[组图]业余调频发射电路集萃

出处：电子报    作者：四川 杨虹

编者按：本文较详尽地介绍了颇有代表性的几款业余情况下容易制作成功的８８～１０８ＭＨｚ调频广播范围内的小功率发射电路，其中有简易的单管发射电路，也有采用集成电路的立体声发射电路。主要用于调频无线耳机、电话无线录音转发、遥控、无线报警、监听、数据传输及校园调频广播等。单声道调频发射电路     图１是较为经典的１．５ｋｍ单管调频发射机电路。电路中的关键元件是发射三极管，多采用Ｄ４０、Ｄ５０、２Ｎ３８６６等，工作电流为６０～８０ｍＡ。但以上三极管难以购到，且价格较高，假货较多。笔者选用其他三极管实验，相对易购的三极管Ｃ２０５３和Ｃ１９７０是相当不错的，实际视距通信距离大于１．５ｋｍ。笔者也曾将Ｄ４０管换成普通三极管８０５０，工作电流有６０～８０ｍＡ，但发射距离达不到１．５ｋｍ，若改换成９０１８等，工作电流更小，发射距离也更短。电路中除了发射三极管以外，线圈Ｌ１和电容Ｃ３的参数选择较重要，若选择不当会不起振或工作频率超出８８～１０８ＭＨｚ范围。其中Ｌ１、Ｌ２可用∮０．３１ｍｍ的漆包线在∮３．５ｍｍ左右的圆棒上单层平绕５匝及１０匝，Ｃ３选用５～２０ｐＦ的瓷介或涤纶可调电容。实际制作时，电容Ｃ５可省略，Ｌ２也可换成１０～１００ｍＨ的普通电感线圈。若发射距离只要几十米，那么可将电池电压选择为１．５～３Ｖ，并将Ｄ４０管换成廉价的９０１８等，耗电会更少，也可参考《电子报》２０００年第８期第五版《简易远距离无线调频传声器》一文后稍作改动。     图１介绍的单管发射机具有电路简单，输出功率大，制作容易的特点，但是不便接高频电缆将射频信号送至室外的发射天线，一般是将０．７～０．９ｍ的拉杆天线直接连在Ｃ５上作发射的，由于多普勒效应，人在天线附近移动时，频漂现象很严重，使本来收音正常的接收机声音失真或无声。若将本发射机作无线话筒使用，手捏天线时，频漂有多严重就可想而知了。       图３为一种实用的５０ｍ调频型无线耳机发射部分电路。该电路分为振荡和信号放大部分。Ｌ１、Ｃ２～Ｃ５、Ｖ１等组成与黑白电视机高频头本振电路类似的改进型电容三点式振荡器，频率稳定性好，长时间工作不跑频，实践证明，业余情况下，采用该改进型的电容三点式振荡器完全能胜任。笔者用电烙铁直接烙焊Ｖ１的集电极数秒钟后，在三极管的温度很高的情况下，用普通收音机接收仍很正常，无跑频现象。振荡器的频率主要由Ｌ１和Ｃ２决定，通过微调Ｌ１，可以覆盖８８～１０８ＭＨｚ范围。音频信号经Ｒ６、Ｃ１１耦合至Ｖ１的基极，Ｖ１的ｅ、ｂ极间电容随音频电压的变化而引起振荡频率的变化，实现频率调制。该电路中Ｌ１～Ｌ３用∮０．３１ｍｍ漆包线在∮３．５ｍｍ圆棒上单层平绕。通过调整Ｌ１匝间间距微调振荡频率，再微调Ｌ２、Ｌ３的匝间间距以谐振于振荡频率，获得最大输出功率。     图４为晶振式发射机电路。电路中Ｊ、ＶＤ１、Ｌ１、Ｃ３～Ｃ５、Ｖ１组成晶体振荡电路。由于石英晶体Ｊ的频率稳定性好，受温度影响也较小，所以广泛用于无绳电话及ＡＶ调制器中。Ｖ１是２９～３６ＭＨｚ晶体振荡三极管，发射极输出含有丰富的谐波成分，经Ｖ２放大后，在集电极由Ｃ７、Ｌ２构成谐振于８８～１０８ＭＨｚ的网络选出３倍频信号（即８７～１０８ＭＨｚ的信号最强），再经Ｖ３放大，Ｌ３、Ｃ９选频后得到较理想的调频频段信号。