Сверните антенну и поместите приемник на некотором расстоянии от передатчика.
Покрутитесь вокруг частоты 90MHz, изменяя настройки приемника, убедитесь в том, что Вы принимаете сигнал точно на заданной частоте. Если это удалось, то проект можно считать успешно выполненным.

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДРУГИХ КВАРЦЕВ
Выходная частота передатчика может быть любой в этом диапазоне. Все что Вам необходимо сделать – это подобрать соответствующий кварц.
К сожалении. Не так много недорогих кварцев которые способны генерировать частоты в FM диапазоне однако мы нашли 4 которые можно будет использовать. Это кварцы на 10MHz, 12MHz, 16MHz и 24MHz. Другие широкодоступные кварцы дадут частоту выше или ниже нашего диапазона и Вам потребуется либо сканирующий приемник или «перетянутый» приемник для приема сигналов.
Довольно любопытно будет попробовать другие кварцы в этой схеме в примеру кварц 12MHz дал на выходе 96MHz. Первый каскад работал на 48MHz а второй, удвоитель давал 96MHz.
Вы также можете попробовать кварц на 12MHz в режиме третей гармоники (36MHz) и затем утроить в следующем каскаде, чтобы получить 108MHz на выходе, но 108MHz немного высоковато для цифровых приемников.
Если Вы будете использовать кварц отличный от 10MHz, компоненты в первом генераторе будут отличаться для того, чтобы соответствовать выбранной Вами частоте. В таблице ниже даны значения для работы на разных частотах:

Схема, представленная здесь – это только один из вариантов как можно получить высокую частоту с использованием кварца. Есть много других способов, включая, использование кварца на третей гармонике и применением 2-ух удвоителей, что даст 12-кратное увеличение частоты кварца.
Открыты возможности для дальнейшей проектировки, и мы надеемся ознакомиться Вас с ними в ближайшем будущем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Последние, что можно будет сделать - это пометить передатчик в подходящий пластиковый корпус. В магазине радиодеталей можно купить много подходящих корпусов или же можно использовать коробку от ювелирных украшений или коробку из под конфет. Часто можно просто купить «кольцо с бриллиантом в 10 карат» и использовать его красивую коробку (прим. Переводчика: возможно речь идет о названии презерватитвов или это стибанутый пендосовский юмор) за ту же цену что и комплект деталей, поэтому пройдитесь по магазинам, лично мы нашли подходящий корпус в самых неожиданных местах. Я не могу сказать, где именно, потому что этот журнал читает много молодых людей и я не могу употреблять слово презерватив.