FM-передавач

Завдання роботи:

Виготовити і випробувати прототип FM-передавача.

Обладнання:

– макетна плата;

– біполярний npn-транзистор 2n3904;

– резистори опором 750 Ом та 4,7 кОм, 0,25…1 Вт;

– конденсатори ємністю 4,7 пФ, 1 нФ і 22 нФ з робочою напругою 50 В;

– конденсатор змінної ємності 6…30 пФ;

– електретний мікрофон;

– 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;

– FM-радіоприймач;

– джерело звуку;

– діелектрична викрутка.

Основні терміни та поняття

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

Теоретична частина

Рис. 1. Прототип FM-передавача

Радіопередавачем називається електронний пристрій, призначений для формування радіосигналу, що підлягає випромінюванню. Радіопередавач має здатність самостійно генерувати змінний радіочастотний струм, що підводиться до передавальної антени, яка, у свою чергу, випромінює радіохвилі.

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

Рис. 2. Принципова схема FM-передавача

Усі елементи схеми, крім електретного мікрофона MIC1 та антени ANT, утворюють високочастотний генератор за схемою Колпитця, частота якого визначається в основному індуктивністю котушки L1 та ємністю конденсатора VC1, які утворюють паралельний коливний контур. Оскільки конденсатор VC1 є конденсатором змінної ємності, він використовується для регулювання частоти генератора. Частота генератора, на яку він налаштований, називається несучою частотою.

Радіосигнал, що генерується генератором, випромінюється у навколишнє середовище за допомогою антени у вигляді радіохвиль.

Для того, щоб передати звуковий сигнал за допомогою радіохвиль, їх треба промодулювати. У FM-передатчиках 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.

У цій схемі звуковий модулювальний сигнал подається від мікрофона до бази транзистора Q1. При цьому в такт зі звуком змінюються колекторний струм транзистора і ємності його p-n переходів, що викликає відповідні девіації несучої частоти.

На рисунку 3 представлене розміщення виводів для транзисторів 2n3904.

Рис. 3. Розміщення виводів транзисторів 2n3904

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 під макетні плати, одним кінцем з’єднаного з колектором транзистора, і розташовується вертикально.

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-передавача 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 передавача без підключення живлення представлено на рис. 4.
5. Увімкніть джерело звуку, наприклад музику на телефоні або ПК.
6. Розташуйте передавач мікрофоном до джерела звуку.
7. Увімкніть FM-радіоприймач і налаштуйте його на частоту близько 90 МГц (90 FM) так, щоб не відбувалося прийому радіостанцій. Радіоприймач розташуйте динаміком від джерела звуку.
8. Подайте живлення на передавач. За допомогою діелектричної викрутки дуже повільно обертайте ротор конденсатора змінної ємності, намагаючись налаштувати його так, щоб звук відтворився в динаміку приймача. Якщо почуєте хоча б переривчасте відтворення звуку, припиніть налаштування передавача, а замість цього підлаштуйте приймач до чіткого відтворення звуку з якомога меншими фоном і кількістю завад.
9. Якщо з першого разу налаштування не вийшло, повертайтеся до виконання п. 7, змінюючи частоту приймача з кроком не більше 2 МГц, або потроху змінюйте положення ротора конденсатора змінної ємності на передавачі, а за допомогою приймача перевіряйте весь частотний діапазон.

Рис. 4. Приклад зібраного передавача

10. Коли досягнете чіткого відтворення звуку в динаміку приймача, візьміть його і віддаляйтеся разом з ним від передавача, поки відтворення звуку не припиниться. Визначте в такий спосіб радіус дії створеного вами передавача.
11. За бажанням спробуйте збільшити довжину антени до 75 см, що відповідає приблизно 0,25 довжини радіохвиль, які випромінює передавач, і знову визначте радіус дії передавача. Антену при цьому розташовуйте вертикально.

Аналіз даних

1. Дійдіть висновків про роботу і радіус дії створеного вами передавача.
2. Якщо ви виконали п. 11, дійдіть висновків, як і чому вплинула довжина антени на радіус дії передавача.