Маломощный стереопередатчик.

Иногда возникает необходимость прослушать какую-либо аудиопрограмму без соединения проводами - подчас это неудобно, да и не всегда возможно из-за различия в разъёмах (очень часто их вообще нет) и уровнях сигналов. А лично я использую эту штуку в качестве беспроводных наушников при просмотре ТВ-ящика в позднее время. В качестве радиоприёмного устройства можно применить мобильник или MP3 плеер с приёмником или любой карманный приёмничек с наушниками.

Схема стерео-передатчика показана на схеме. Это маломощный УКВ ЧМ передатчик, работающий в системе стереовещания с пилот-сигналом (стандарт CCIR). В нашей стране радиовещание по этой системе осуществляется в диапазоне частот 87,5...108 МГц.

Основа передатчика – специализированная микросхема стереокодера BA1404, также имеющая в своём составе генератор ВЧ несущей на нужный диапазон частот. Микросхема включена почти по стандартной схеме (даташит здесь). Как показала практика, следует уделять значительное внимание предварительной фильтрации входных сигналов с целью исключения проникновения на вход микросхемы звуковых сигналов с частотой выше 15КГц, которые, усиливаясь дополнительно в микросхеме, проникают на выход и создают помехи пилот-тону (19КГц), что приводит к сбоям в работе стереодекодера приёмника и соответственно - помехам и шумам в сигнале. Для такой простой конструкции оказалось достаточно пассивного ФНЧ на входе. Тем же, кто захочет насладиться музыкой в более достойном качестве, я бы рекомендовал применить на входе активные ФНЧ на ОУ с частотой среза 15КГц,а также ФНЧ на 50КГц перед модулятором для исключения проникновения в тракт гармоник пилот-тона, который в данной микросхеме формируется из сигнала кварцевого генератора 38КГц и затем делится триггером на два. В результете сигнал пилот-тона имеет форму меандра и "обогащён" высшими гармониками, которые и проявляются в виде шумов.

Выходной ВЧ сигнал микросхемы очень мал и его недостаточно бывает даже при применении длинных антенн для озвучивания всей квартиры. Поэтому был применён дополнительный усилитель мощности на MMIC MAR8sm, имеющий на частоте 100МГц усиление 32дб и обеспечивающей на нагрузке 50 Ом до двадцати-тридцати милливатт мощности, что позволяет отказаться от применения длинных неэстетичных антенн для столь мелкого устройства. (Об изготовлении компактной и достаточно эффективной антенны - ниже).

Обычно данную микросхему питают от простейшего параметрического стабилизатора на одном стабилитроне - потребление тока позволяет это делать, но такая схема не обладает высоким коэффициентом стабилизации и при изменении входного напряжения выходное напряжение может меняться в небольших пределах. На работу собственно кодера это никак повлиять не может, но зато сильно влияет на частоту генерации ВЧ генератора. Для исключения ухода частоты из-за влияния питающего напряжения был применён интегральный стабилизатор LD1117-3.3, на напряжение 3.3 вольта, который в свою очередь питается от пятивольтового стабилизатора на микросхеме LM7805. Необходимость наличия пятивольтового источника обусловлена необходимостью питания MMIC стабилизированным напряжением и заодно позволило применять в качестве источника питания любые сетевые адаптеры в выходным напряженим 8-15 вольт. Кстати, для данного случая идеально подошёл миниатюрный зарядник от мобильника...

Изготовление устройства следует начать с печатной платы. Если кому-то хочется сэкономить время, то скачиваем вот здесь файл в формате Sprint-Layout 4.0. и затем при помощи Лазерно_Утюжной Технологии (ЛУТ) делаем вот такую плату:

Плата изготовлена из двухстороннего фольгированного стаклотекстолита толщиной 2.5мм. При этом нижняя поверхность платы выполняет функции экрана, а сама плата одновременно является основой корпуса. При желании устройство можно сделать ещё более малогабаритным, но поверьте - совсем маленькой коробочкой пользоваться очень неудобно. Даже вставленный в неё аудиоштеккер с проводом перевешивает и всё устройство постоянно падает с телевизора. Поэтому плата достаточно велика и на ней много свободного места, которое можно использовать по вашему усмотрению - можно приклеить туда некий груз для придания устойчивости корпусу, а можно собрать на этом месте дополнительный усилитель мощности...

Затем устанавливаем на место все детали, проверяем и настраиваем схему. Правильно собранная схема обычно начинает работать сразу, достаточно лишь вогнать генератор в нужный диапазон частот.

Немного о деталях: все детали - smd. (ну или почти все...) Не обозначенные на схеме конденсаторы С3 и С11 - керамические на 2.2мкФ. Катушка L1 намотана посеребрённым проводом диаметром 0.8мм на оправке 3мм и содержит 7 витков. Подстроечный конденсатор контура - 4-15 пФ. Катушки L2 и L3 представляют собой стандартные smd индуктивности (индуктивности, а не дроссели!) на 1мкГн. Электролитические конденсаторы по питанию - танталовые (желтые "кирпичики") Стабилизатор 7805 - в корпусе ТО252АА (DPAK), а LD1117 - в корпусе SOT-223. А разъём под печатный монтаж для audiojack 3.5mm stereo выдран из старого CD ROMа. Вот собственно и всё... В результате у вас должно получиться что-то наподобие вот такого:

Потом плату моем от флюса, а витки катушки следует закрепить каплей термоклея или парафина во избежание появления микрофонного эффекта.