频率调制的过程是这样的，音频电压的变化引起ＶＤ１极间电容的变化，由于ＶＤ１与晶体Ｊ串联，晶体的振荡频率也发生微小的变化，经三倍频后，频偏是２９～３６ＭＨｚ晶体频偏的３倍。实际应用时，为获得合适的调制度，可选择调制频偏较大的石英晶体或陶瓷振子，也可以采用电路稍复杂的６～１２倍频电路。若输入的音频信号较弱，可加上一级电压放大电路。 几种发射机性能的比较     由于１．５ｋｍ调频发射机（见上期附图１）采用电容三点式振荡器，天线参数稍微变动时，都将发生跑频现象，再则，由于是单管自激振荡发射，工作电流较大，当工作数秒钟至数分钟后，三极管的温度升高引起极间电容发生变化，也会带来振荡频率的改变（一般情况下是振荡频率降低），有时频漂竟达０．２～１ＭＨｚ。用作调频广播或远距离遥控报警时工作可靠性较差，但元件少，成本低，调试容易，适合初级爱好者作发射实验。２ｋｍ调频发射机（见上期附图２）采用振荡、倍频、功率放大三级电路，级间相对独立，频率的稳定度优于单管自激振荡发射的１．５ｋｍ发射机，但开机数分钟后，仍有０．２～０．４ＭＨｚ的频漂，这主要是由于Ｖ３的工作电流较大，温升高，引起极间电容发生变化，此变化通过Ｃ９引起Ｃ８与Ｌ２组成的谐振网络参数发生变化，加之Ｖ２温度升高后也引起Ｃ８与Ｌ２组成的谐振网络参数发生变化，此变化通过Ｃ７传递给Ｃ３、Ｃ４、Ｌ１、Ｃ５、Ｃ６、Ｖ１等组成的主振级，最终使振荡频率也发生变化（一般情况下也是振荡频率降低），实验时可加强三极管的散热，减小级间耦合，可将Ｃ９、Ｃ７的容量减小，同时选择受温度影响较小的晶体管、电阻、电容等，但频漂仍较严重。上期附图３所示的无线耳机发射器，由于采用了改进型电容三点式振荡器，较图１、图２所示的发射机的频率稳定，在电视无线耳机等保真度要求不是很高的场合很适宜。上期附图４所示的晶体振荡式发射机由于采用了晶体，所以频率稳定性很好，但应用于调频广播和无线耳机时，调制的频偏较ＬＣ振荡器小得多，在用收音机收听时，音量较小，声音不圆润，一般更适合频偏较小的无绳电话及对讲机等电路中。     声表振子已广泛用于各种无线遥控及无线数据传输设备的发射机中，但频率在８８～１０８ＭＨｚ的声表振子难以购到，而各种性能优秀的频率合成的发射机制作比较麻烦，有兴趣者可参考《电子报》２０００年第４１期第五版《ＴＧＦ－１０型调频广播发射机数字频率合成器调制单元电路剖析》一文，该广播级发射机采用通用的摩托罗拉频率合成器专用芯片ＭＣ１４５１５２Ｐ作为核心，通过外接拨码开关可获得８４～１０８ＭＨｚ的高稳定度频率。     调频立体声发射机     （电路见图５）本电路的核心器件为立体声专用芯片ＢＡ１４０４。很多调频立体声模块均将ＢＡ１４０４和外围元件封装在一个塑料或金属外壳内制成，只露出电源输入、音频输入、射频输出引线，只要了解ＢＡ１４０４以后，就知道调频立体声模块内部是怎么一回事了。     来自音源的立体声音频信号经Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５（Ｒ４、Ｒ３、Ｒ６、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６）组成的网络耦合到ＢＡ１４０４。经ＩＣ内部左（右）声道放大，再进行平衡调制，调制后的复合信号从ＩＣ的第{14}脚输出，后与第{13}脚上的导频信号通过Ｒ９、Ｃ１５、Ｒ１０、Ｃ１６、Ｃ１７构成的网络进行混频，混频后的复合信号进入ＩＣ的{12}脚，对ＩＣ的{8}、{9}、{10}脚，Ｃ２０～Ｃ２２及Ｌ３组成的电容三点式振荡器进行调频，ＩＣ的{10}脚上已调制的射频信号经内部放大后从第{7}脚输出，经Ｃ１８、Ｌ２选频后送至天线ＴＸ１。