Простой радиотелефон VER 2.0

December 27, 2010 by admin Комментировать »

 

Начиная работу над этим радиотелефоном, мной была поставле­на задача создать простую в построении и надежную в работе конст­рукцию. В результате был создан простой и экономичный радиотеле­фон, состоящий из телефон-трубки и базового блока, подключаемого к телефонной линии. Дуплексная связь между ними осуществляется в диапазоне 40…48 МГц на расстоянии до 300 метров в городских условиях, что позволяет настроить радиотелефон с помощью УКВ- приемника, описание которого опубликовано в [4]. Схема отличается крайней простотой и высокой надежностью, не содержит дефицитных деталей, проста в изготовлении и наладке. Данная схема является продолжением предыдущей версии простого радиотелефона [1]. Ос­новное отличие – кварцевая стабилизация частоты и повышенная мощ­ность передающего тракта. Эти доработки позволили создать простей­ший радиотелефон, не уступающий по своим характеристикам неко­торым промышленным изделиям.

Технические характеристики радиотелефона

Радиус действия, м…!…………………………………………… 200…300

Частота приемного и передающего тракта, МГц…………….. 40…48

Разнос по частоте не менее, МГц………………………………………. 3

Чувствительность приемного тракта, мкВ………………………… 3…5

Мощность передающего тракта не более, мВт…………………….. 20

Режим работы………………………………………………… дуплексный

Модуляция……………………………………………………………….. ЧМ

Стабилизация частоты………………………………………… кварцевая

Девиация частоты, кГц………………………………………………….. 10

Модуляция управляющего сигнала………………………………….. AM

Глубина модуляции управляющего сигнала, %…………………… 100

Ток потребления трубки не более, мА……………………………….. 30

Ток потребления базы в дежурном режиме, мА…………………. 6…8

Напряжение питания трубки и базы, В………………………………… 5

Антенна трубки телескопическая, см…………………………… 30…50

Антенна базы телескопическая, см …………………………………. 100

Принцип работы радиотелефона

Алгоритм работы радиотелефона полностью соответствует алго­ритму работы обычного телефона.

Структурные схемы трубки и базы приведены на рис. 1 и рис. 2. В основу работы радиотелефона положен метод прерывания несущей частоты задающего генератора. Принципиальная электрическая схема трубки приведена на рис. 3, а базы – на рис. 4. В дежурном режиме в базе работает только приемник на микросхеме DA1. При поступлении сигнала вызова по телефонной линии срабатывает вызывное устрой­ство в базе на транзисторе VT3, работающее на резонансе пьезоизлу- чателя ЗП.

При включении трубки передатчик на транзисторах VT1 …VT2 из­лучает несущую частоту, которая принимается приемником базы на микросхеме DA1. На наличие несущей частоты реагирует система бес­шумной настройки БШН приемника базы, которая открывает ключ на микросхеме DA2, включая передатчик базы на транзисторах VT1 …VT2. Так происходит занятие телефонной линии. В таком состоянии она нахо­дится, пока включена трубка. В базовом блоке стабилизатором напря­жения передатчика и одновременно индикатором занятой линии служат светодиод VD1 и стабилитрон VD2. Передатчик базы.запитывается пол­ностью от телефонной линии, что упрощает конструкцию радиотелефо­на, делая ее более экономичной.

При передаче информации промодулированный усилителем на мик­росхеме DA2, ВЧ-сигнал от передатчика трубки на транзисторах VT1…VT2 поступает в эфир. Приемник базы на микросхеме DA1 при­нимает его и преобразует в НЧ-сигнал, который через открытый ключ

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема трубки



на микросхеме DA2, выполняющий роль усилителя, поступает в теле­фонную линию. Приемник трубки на микросхеме DA1 принимает ВЧ- сигнал, поступающий от передатчика базы на транзисторах VT1 …VT2, который модулируется напряжением телефонной линии. Такое включе­ние передатчика базы позволило достичь требуемой девиации частоты без дополнительного модулирующего усилителя. Затем обработанный НЧ-сигнал поступает на сдвоенный усилитель на микросхеме DA2. Та­ким образом, система готова работать б дуплексном режиме. Для рабо­ты передатчика и приемника на одну антенну, чтобы при этом сигнал передатчика не влиял на свой приемник, в трубке и базе радиотелефона используются фильтр-пробки С22, L6 и С15, L3 и избирательные конту­ры С14, L3 и С13, L2.

