FM-приймач

Завдання роботи:

виготовити і випробувати прототип FM-приймача.

Обладнання:

– макетна плата;

– біполярний npn-транзистор BC107;

– резистори опором 2,2 кОм, 100 кОм, 150 кОм та 200 кОм, 0,25…1 Вт;

– змінний резистор 50 кОм;

– керамічні конденсатори ємністю 22 пФ, 50 пФ, 100 пФ з робочою напругою 50 В;

– електролітичний конденсатор 10 мкФ;

– конденсатор змінної ємності 6…30 пФ;

– емальований або ізольований монолітний дріт діаметром 0,5 мм (по міді);

– з’єднувальні провідники;

– елемент живлення «Крона», 9 В;

– тримач елементу живлення типу «Крона» (контактний майданчик зі з’єднувальними проводами).

– циліндричне тіло діаметром 4…5 мм;

– аудіоколонки;

– діелектрична викрутка;

– гніздо під штекер аудіоколонок (не обов’язково).

Основні терміни та поняття

ПРИНЦИП РАДІОЗВ’ЯЗКУ. МОДУЛЯЦІЯ І ДЕТЕКТУВАННЯ (ДЕМОДУЛЯЦІЯ) – ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ КЛАСИФІКАЦІЯ РАДІОХВИЛЬ І ОСОБЛИВОСТІ ЇХ ПОШИРЕННЯ – ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ КОЛИВАЛЬНИИ КОНТУР. ВІЛЬНІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ – ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ ВИПРОМІНЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ ВІДКРИТИМ КОЛИВАЛЬНИМ КОНТУРОМ – ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ

Теоретична частина

Рис. 1. Прототип FM-приймача

Радіоприймачем називається пристрій для приймання електромагнітних хвиль радіодіапазону з подальшим приведенням інформації, яку вони несуть, у вигляд, у якому вона може бути використана, зокрема у вигляд звукового мовлення.

Загалом принцип дії радіоприймача полягає в селекції (виборі), підсиленні й перетворенні потрібних для користувача радіосигналів. Електромагнітні хвилі є сумішшю потрібного (корисного) радіосигналу, інших радіосигналів, завад різного походження, що наводять у антені мішанину змінних електричних струмів. Отримані таким чином електричні коливання обробляються (перетворюються, підсилюються, фільтруються і т. п.) для відділення необхідного сигналу від завад. У радіомовних приймачах необхідний сигнал зазвичай відбирається за допомогою коливного контуру, налаштованого на частоту необхідного сигналу (несучу частоту передавача) і з’єднаного з антеною. Потім із сигналу виділяється (детектується) корисна інформація, що придатна для використання: звук, зображення на екрані телевізора, потік цифрових даних, безперервний або дискретний сигнал для керування виконавчим пристроєм (наприклад, телетайпом або рульовою машинкою) тощо.

У радіомовних FM-передавачах, які використовуються на радіостанціях, та приймачах застосовується частотна модуляція. Вона полягає в тому, що несуча частота радіопередавача змінюється в такт зі звуковим сигналом, який треба передати. Така зміна несучої частоти при модуляції радіосигналу називається девіацією частоти.

Для того, щоб виділити звук із радіосигналу, необхідно здійснити його демодуляцію, або детектування.

Принципова схема FM-приймача, прототип якого пропонується виготовити в цій роботі, представлена на рисунку 2.

