Радиопередающие устройства в схемах на микроконтроллере

March 18, 2014 by admin Комментировать »

Для проведения радиосвязей необходима радиостанция. Она состоит из трех основных компонентов: радиоприемника, радиопередатчика и антенны. Передатчик, в свою очередь, содержит задающий ВЧ-генератор и модулятор, в котором осуществляется изменение определённого параметра, например, амплитуды (AM), частоты (ЧМ) или фазы (ФМ) колебаний.

MK в передатчике может выступать собственно ВЧ-генератором. Например, через линии портов MK можно непосредственно генерировать в антенну сигналы ближнего радиодиапазона 0.1…5 МГц. Это длинные, средние и начало коротких волн. Точное значение частоты определяется кварцевым резонатором MK.

Кроме того, MK хорошо справляется с модуляцией сигналов в маломощных передатчиках диапазонов КВ, УКВ, СВЧ. Имеются в виду портативные «жучки», действующие на небольшом (десятки-сотни метров) расстоянии. Их мощность не должна превышать 10 мВт, чтобы не создавались помехи окружающим приборам и не возникало проблем с инспекцией радионадзора.

В схемах генераторов широко применяются малогабаритные подстроечные конденсаторы или, по-другому, триммеры (англ. «trimmer» — приводящий в порядок). Минимальный и максимальный номинал их ёмкости записывается через дробь, например, 2/6 пФ или 10/120 пФ. Интересно отметить, что триммерами также называют малогабаритные подстроечные резисторы, но в англоязычных источниках тут же уточняют название — «Trimmer resistor» или «Trimmer capacitor».

Схемы радиопередатчиков бывают на транзисторах (Рис. 2.89, а…н), на микросхемах (Рис. 2.90, а…д), на транзисторах и микросхемах (Рис. 2.91, а…в).

Рис. 2.89. Схемы радиопередатчиков с применением транзисторов и MK (начало):

а)         ВЫСОКИМ уровнем с верхней линии MK включается генератор радиосигналов 100 МГц, собранный на транзисторе VT1. Модулирующий звуковой сигнал подаётся с нижней линии MK, громкость подстраивается резистором R2. Катушка L1 содержит 8 витков провода ПЭВ-0.47, намотанных на оправке диаметром 3 мм;

б)         транзистор VT1 работает в лавинном режиме. Сигналами ВЫСОКОГО/НИЗКОГО уровня с линии MK включается/выключается генерация радиосигналов. Частота определяется элементами L1, C2. Выход генератора Uвых достаточно высокоомный, поэтому для подключения антенны требуется дополнительный согласующий усилительный каскад;

в) УКВ-ЧМ радиопередатчик. При длине антенны WA1 50…70 см дальность действия при прямой видимости 100…200 м. Громкость звукового сигнала, поступающего с нижнего выхода MK, регулируется резистором R1. Катушки L1, L2 наматываются на оправке диаметром 4 мм и содержат соответственно 8 и 6 витков провода ПЭВ-0.43. Светодиод HL1 служит стабилизатором питания и индикатором работы при ВЫСОКОМ уровне на верхнем выходе MK;

г) радиомикрофон на транзисторном мультивибраторе содержит две катушки индуктивности L1, L2 (15 витков провода ПЭВ-0.47). Верхний выход MK включает питание генератора, а нижний — добавляет звуковой сигнал к микрофону BM1\

д) MK включает/выключает маломощный генератор на транзисторе VT1. Частота определяется кварцевым резонатором ZQ1. Антена WA1 представляет собой провод длиной 1…2 м;

е) MK модулирует частоту СВЧ-генератора, собранного на транзисторе VT1, например, KT3101A-2. Стабилизацию частоты осуществляет резонатор BQ1 из серии R02xxxA (диапазон

303..       .916 МГц) фирмы RF Monolithics. Резонатор выполнен по технологии ПАВ;

 Рис. 2.89. Схемы радиопередатчиков с применением транзисторов и MK (продолжение):

ж) встраивание MK в уже существующий УКВ-ЧМ радиомикрофон с дальностью действия до 100 м. Катушки L1, £2развязывают модулятор VT1 и ВЧ-генератор VT2. Они наматываются на ферритовых стержнях диаметром 3…5 мм и содержат по 25 витков провода ПЭВ-0.2. Катушки ZJ, L4 бескарскасные. Они имеют, соответственно, 6 и 2 витка посеребрённого провода диаметром 0.5 мм на единой оправке диаметром 7 мм;

