Александр и Илья Зохрэ г. Минск Республика Беларусь Январь 2008
Здесь я покажу идеи которые 60 лет применяются в ВОЕННОЙ аппаратуре, - еще со времен ламповой техники, но успешно забыты большинством любителей и гражданских изобретателей. Для реализации наиболее эффективных из них возможно потребуется доступ к токарному станочку и химическому кабинету коледжа. Но зато, вы не пожалеете. СТАТЬЯ БУДЕТ РАЗВИВАТЬСЯ.
Как уже отмечалось на форуме, при конструировании микроскопических раций по принципу ТРАНСИВЕРОВ СВЧ диапазона (размерами с батарейку "Крона" и меньше) необходимо обеспечить несколько важных решений: 1. Простота схемы 2. Компенсацию ухода частоты при переключении на передачу. 3. Высокую чувствительность при простоте настройки, - т.к. микро плату трудно настраивать. 4. Механическую легкость комутации на передачу. РАССМОТРИМ ТРИ ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ: 0. Наиболее очевидный и самый трудный в реализации такого микро-устройства,- вариант со сдвоенной переключающей кнопкой, показанный на этой схеме:
Особых пояснений схема не трбует. Отдельные цепи передачи и приема просто комутируются кнопкой. Схема показана в положении приема. Такая схема в принципе, при определенном искустве практической реализации обладает очень хорошими параметрами. А главное, - НЕ СОЕДРЖИТ НИЧЕГО ЛИШНЕГО! При заманчивой простате и очевидной беспроблемной настройке, чреват коварными сюрпризами МОНТАЖА. Так как применяемая кнопка, ее емкость и индуктивность должны быть очень мала. Так же, - придется сильно потрудится с микроскописеской точностью разводки СВЧ цепей на печатной плате. Тримеера необходимо соединять с элементами кнопки очень короткими линиями. НЕКОТОРЫМИ ОСОБЕННОСТЯМИ схемы является рамка L1 вместо антенны и диод в цепи эмитера, - что соответствует нашему с сыном "фирменному приему" . Обычно там ставят резистор 50-200 ом.
1. С электронной системой компенсации ухода частоты передачи относительно приема: Всем указанным требованиям на мой взгляд лучше всего соответствует трансивер на базе Сверх Регенератора (СР), совмещенный с АЧМ- модулятором.
СР великолепно принимают АЧМ модуляцию. Пожалуй даже лучше чем АМ. Уступает ей наверное только ШИМ. Превратить практически любой СР в АЧМ передатчик не представляет особого труда, - просто увеличением питающего тока. Однако, при этом из-за изменения емкостей триода наблюдаются значительные уходы частоты каскада, - что снижает дальность, - иногда вплоть до 20 метров (китайские игрушки). В тоже время, хорошо настоенная на частоту рация с мошностью порядка 20 мВт и СР чувствительностью порядка 1..5 мкВ на частотах порядка 433...3000 мГц, легко покрывает до 2 кМ по прямой видимости, и до 300 м в городе.
Нами уже расматривались несколько оригинальных (авторских) решений такого трансивера. Здесь будет показано одно из БАЗОВЫХ решений, которое при своей очевидной простоте, долгое время было малоизвестно и использовалось для специальных целей...
Речь идет о простейшей схеме ИНДУКТИВНОЙ трехточки, с КАСКОДНЫМ включением модулятора на триодах разной проволимости, и сидящим на земле СВЧ контуром. Последнее (все СВЧ цепи на земле), - значительно стабилизирует схему, и позволяет избавится от НЕНАВИСТНОГО ДРОССЕЛЯ, - свойственного большинству СР. Отсутствие дросселя делает запуск каскада в режиме ПЕРЕДАЧИ, - мягким и особенно устойчивым.
Управление авто-компенсацией ухода частоты, производится одним комутационным диодом CD1. Первоначально диод заперт, так как ток через него не течет. Имея малую емкость и включенный через еще меньшую емкость двух последовательных конденсаторов, диод и его цепи практически не влияет на настройку контура образованного линией (полоском) L1 и триммером подключенным к ее горячему концу (0.4...4 пФ). В режиме передачи при нажатой кнопке, диод открывается протикающим током, и подключает подстроечный триммер (1..5 пФ), - с помощью которого устраняется повышение частоты каскада в режиме передачи.
В остальном, схема должна быть хорошо понятна тем, кто читает наши с сыном статьи и раньше. СВЧ генератор возбуждается потому что его эмитер подключен к части контура, - чуть правее подключения антенны. Связь с антенной для усттранения влияния рук лучше сделать ИНДУКТИВНОЙ, устранив отвод для антенны вообще, и просто проложив провод антенны вблизи полоска, - регулируя его растояние.