При наборе номера с выхода номеронабирателя трубки на микро­схеме DD1 импульсы набора прерывают несущую частоту передатчика трубки на транзисторах VT1 …VT2 на число раз, соответствующее наби­раемой цифре. Тем самым осуществляется 100% амплитудная модуля­ция управляющего сигнала. Столько же раз при отсутствии несущей частоты реагирует система БШН приемника базы на микросхеме DA1, которая запирает ключ на микросхеме DA2, отключая передатчик базы на транзисторах VT1 …VT2 от телефонной линии. Таким образом, фор­мируются импульсы набора номера. По аналогичному алгоритму проис­ходит сброс телефонной линии, который осуществляется клавишей "#". Повторный набор номера осуществляется клавишей "*"

Настройка радиотелефона

Настройка передатчика трубки сводится к настройке контура L5, С23 на вторую гармонику кварцевого резонатора, при этом несущая ча­стота должна попадать в свободный участок диапазона 40…48 МГц. Оп­ределить это можно по образцовому приемнику, имеющему диапазон 40…48 МГц [4]. Подстройкой R7 выбирают оптимальный режим работы модуляции передатчика трубки, а подстройкой R5 выбирают оптималь­ный режим работы передатчика по максимальной дальности. При этом потребляемый передатчиком трубки ток должен быть около 20 мА.

Затем настраивают приемник базового блока на частоту передат­чика трубки подстройкой L1, а подстройкой R1 добиваются надежного занятия телефонной линии и уверенного набора номера. При этом на­пряжение линии в занятом состоянии должно составлять 5…10 В.

Аналогично настраивают передатчик базы при занятой линии по образцовому приемнику. Настраивают контур L7, С22 на вторую гармо­нику кварцевого резонатора, при этом несущая частота передатчика базы должна попадать в свободный участок диапазона 40…48 МГц. Подстрой­кой R2 выбирают оптимальный режим модуляции передатчика базы, а подстройкой R5 – оптимальный режим работы передатчика по макси­мальной дальности. При этом потребляемый передатчиком базы ток дол­жен быть около 20 мА. Так как радиотелефон работает в дуплексном режиме, между радиоканалами должен быть разнос частот не менее 3 МГц.

Аналогично настраивают приемник трубки на частоту передатчика базы, подстройкой L1. В базовом блоке подстройкой R1 добиваются уве­ренного прохождения НЧ-сигнала в телефонную линию, не заглушая при этом сигнал, принимаемый с линии.

Теперь в трубке подключают фильтр-пробку и подстройкой L6 на­страивают ее по минимальному проникновению сигнала от передатчика на приемник трубки. Аналогично подключают фильтр-пробку в базе и настраивают ее подстройкой L3. Подстройкой избирательных контуров L3 в трубке и L2 в базе радиотелефона добиваются лучшей чувстви­тельности приемника. Антенны трубки и базы настраиваются на рабо­чие частоты подстройкой удлиняющих катушек L7 и L8. Желаемую гром­кость трубки выбирают подстройкой R3. Элементы, помеченные (*), под­бираются при регулировке. На этом настройку радиотелефона можно считать законченной.

Детали и конструкция

Корпусом трубки может служить простейший телефон-трубка ки­тайского или отечественного производства, а корпусом базы – подходя­щего размера корпус от телефона. Чтобы исключить самовозбуждение радиотелефона и уменьшить паразитные связи, необходимо оптималь­но расположить радиоэлементы на печатной плате. При этом передатчи­ки трубки и базы желательно экранировать. Диапазон рабочих частот выбран 40…48 МГц, чтобы не засорять эфир теле- и радиоприемников и при этом использовать доступные для радиолюбителей кварцы. Но при желании можно настроить этот радиотелефон вне этого диапазона, так как микросхема TDA7021 сохраняет свою работоспособность в диапа­зоне 30…160 МГц.

Кварцевые резонаторы лучше использовать импортные высокока­чественные на частоты 20…24 МГц (если они будут возбуждаться на второй гармонике). На более высоких гармониках кварц возбуждать не следует, так как с ростом гармоники падает мощность передатчика. Надо обратить внимание на то, что для этой схемы подойдут кварцы только с номиналами основной частоты, а не частоты механической гармоники.