Рис. 2. Принципова схема FM-приймача

Зазначений тип приймача називається регенеративним. Усі елементи схеми, крім конденсаторів С2, С3 і антени ANT, утворюють високочастотний генератор за схемою Колпитця, який перебуває на порозі збудження коливань. Поріг збудження генератора підлаштовується змінним резистором R2. Котушка L1 та змінний конденсатор VC1 утворюють коливний контур, який через конденсатор С2 з’єднаний з антеною. При налаштуванні коливного контуру за допомогою змінного конденсатора на частоту радіостанції амплітуда радіосигналу в контурі збільшується, і генератор переходить у збуджений стан. Під час девіацій несучої частоти, зумовлених частотною модуляцією по звуковому сигналу, амплітуда коливань у контурі змінюється в такт із девіаціями частоти, а відповідно, і в такт зі звуковим сигналом. Ці зміни амплітуди коливань у контурі призводять до відповідних змін струму емітера транзистора Q1, що, у свою чергу, викликає відповідні зміни напруги на резисторі R1. Отриманий на резисторі R1 сигнал через конденсатор С3 подається до входу аудіоколонок, які містять підсилювач звукової частоти. Високочастотна складова сигналу підсилювачем аудіоколонок не сприймається, тому вони відтворюють лише потрібний звуковий сигнал радіостанції.

На рисунку 3 представлене розміщення виводів для транзистора BC107.

Рис. 3. Розміщення виводів транзисторів ВС107

Котушка L1 безкаркасна, має 5-6 витків, намотаних на оправці (циліндричному тілі) діаметром 4-5 мм емальованим або ізольованим дротом діаметром близько 0,5 мм по міді.

Антена має вигляд з’єднувального проводу або відрізку іншого проводу довжиною близько 75 см, розташованого вертикально і з’єднаного з конденсатором С2 з’єднувальним проводом під макетні плати.

Хід роботи

1. Візьміть циліндричне тіло і намотайте на ньому 5-6 витків емальованим або ізольованим дротом, залишивши 5-10 мм від обох кінців.
2. Очистіть кінці котушки від емалі або ізоляції.
3. Акуратно зніміть котушку з оправки.
4. Складіть на макетній платі прототип FM-приймача відповідно до схеми на рис. 2. Під час складання намагайтеся розміщувати елементи якомога компактніше, за можливості використовуйте отвори на макетній платі для розміщення одразу двох виводів елементів. Для з’єднання виводів елементів замість з’єднувальних проводів під макетні плати використовуйте перемички, виготовлені з того самого дроту, яким була намотана котушка. Приклад зібраного приймача без підключення живлення представлено на рис. 4.

Рис. 4. Приклад зібраної схеми приймача

5. Підключіть до схеми аудіоколонки.
6. Підключіть живлення до схеми приймача (рис. 5).

Рис. 5. Схема приймача з підключеним живленням та входом колонок

7. Підключіть аудіоколонки до мережі, увімкніть їх і встановіть максимальну гучність.
8. Установіть змінний резистор R2 в одне з крайніх положень.
9. За допомогою діелектричної викрутки дуже плавно обертайте ротор змінного конденсатора, намагаючись спіймати якусь радіостанцію. Якщо почуєте хоча б переривчате мовлення радіостанції, припиніть обертати ротор змінного конденсатора і за допомогою резистора R2 підлаштуйте приймач до максимально чіткого відтворення мовлення з якомога меншими фоном і кількістю завад.
10. За цього самого положення змінного резистора за допомогою змінного конденсатора спробуйте вловити мовлення інших радіостанцій. При цьому мовлення інших радіостанцій також підлаштовуйте змінним резистором.
11. Якщо з першого разу налаштування не вийшло, повертайтеся до виконання п. 8, установивши змінний резистор в інше крайнє положення.
12. Спробуйте змінювати номінал резистора R3 на 150 та 200 кОм замість початкового номіналу 100 кОм та номінал конденсатора С1 на 50 та 22 пФ замість початкового номіналу 100 пФ.
13. Під час прийому радіостанцій прослуховуйте їхню назву та частоту і фіксуйте в записнику.
14. Проведіть змагання з колегами на кількість прийнятих радіостанцій за певний проміжок часу.

Аналіз даних

1. Дійдіть висновків про принцип роботи створеного приймача.
2. Самостійно опрацюйте питання, які існують типи приймачів , які вони мають переваги і недоліки.
3. Самостійно опрацюйте питання, які існують типи модуляції звукового сигналу.