Часто суперизации определяется шунтирующим конденсатором коллектора и подстроечным резистором в коллекторе СВЧ триода. Этот же конденсатор является БЛАКИРОВОЧНЫМ СВЧ элементом, вероятно может быть значительно увеличен (до 22Н) и должен "расти" прямо от ножки триода!
АЧМ модулятор для упрощения является каскадом непосредственно стабилизируемым полевыми структурами электретного микрофона. Вероятно, для увеличения качества и звуковой чувствительности, можно применить стабилетрон, а микрофон соеденить через конденсатор 0.01 и резистор питания - как в обычном "жучке". Хотя часто это решение вполне удовлетворяет качеством.
Усилитель НЧ - любой, вероятнее всего простейший операционныик или двухкасказный на СМД триодах. Для значительного увеличения громкости и очень значительной экономии тока, лучше УНЧ нагрузить на резистор 1...3К паралельно которому включен пъезоэдектрический наушник (в простейшем случаи мембранная пищалка от настольного будильника и наручных часов). Простейшую мембрану, в крайнем случаи можно просто наклеить из нутри на стенку рации, которую в этом случаи следует сделать очень тонкой и упругой. Для подключения используйте клей "Контактол".
Как видно из схемы, модулятор и УНЧ автоматически отключаются той же кнопкой, которая управляет режимом СВЧ каскада и его резонансными цепями.
МЫ с сыном надеемся, что это наше решение интузиастам понравится и станет протатипом БАЗОВЫХ решений.
Что касатся самой станции, то она была испытана на двух макетах (специальных СВЧ платках с квадратиками для пайки СМД элементов, - читайте предшевствующиенаши статьи). Показала неплохие результаты, - хотя чувствуется простор для усовершенствования и творчества мысли!
Выяснилось, что подключение антенны на частотах выше 800 мГц вообще не требуется, - если контур вынесен за пределы экрана и выполнен ввиде подковки (рамки).
2. Вариант с механической системой компенсации ухода частоты передачи относительно приема:
Для тех для кого аккуратно вырезать и спаять пару металлических пластинок не составляет труда, сын предлагает еще более простую и надежную систему, подсказанную ему мною, но полностью испытанную им самостоятельно на нескольких очень маленьких конструкциях. Принцип понятен из картинки. Используется одна из наших схем с кнопкой и остальными каскадами на логической микросхеме. Хотя это не принципиально. Активным элементом системы компенсации ухода частоты передачи является латунная или алюминиевая пластина.
В данном случаи, система работает так: Над активной частью контура L1 на паралельной плате оське (не показана) закреплено металическое коромысло, - одной стороной (тонкой) давящее на кнопку, а другой стороной которого является широкая пластинка зависающая над контуром на высоте нескольких миллиметров. ОЧЕНЬ Важно обеспечить простое и надежное крепление без люфтов. Причем два крайних положения должны отрабатываться четко. Сначала с помощью триммера обеспечивается настройка основной частоты в режиме приемника. При этом кнопка не нажата, и ближний (по схеме) край латунного коромысла лежит на винте который вывинчен из платы на несколько миллиметров При нажатии кнопки передачи, одновременно с замыканием электронного диода (см. схему) происходит отдаление коромысла. Оно удаляется на максимально возможное расстояние, - удален от винта и контура на 10…12 мм. При этом индуктивность повышается и частота падает. Разность частот приема и передачи, устраняется постепенным вывинчиванием или ввинчиванием винтика, при неизменном триммере. Затем, когда передатчик практически работает на частоте приемника, еще раз немного подстраивают электронный триммер (конденсатор настройки). На картинке так же показан вариант реализации индуктивной связи контура с антенной, - тонкая линия возле контурной рамки.
Механизм может быть еще более оригинальный: Например с использованием алюминиевого стерженька-толкателя кнопки, - более широкая часть которого при нажиме кнопки входит в пространство витой катушки контура. Правда для этого потребуется небольшой часовой токарный станочек или доступ к школьному токарному станку, - что бы выточить две нехитрых детальки и нарезать резьбу. Хотя если честно, то мой сын даже при наличии дома станочка, умудряется от лени, использовать обычные винты, гайки, куски латунной фольги (сворачивает цилиндры). Хотя помоему выточить гораздо проще
Обратите внимание, что широкая часть толкателя свободно перемещается вдоль резбы самого толкателя, - что и обеспечивает точную настройку.
ИНТЕРЕСНО; Если большая часть нарисованной рамки снизу не экранирована, то она сама может выступать в качестве передающей и приемной антенны. Особенно ее качество будет усиливаться на частотах 900 и более мГц.