Микросхему TDA7021, в крайнем случае, можно заменить ее отече­ственным аналогом – ИМС К174ХА34. Но следует заметить, что не все отечественные экземпляры могут работать в таком диапазоне. Микро­схему LM358 можно заменить на ее отечественный аналог – ИМС К1040УД1. Вместо микросхемы К1008ВЖ1 подойдут такие микросхемы номеронабирателя, как К1008ВЖ5, К1008ВЖ7 и другие, но с соответ­ствующей схемой включения. Микросхема КР1014КТ1 подойдет с лю­бым буквенным индексом. Транзистор КТ368 можно заменить на любой ВЧ-транзистор с граничной частотой не менее 300 МГц. Транзистор КТ315 можно заменить на любой НЧ-транзистор. Диоды КД503 можно заме­нить на КД522 и другие. Дроссели используются любые индуктивностью 20 мкГн. Все катушки содержат 8…10 витков провода марки ПЭВ диа­метром 0,6 мм на каркасе диаметром 5 мм с латунным подстроечником, у некоторых из них имеется отвод от середины. Удлиняющие катушки подбирают экспериментально, так как количество их витков зависит от длины применяемых антенн Микрофон МКЭ-84 можно заменить любым электретным, при этом изменится лишь схема включения. Телефон­ный капсюль можно использовать любой с сопротивлением катушки 16…64 Ом. Пьезоизлучатель в базе радиотелефона можно использо­вать от любого импортного телефона. В качестве источника питания труб­ки радиотелефона лучше использовать аккумуляторы на напряжение 4,8 В. Для приемника базы можно использовать блок питания на 3…5 В или аккумуляторы на это же напряжение, так как приемник потребляет сравнительно малый ток.

Печатные платы трубки (рис. 5) и базы (рис. 6) нужно изготавли­вать с соблюдением особенностей построения ВЧ-устройств, так как это в большей степени влияет на работоспособность конструкции в целом. Чтобы исключить самовозбуждение устройства и уменьшить паразитные связи, необходимо оптимально расположить радиоэлемен­ты на печатной плате, как показано на рисунке. При этом все контуры устройства должны быть экранированы.

К недостаткам этой конструкции можно отнести лишь отсутствие вызывного сигнала на трубке радиотелефона в дежурном режиме и ог­раниченный радиус действия. Для увеличения дальности этого радиоте­лефона до 5.. .10 км необходимо увеличить чувствительность приемного тракта и мощность передающего тракта трубки и базы. Увеличение чув­ствительности трубки и базы достигается добавлением усилителей ВЧ- сигнала, а увеличение мощности – добавлением выходных усилителей мощности, работающих с высоким КПД в режиме класса "С". Для рабо­ты передатчика и приемника на одну антенну, чтобы при этом сигнал


передатчика не влиял на свой приемник, в радио­телефоне используют фильтр пробки и избира­тельные контуры, а так­же ограничительные дио­ды.

Надо заметить, что в данной версии была достигнута максималь­ная мощность передат­чика базы при ограни­ченной мощности теле­фонной линии. Поэтому при построении более мощного передатчика в базе необходимо запи- тывать его от блока пи­тания. Для этого исполь­зуют оптронную развяз­ку, где передатчик базы согласуют с телефонной линией. Прием вызывно­го сигнала на трубке ре- ализуют с помощью бесшумной настройки "БШН" приемника, а так­же используют оптрон­ную развязку с теле­фонной линией. Количе­ство витков катушек в принципиальной схеме указано ориентировоч­но, так как индуктив­ность их зависит от мно­гих факторов, поэтому подбора витков не избе­жать. Мной были собра­ны несколько таких кон­струкций, которые при


работе показали отличные резуль­таты. При этом уверенная связь в городских условиях составляла до 300 метров, а стабильность час­тоты передающего тракта радио­телефона не уступала промыш­ленным изделиям. Несмотря на простоту конструкции, я реко­мендую ее для повторения радио­любителям, имеющим хоть ка- кой-то опыт в изготовлении и на­стройке приемных и передаю­щих устройств, а также знаю­щих принцип работы телефонной техники.

 

 

Литература

1.         Шумилов А. Простой ра­диотелефон // Радиолюбитель. 2001. №7.

2.        Шумилов А. Возвращаясь к напечатанному // Радиолюби­тель. 2001. №9.

3.         Шумилов А. Простой ра­диотелефон VER 1.0 // Радиолю­битель. 2002. №1.

4.         Шумилов А. УКВ-прием­ник с расширенным диапазоном // Радиолюбитель. 2002. №3.

5.         Шумилов А. Простой ра­диотелефон Ver 2.0 // Радиолюби­тель. 2002. №5.

6.        Шумилов А. Возвращаясь к напечатанному // Радиолюби­тель. 2002. №6.

7.         Шумилов А. Простой ра­диотелефон VER 2.1 // Радиолю­битель. 2002. №9.

8.        Шумилов А. Универсаль­ная радиосигнализация // Радио­любитель. 2003. №2.


9.        Шумилов А. Стерео приемник с цифровой шкалой // Радиолюби­тель. 2003. №5.

10.        Шумилов А Радиопейджер // Радиолюбитель. 2003. №12.

11.         Шумилов А. Дуплексное радиопереговорное устройство // Ра­диолюбитель. 2004. №2.

Автор статьи -А. Шумилов.Статья опубликована в РЛ, №5,2002 г.; №8,2004 г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты