Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

  • Час 17-12-2014, 13:11
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Хоча ідея створення бездротового вмикача / вимикача може бути тривіальною, розробка, впровадження та розуміння того, що відбувається набагато складніше, ніж здається на перший погляд. Протягом багатьох років я хотів побудувати ВЧ-передавач і ВЧ-приймач з нуля, але це завжди виявлялося занадто складним. На цей раз все буде інакше!

У цій статті ми розглянемо, що потрібно для створення простого ВЧ-передавача на 27 МГц, різні процеси, які відбуваються в передавачі, як все взаємодіє, і протестуємо його на деякій вимірювальному обладнанні. Кінцева мета полягає в створенні парного з цим передавачем з приймача, щоб при передачі на приймачі включався світлодіод. Ось як все просто.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Мета і огляд цього проекту

Метою даного проекту є створення ВЧ-передавача, який може відправити імпульси включення / виключення зі своєю антени на деякий приймач. Передавач повинен бути невеликим і поміщатися в мою долоню і повинен діяти в рамках державного регулювання вихідної потужності і частотних діапазонів. Ми будемо робити цей передавач орієнтуючись на те, що ми хочемо зробити приймач, який включає світлодіод під час передачі. Проста ідея, але не проста реалізація.
Передавач повинен видавати цифровий сигнал вкл / викл з частотою 350 Гц і використовувати несучу частоту 27.145 МГц. Це повинен бути безперервний передавач ВЧ хвиль, тому ніякої модуляції немає, сигнал просто включений або виключений.

Огляд схеми

Схема цього проекту насправді оманливе проста в порівнянні зі складністю того, що відбувається в ланцюзі.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Особливості схеми

Задає генератор

Перший транзистор T1 налаштований так, що збуджує кварц 27,145 МГц і змушує його коливатися на своїй власній частоті.

Створення  сигналу включення / виключення 350Гц

Таймер 555 налаштований для отримання сигналу 350Гц з його виводу 3 і подачі його на ланцюг нашого передавача.

Змішання сигналів

Два сигналу, які ми тільки що згенерували змішуються на базі T2 і як тільки вони виходять з колектора транзистора, наш ВЧ сигнал готовий для передачі.

Огляд плати

Розведення плати була зроблена так, щоб всі деталі були розташовані дуже щільно. Це важко зробити з вивідними елементами, але не неможливо.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Особливості плати

Земля
Земля охоплює всю плату (але переривається доріжками), так що всі елементи, які повинні мати доступ до землі, легко отримують її. Земля також дуже важлива, тому діє як частина нашої антени.  

Ширина трасування
Я просто вибрав хорошу ширину для краси ПП, але здається, що менш широкі доріжки бути краще для ВЧ схем ... Але я не вірю, що на таких низьких частотах буде виграш в продуктивності.

Збірка друкованої плати

Наша плата готова, і тепер ми будемо припаювати на неї всі елементи. Так що зберіть всі елементи разом, як у мене нижче:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Для початку паяємо генератор імпульсів включення / вимикання на таймері 555. Його роботу легко перевірити натиснувши на кнопку харчування і вимірявши його будь-яким вольтметрів.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Тепер, припаяйте схему генератора 27,145МГц.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Потім припаяйте схему змішувача.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Нарешті, припаяйте останній індуктор 10uH і антенний провід 12 "(дюймів) до плати.

Ось вид на пайку знизу:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Точно такий же вид зверху. Хіба це не красиво?

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Передавач зібраний! Тепер давайте пройдемося по теорії його роботи.

Принцип роботи

Замість того, щоб зосередитися на математичної і сирої теоретичної сторони цього простого ВЧ-передавача, ми зробимо упором на елементи в кожному з етапів. Математика, як / чому ця схема дійсно працює, жахливо потворна і занадто складна ... так що це цікаво (для мене) просто побудувати і «відчувати» що і тому, де і як працює.
Так що давайте витратимо деякий час, щоб пройти схему крок за кроком, щоб зрозуміти кожну частину ланцюга, її мета і вид сигналу у важливих моментах. Ми пройдемо через 3 розділу, в першу поглянемо на те, як сигнали, які ми хочемо передати, створюються, а потім підемо далі, щоб побачити, як ці сигнали виглядають, коли ми хочемо передати їх, а потім, нарешті, ми подивимося на вимірювання вихідної потужності передавача.