з) АМ-радиомаяк. Резистором R1 выбирается рабочая точка транзистора VT1 по достижению необходимой глубины модуляции по питанию КВ-передатчика, собранного на элементах VT2, ZQ1. Катушка L1 наматывается на каркасе диаметром 8 мм от УПЧ лампового телевизора и содержит 10 витков провода ПЭВ-0.25…0.5 с отводом от середины. Катушка L2 бескаркасная и содержит 30 витков провода ПЭВ-0.5 на оправке диаметром 5 мм;

и) MK самостоятельно генерирует ВЧ-радиосигнал в диапазоне 1…4 МГц. Он может быть промодулирован пачками импульсов различной длительности. Транзистор VT2 служит усилителем радиосигнала с нагрузкой в коллекторе, состоящей из ZC-контура, настроенного на частоту

1..             .4 МГц. Транзистор VT1 защищает базу транзистора VT2 от большого обратного напряжения. Резистор R1 ограничивает пиковый ток коллектора транзистора VT2\

 Рис. 2.89. Схемы радиопередатчиков с применением транзисторов и MK (окончание):

к) введение MK в схему действующего «ЧМ-радиомикрофона», выполненного на полевом транзисторе VT1. MK генерирует звуковые сигналы, громкость регулируется резистором R1. Катушка L2 наматывается на оправке диаметром 4.5 мм и содержит 12 витков провода ПЭВ-0.56 с отводом от 4 витка;

л) ЧМ-радиопередатчик с двумя варикапами VD1, VD2, ёмкость которых изменяется в зависимости от скважности импульсов ШИМ с выхода MK. Дальность действия 20…100 м, мощность радиосигнала 10 мВт (определяется резистором R5). Частота подстраивается конденсаторами C4, C5. Катушка L1 содержит 100 витков провода ПЭВ-0.09, L2 — 8 витков провода ПЭВ-0.41, намотанных на оправке диаметром 4 мм;

м) аналогично Рис. 2.89, к, но с генератором на биполярном транзисторе VT1 и с другим типом варикапа VD1. Дальность действия без антенны составляет примерно 1 м. Катушка L1 содержит 6 витков провода ПЭВ-0.61 на оправке диаметром 10 мм;

н) аналогично Рис. 2.89, л, но со сдвоенным варикапом VD1 и с другой конфигурацией связей LC-контура. Резистор R1 регулирует глубину модуляции и громкость звука, генерируемого с выхода MK. Катушка L1 содержит 4…5 витков провода ПЭВ-0.33 на оправке диаметром 3 мм.

Рис. 2.90. Схемы радиопередатчиков с применением микросхем и MK:

а) MK передаёт сигналы по каналу UART на скорости до 4800 бит/с через промышленный радиомодуль фирмы Ramsey Electronics;

б) MK управляет радиопередающим модулем фирмы TeleControlli. ВЫСОКИЙ уровень с нижнего выхода MK разрешает излучение радиосигнала мощностью 10 мВт. С верхнего выхода MK передаётся цифровая информация по каналу UART на скорости не более 9600 бит/с. Ручная блокировка генерации радиосигнала достигается нажатием кнопки SB1\

в) MK непосредственно генерирует радиосигнал в диапазоне ДВ на частоте 130 кГц, который излучается ферритовой антенной L1. Предусматриваются два режима работы: большая мощность (противофазные сигналы на двух выходах MK) и малая мощность (верхняя линия MK переводится в режим входа, нижняя — в режим выхода);

г) включение/выключение генератора телевизионных помех, собранного на трёх инверторах микросхемы DD1. Антенной служит провод длиной 15 см;

д) передатчик на расстояние до 350 м. Периметр антенны 15.4 см (печатный монтаж). Напряжение на выводе 1 радиомодуля Л/ по даташиту должно быть в пределах 0.15…0.35 В.

Рис. 2.91. Схемы радиопередатчиков с применением транзисторов, микросхем и MK:

а) радиопередающий модуль A1 (фирма RF Solutions) подключается к MK через буферный инвертор на транзисторе VT1 Длина антенны WA1 составляет 90 мм;

б) MK производит включение/выключение широкодиапазонного кварцевого генератора, выполненного на транзисторе VT1 Выходной сигнал буферизируется инвертором логической микросхемы DD1. Подбором ёмкости конденсатора C2 или его замыканием можно на сотые доли процента изменить выходную частоту;

в) генерация синусоидального сигнала с частотой 125 кГц для системы бесконтактной идентификации RFID. Антенна WA1 представляет собой катушку индуктивности 1.6 МК Гн, которая содержит 90 витков в прямоугольной рамке 3.6×13.8 см.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

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