Затем вырезаем из такого же текстолита две полоски размером 85x20мм - это будут передняя и задняя панели корпуса. В задней сверлим ответстия под коаксиальный разъём антенны, для НЧ входа и для питающего разъёма, который приклеен и припаян к панели, а в передней устанавливаем в маленьком отверстии светодиод и рядом токоограничительный резистор для него (на схеме не показаны).

Так как применённый коаксиальный разъём рассчитан на поверхностный печатный монтаж (см фото) и припаивается к внешней стороне задней стенки, то возникает необходимость соединения обоих сторон фольгированного текстолита. Это делается в возможно большем числе точек при помощи проволочных перемычек. Панели припаиваются встык к основной плате и тщательно пропаиваются с обеих сторон. В результате имеем вот такую конструкцию: (см. фото) Это практически уже готовое к эксплуатации изделие, осталось только сделать из тонкого дюраля или жести П-образную крышку и покрасить всё в нужный вам цвет. Перед покраской следует залепить все разъёмы и глазок светодиода кусочками изоленты... Ну и изготовить антенну, разумеется.

Для подключения и изготовления антенны мною был выбран миниатюрный коаксиальный разъём, показанный на фото. Можно применить и другие, важно лишь, чтобы разъём имел Г-образную форму. Это позволяет сделать саму антенну более удобной в эксплуатации...

Теперь немного теории: для эффективного излучения ЭМ колебаний длина антенны должна быть не менее половины длины волны, то есть для частоты 100МГц - полтора метра. Вертикальные антенны могут использовать в качестве "противовеса" корпус устройства, то есть их длину можно, пусть с некоторой потерей эффективности из-за ненастроенной "земли" , уменьшить до 75см. Но всё равно такая антенна смотрелась бы очень странно на коробочке размером 8 на 8см. Любоё уменьшение физических размеров антенны ведёт к снижению эффективности плюс к рассогласованию антенны с выходным каскадом передатчика, а это снова потери... Но выход есть и давно известен - спиральная антенна поперечного излучения (бывает и продольного, но это совсем другая песня). В такой антенне возможно уменьшение физической длины антенны при сохранении длины электрической, что позволяет получить настроенную на нужную частоту антенну, имеющую сравнительно небольшие габариты. А практически это выглядит так:

Для изготовления антенны берём использованный стержень от шариковой ручки, тот что потолще - на 4мм.. Удаляем пишущий узел, а сбоку сквозь проколотое отверстие пропускаем провод (ПЭЛ 0.31) и вытягиваем его наружу - тут будет припаян разъём. Стержень туго натягиваем на предварительно подогретый разъём и припаиваем провод в центральному штырю разъёма. Затем наматываем провод на стержень таким образом, как показано на фото. При этом первые 20 витков мотаем виток к витку, затем - более-менее равномерно с шагом. Всего надо намотать 120 витков. При этом такое количество выбрано вовсе не "от балды" а получено экспериментально в процессе кропотливой подгонки при помощи ИЧХметра и измерительного моста. Процесс запечатлён на фото. Данное количество витков соответствует частоте настройки 90МГц. Если в вашем регионе эти частоты заняты вещалками, то следует уменьшить число витков для повышения резонансной частоты.

 Например, для частоты 108МГц число витков следует уменьшить до 105. Как видно на фото, полоса частот антенны достаточно узкая - всего 6МГц, поэтому настройке надо уделять повышенное внимание. Если АЧХметр недоступен, то можно произвести настройку по индикатору поля. В самом крайнем случае - изготовить по данным мною рекомендациям один-к-одному. Антенну можно оставить как есть, лишь покрыть тонким слоем лака для фиксации фитков провода,а можно покрасить краской или затянуть в термоусадочную трубку. Следует помнить, что и при покраске и особенно при утяжке термоусадкой частота настройки антенны понижается вследствие изменения диэлектрической проницаемости окружающего материала, поэтому стоит предусмотреть возможность вытянуть и обкусить несколько витков провода для повышения частоты настройки. Ну или заранее намотать меньшее число витков. Так, экспериментально выяснено, что при покраске антенны нитрокраской из аэрозольного баллончика, частота настройки уходит вниз на 4-5 МГц, а при утяжке термоусадкой - почти на 10.

При испытаниях изготовленная антенна показала следующие результаты - при собственной длине в 130мм она всего лишь вдвое уступала полноразмерной антенне длиной 75см и почти втрое превосходила телескопическую антенну длиной 30см. Измерения производились индикатором поля на расстоянии 5 метров от передатчика.

На фото - устройство в процессе эксплуатации. При окончательной наладке следует обратить внимание на изготовление блока питания или на подбор готового. С некоторыми блоками питания возможно возникновение трудноустранимого фона переменного тока. Причём это возможно даже в случае использования импульсного БП, например зарядки от мобильника. Этот фон носит название мультипликативного и возникает не от плохого сглаживания пульсаций, а из-за периодического, с частотой сети, изменения характеристик заземления, вызванного наличием в БП диодного выпрямителя. Для борьбы с этим явлением следует выбирать такой блок питания, где трансформатор имеет электростатический экран между сетевой и вторичной обмотками, а диоды обязательно должны быть шунтированы керамическими конденсаторами небольшой ёмкости. В случае импульсного БП диоды сетевого выпрямителя также должны шунтироваться ёмкостями. Соблюдение всех этих рекомендаций позволит снизить уровень фона до очень низких величин.

UA1ZH