Генерація несучої частоти

Насамперед нам потрібно згенерувати сигнал, які ми будемо передавати. Ось частина схеми з кварцовим генератором:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)
Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Вище ви можете бачити, що схема видає синусоидальную хвилю на необхідної нам частоті. Немає фільтрації багатьох присутніх гармонік, що незначно спотворює наш результат, але цей сигнал буде працювати.

Генерація сигналів включення / вимикання

Наступний сигнал, який ми хочемо генерувати, є низькочастотним «цифровим» сигналом включення / вимикання. Для цього ми використовуємо простий 555 таймер:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)
Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

На його виході спостерігаємо меандр, що ми і очікували побачити. Тепер, давайте подивимося, що відбувається, коли ці два сигнали змішуються.

Змішання сигналів

Після того, як несуча частота 27,145 МГц виходить з конденсатора 150 пФ, вона зустрічається з меандром 555 таймера після резистора 22кОм і ці два сигнали змішуються (множаться, якщо вам хочеться). Нижче ви можете побачити кінцевий результат цього змішування і де саме на схемі це відбувається:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)
Простий ВЧ-передавач (27 МГц)


Меандр від 555 таймера раніше дуже помітний і сигнал готовий перейти в базу транзистора і будуть виглядати як те, що ми хочемо передати.

Добутий безперервний сигнал

Після того, як змішаний сигнал йде в транзисторі, потужне перемикання включення / вимикання від 555 таймера допомагає робити хороший безперервний вихідний сигнал на нашій частоті несучої, готовий потрапити в нашу антену (після проходження одного останнього блокувального DC конденсатора).

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)
Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Виходить або гігантська синусоїдальна хвиля з амплітудою 2В між піками або основні 0В. Відстань між включенням / виключенням відповідає нашому первісним сигналу 350 Гц. Отже, давайте тепер зробимо кілька вимірів потужності, щоб побачити, як "потужний" наш передавач насправді!

Аналіз спектру

Щоб переконатися, що передавач видає те, чтому очікуємо, прототип передавача, побудований мною, був підключений до аналізатора спектра:

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)
Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Наша несуча частота, безумовно, видна з найвищим піком в 9dmb (близько 10 мВт), а потім з обох сторін видно частоти гармонік. Гармоніки завжди очікувані в системах, які не мають фільтрації.

Останнє, що потрібно зробити, це подивитися, як виглядають наші потужності, щоб переконатися, що уряд не буде полювати на нас для створення чогось занадто потужного. Споживана потужність на одній пікової частоті аналізується. Зверніть увагу, висока потужність була насправді на 27,142 МГц і не було на 27,145 МГц. На це впливають багато факторів.

Простий ВЧ-передавач (27 МГц)

Потужні вихідні хвилі, видимі вище, виглядають як меандр, який ми хотіли передати, що досить добре, враховуючи, що ми дивимося на змішаний сигнал. Це означає, що наш приймач повинен мати менш вимогливу схему детекції включення / виключення, які потрапляють на 7dBm і -25dBm. Потужність передачі знаходиться в межах допуску більшості країн.

Дані і спостереження

Передавач сам по собі нудна річ, щоб дивитися на нього в дії. Ви включаєте його, і він передає ... Ви повинні мати приймач. У наступній статті ми розглянемо, як побудувати парний 27МГц приймач і коли це буде, ви зможете подивитися тестове відео нижче:

Як тільки ви подивіться відео випробування передавача вище, всі сумніви покинуть вас, тому система працює як задумано і як потрібно в цілях цього проекту. Ви передаєте, світлодіод загоряється. Ви зупиняєте передачу, світлодіод гасне. Чудово!

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість IC1 T1, T2 D1 С1 С2 С3 С5 С6 С9 R1 R2 R5 R6 R7 Q1 L1, L2 L3 G1 S1
Програмований таймер і осциляторICM75551
Біполярний транзистор2N22221
Випрямний діод1N41481
Конденсатор0.1 мкФ1
Конденсатор68 пФ1
Конденсатор150 пФ1
Конденсатор27 пФ1
Конденсатор100 пФ1
Електролітичний конденсатор2.2 мкФ1
Резистор100 кОм1
Резистор100 Ом1
Резистор470 Ом1
Резистор1 кОм1
Резистор2.2 кОм1
Кварцовий резонатор27 МГц1
Котушка індуктивності2.2 мкГн2
Котушка індуктивності10 мкГн1
Батарея9 В1
Кнопка1
Tags

Коментарі до новини