要实现调频立体声，ＢＡ１４０４的{5}、{6}脚需外接３８ｋＨｚ晶体，但业余制作时的确很难购得３８ｋＨｚ的专用晶体，所以在无该晶体的情况下，可以参考虚线内的电路，用分立元件制作一个３８ｋＨｚ振荡器，该３８ｋＨｚ信号经过Ｒ８、Ｃ１０送入ＩＣ第{5}脚。制作时，Ｌ１可用收音机中频变压器ＴＴＦ－２－１、ＴＴＦ－２－２或ＴＴＦ－２－９等，同时注意引脚的连接不要搞错，{3}脚接地，{2}脚接Ｖ１的发射极，{1}脚为反馈和输出脚。通过调整其磁芯可以获得频率较稳定、幅度足够高的３８ｋＨｚ信号。特别值得注意的是，Ｃ８宜选０．０３３μＦ的涤纶电容，不宜选择瓷片电容，因为瓷片电容的稳定性较差，容易出现振荡频率不稳，调频立体声工作不正常的现象。     由于ＢＡ１４０４的高频振荡是电容三点式振荡器，所以频率的稳定性较差，于是本电路不用原来的高频振荡器，改用外接频率较稳的改进型电容三点式振荡器的方法，可满足业余调频广播和调频无线耳机的要求。如ＺＮ－２００１型调频立体声无线耳机的发射部分就采用了改进后的电容三点式振荡电路。立体声复合信号经Ｖ２电压放大后，通过Ｃ２６、Ｒ１４直接加在Ｖ３基极实现频率调制。其特点是根据用户需要，可以用螺丝刀在机壳外调整Ｌ４的电感量，使其能在８８～１０８ＭＨｚ范围内自由调节，避开当地调频广播电台的频率。该机另一特点是：电路板上已留有１～５Ｗ功率扩展部分，如校园广播时就可将该部分的元件装上，调试后即可投入使用。但值得注意的是，若该无线耳机在增加功率后，仍然采用机上的鞭状天线发射，则强烈的射频信号将产生自身干扰，造成声音失真、有交流声或无声，所以一定要通过５０Ω专用的通信电缆将射频信号在室外发射。在装调功率扩展部分时，可以用如图５所示的射频检测器调整各级谐振状态。将射频检测器的输入端（１ｋΩ电阻的一端）先接在前级放大三极管的集电极，调整集电极上的电感线圈，使射频检测器输出端的电压最高，然后按同样的方法逐级向后级调整，再检测天线端，最后统调各级电感线圈，使输出电压最高，即告完成。与红外无线耳机相比，调频立体声无线耳机的主机（发射机）与接收机之间可以隔着墙壁正常使用，而红外线耳机则不能。另外，普通红外线耳机无立体声功能，所以调频立体声无线耳机更适用，欣赏音乐时，更悦耳动听。     若安装了室外天线，即使很微弱的射频信号也能传很远，所以制作一副良好的天线比单纯提高发射功率有效得多。制作一副水平极化、全向发射的天线比较麻烦，且一般的调频广播电台也采用水平极化方式，为了不产生干扰，所以笔者在此为读者介绍一种组装简易，效率较高的垂直极化天线。由于人在移动时用耳机线兼作收音机天线收音时，耳机线是垂直的；汽车收音机的天线也近似垂直，所以垂直极化更适合移动接收。该天线采用通信机专用的５０Ω伞状天线，如图６所示，天线座上有４根或７根振子，每根长约０．７５ｍ，垂直的一根为发射天线的主振子，斜着向下的３根或６根振子共同组成模拟地，它们之间的角度是均匀的，主振子与组成模拟地的各振子之间的角度也按要求固定了，整个天线的阻抗为５０Ω，１０ＭＨｚ带宽内增益约２ｄＢ，驻波小于１．２。     许多场合传输的是数字信号，所以可以参考图７的电路，增设几个元件即可实现发射机的无线数字化传输了。 点击上面图片可放大