Схема радиомикрофона FM диапазона с частотной мо­ду­ля­ци­ей

Как спаять своими руками и непринуждённо настроить маломощный УКВ передатчик?

«- У вас плохое настроение, Мадам?
- Да, знаете ли, сегодня удалось только "рыбку съесть"... »

А тут весна, настроение на подъёме, можно немного расслабиться и поразвлечься.
А как можно поразвлечься, чтобы не похулиганить? Чтоб душа порадовалась, и разуму было приятно...
И поскольку "немного похулиганить" и "мелко напакостить" - в известной степени разные виды деятельности, то кирпичи на рельсы мы накладывать не станем, яйцами с балкона швыряться тоже не станем, отнимать у прохожих пакеты с колбасой, опять же - не станем.
Ну, не наш это праздник Хэллоуин! Вообще не наша тема!

А соберём-ка мы лучше маломощный передатчик FM диапазона, чтоб можно было возрадоваться, словив его на бытовой радиоприёмник, или телефон.

FM-передатчики, они же радиомикрофоны, они же жучки, представленные в литературе и сети, схемотехническим разнообразием не сильно перегружены. В основном они строятся по схеме ёмкостной трёхточки и имеют единственное достоинство в виде располагающей к себе простоты и малого количества элементов.

На рисунке приведена схема генератора, построенного по схеме ёмкостной трёхточки, оптимизированная для получения на нагрузке более-менее стабильного по частоте радио­частотного сигнала максимальной амплитуды.

Верхним подстроечным конденсатором ус­та­нав­ливается необходимая рабочая частота передатчика, два других необходимо долго и муторно поочерёдно подбирать, контролируя амплитуду выходного сигнала, до тех пор, пока эта амплитуда не достигнет максимального значения.

Рис. 1

Антенну к частотозадающему контуру следует подключать только посредством трансформаторной связи, как это показано на Рис.1. Любое другое включение приведёт к существенной нестабильности частоты генератора вследствие влияния на неё изменяющейся ёмкости перемещающегося в пространстве антенного проводка.
Коэффициент трансформации при этом должен выбираться достаточно высоким, что не даёт возможности получить в антенне значительных значений напряжений, а соответственно и мощностей.

Так, ну ладно! Подвергли схему обсуждению и будет.
Пора выдвигать обществу внятную альтернативу.

Поначалу остро захотелось примерить на роль миниатюрного передатчика буржуйскую микросхему МАХ2606. Однако, как толкал земляк девайса о том, что «мелочи решают всё», так же и в моей ситуации - отторжение произошло из-за чрезмерно мелких размеров микросхемы.
Ну, не люблю я эти SOT23 3x3мм... Зоркий Сокол пусть любит, а я - не люблю и не полюблю никогда, как ни выпучивайся.
Да и мощность изделия 10dBm (10мВт) не сильно впечатляет, хотя это и честная характеристика, измеренная на 50-ти омной нагрузке.

Задача перед нами стоит не сказать, что сложная, но весомой народнохозяйственной важности - создать устройство, настраиваемое без шаманства и танцев с бубнами и выдающее в сухом остатке стабильную частоту, не зависящую от изменений напряжения источника питания и колебаний куска провода, называемого в определённых кругах полотном антенны.

Результатом мозговой активности явилась схема, представленная на Рис.2.

Рис.2

Генератор собран на транзисторах Т1 и Т2, находящихся в глубоко любимом мной барьерном режиме.
Работают такие генераторы в широчайшем диапазоне частот, имеют мизерное потребление тока и запускаются с пол тыка практически при любом соотношении частотозадающих цепей.

Частота работы передатчика задаётся колебательным контуром, состоящим из катушки индуктивности L1 и ёмкости, включающей в себя ёмкость конденсатора С4, ёмкость встречно включённых варикапов, а так же паразитные ёмкости монтажа и транзисторов.
При приведённых на схеме номиналах элементов частота колебаний соответствует нижней границе FM диапазона - 87МГц.

Точное значение частоты работы радиомикрофона устанавливается при помощи подстроечного (по желанию переменного) резистора R2.

Двухзатворный транзистор Т3 подразумевался как выходной каскодный усилитель, осуществляющий помимо усиления сигнала, развязку генератора с антенной. Однако эксперименты по подключению-отключению антипаразитного резистора к нижнему затвору транзистора указали на активное участие этого полупроводника в процессе генерации сигнала через паразитную ёмкость затвор-исток (как это происходит в кварцевых генераторах).
В результате данного эффекта удалось вдвое увеличить амплитуду выходного сигнала на нагрузке по отношению к варианту с включённым антипаразитным резистором.

Китайские полосатые дроссельки L2, L3 призваны осуществить простейшее согласование выходного каскада радиомикрофона с низкоомным сопротивлением антенны.

Интегральный стабилизатор VR1 необходим для поддержания стабильности частоты колебаний передатчика при изменении напряжения источника питания. Он может выбираться из широкой номенклатуры подобных изделий, исходя из выходного напряжения 5-6В.
При желании запитать жучка от батарейки - желательно эту микросхему выбрать из числа малопотребляющих (с низким значением собственного потребления) и с низким уровнем падения напряжения между входом и выходом.

Параметры получившегося передающего устройства:
Потребление тока от источника питания - 8-10мА,
Амплитудное значение переменного напряжения на 50-ти омной нагрузке - ±1,6В,
Амплитудное значение переменного напряжения на 80-см куске провода (четверть волны) - ±3В.
Выходная мощность радиомикрофона, измеренная на 50-ти омной нагрузке - 26мВт.

И что нам делать с такой, казалось бы, заурядной мощностью?

Нормальная честная мощность! Позволит наполнить звуками песен как собственную светлицу, так и хаты близлежащих соседей, а в условиях полевой страды передать сигнал SOS на несколько сотен метров.

Если работа радиожучка предполагается с укороченными антеннами, то L2, L3 заменяются одним дроссельком удвоенного номинала, а проводник антенны вместе с С8 подключаются к стоку транзистора Т3.
А если очень настойчиво захочется похулиганить по-серьёзному, то полученное передающее устройство с лёгкостью раскачает достаточно мощный двухкаскадный усилитель. Методика расчёта подобных усилителей приведена на страницах   ссылка на страницу 1  и   ссылка на страницу 2 .

Настройка схемы сводится к подбору конденсатора С4 для попадания в интересующий нас частотный диапазон.