Low Power FM Transmitter
Rod Elliott (ESP)
Introduktion
Denne artikel bør tilfredsstille dem, der måske ønsker at opbygge en lav effekt FM-sender. Den er designet til at bruge et input fra en anden lydkilde (f.eks en guitar eller mikrofon), og sender på det kommercielle FM-bånd - det er faktisk ret kraftfuld, så sørg for at du ikke bruger det til at overføre noget følsomt - det kunne nemt blive hentet op fra flere hundrede meter væk.
FM-båndet er 88 til 108MHz, og selv om det bliver temmelig overfyldt næsten overalt, skal du stadig være i stand til at finde en tom plet på skiven.
BEMÆRK VENLIGST: Et par mennesker har haft problemer med dette kredsløb. Det største problem er ikke at vide, om det overhovedet er oscillerende, da frekvensen er uden for området for de fleste simple oscilloskoper. Se Project 74 for en simpel RF sonde, der vil (eller burde) fortælle dig, at du har et nyttigt signal ved antennen. Hvis ja, så ved du det svinger, og bare nødt til at finde ud af på hvilken frekvens. Dette kan kræve brug af en RF frekvens tæller, hvis du bare ikke kan finde den FM-båndet.
Beskrivelse
Kredsløbet af senderen er vist i figur 1, og som du kan se, det er ganske simpelt. Den første fase er oscillator, og er tunet med variabel kondensator. Vælg en ledig frekvens, og omhyggeligt justere C3 indtil baggrundsstøjen stopper (du skal deaktivere FM-modtagerens mute kredsløb for at høre dette).
Figur 1 - Low Power FM Transmitter
Fordi trimmer cap er meget følsom, foretage den endelige frekvens justering på receiveren. Ved montering af kredsløbet, så sørg for rotor C3 er forbundet til + 9V forsyning. Dette sikrer, at der vil være minimal frekvens forstyrrelser, når skruetrækkeren rører justeringsskaft. Du kan bruge et lille stykke af ikke kobberbeklædte kredsløb at gøre en skruetrækker - dette vil ikke ændre frekvensen.
Hyppigheden stabilitet er forbedret betydeligt ved at tilføje en kondensator fra bunden af Q1 til jorden. Dette sikrer, at transistoren opererer i ægte fælles base ved RF. En værdi på 1nF (keramik), som vist er passende, og det vil også begrænse HF respons på 15 kHz - det er en fordel for et simpelt kredsløb som dette, og endda kommerciel FM er normalt begrænset til en 15kHz båndbredde.
Kondensatorer
Alle kondensatorer skal være keramisk (med undtagelse af C1, se nedenfor), med C2 og C6 fortrinsvis er N750 (Negativ temperatur koefficient, 750 dele per million per grad Celsius). De andre skal være NPO typer, da temperaturen korrektion ikke er nødvendigt (det er heller ikke ønskeligt). Hvis du ikke kan få N750 caps, så fortvivl ikke for meget, hyppigheden stabilitet af kredsløbet er ikke så god alligevel (som med alle simple sendere).
Hvordan det virker
Q1 er oscillator, og er en konventionel Colpitts design. L1 og C3 (parallelt med C2) melodier kredsløb til den ønskede frekvens, og output (fra emitter Q1) tilføres til bufferen og forstærker Q2. Dette isolerer antennen fra oscillator giver langt bedre frekvens stabilitet, samt give en betydelig ekstra gevinst. L2 og C6 danner en tunet samler belastning, og C7 bidrager yderligere isolere kredsløbet fra antennen, såvel som at forhindre enhver mulighed for kortslutninger bør antennen kontakte jordet metal sag, der normalt ville blive anvendt til hele senderen.
Lydsignalet, der påføres Q1-basen, får frekvensen til at ændre sig, da transistorens kollektorstrøm moduleres af lyden. Dette giver den frekvensmodulation (FM), der kan modtages på enhver standard FM-båndmodtager. Lydindgangen skal holdes på et maksimum på ca. 100 mV, selvom dette vil variere noget fra den ene enhed til den næste. Højere niveauer vil medføre, at afvigelsen (det maksimale frekvensskift) overstiger grænserne i modtageren - normalt ± 75 kHz.
Med værdien vist for C1, begrænser denne lavere frekvens respons på ca 50Hz (kun baseret på R1, hvilket er noget pessimistisk) - Hvis du har brug for at gå lavere end dette, så brug en 1uF hætte stedet, som vil give et svar ned til mindst 15Hz. C1 kan være polyester eller mylar, eller en 1uF elektrolytisk kan anvendes, enten bipolar eller polariseret. Hvis polariseret, skal den positive terminal forbindelse til 10k modstand.
Spoler
Spoler er nominelt 10 drejninger (faktisk 9.5) i 1mm diameter emaljeret kobbertråd. De er tæt viklet på en 3mm diameter førstnævnte, som fjernes efter spolerne er viklet. Skrab forsigtigt væk emaljen hvor spoleenderne vil gå gennem bestyrelsen - alt emaljen skal fjernes for at sikre god kontakt. Figur 2 viser en detalje tegning af en spole. Spolerne skal monteres om 2mm over bord.
For dem, der stadig sidder fast i mørkealderen med kejserlige målinger (grin), er 1 mm ca. 0.04 "(0.0394") eller 5/127 tommer (chuckle) - du bliver nødt til at finde ud af, hvilken måler det er, afhængigt af hvilket trådmålersystem du bruger (der er flere). Du kan allerede se fordelene ved metric, ikke? For at udarbejde de andre målinger er 1 "= 25.4 mm
BEMÆRK: spoler er kritiske, og skal vikles nøjagtigt som beskrevet, eller frekvensen vil være forkert.
Figur 2 - Detail Of L1 And L2
Den nominelle (og meget omtrentlig) induktans for spolerne er ca 130nH.This beregnes efter formlen ...
L = N² * r² / (228r + 254l)
... hvor L = induktans i microhenries (uH), N = antal omgange, r = gennemsnitlig spole radius (2.0mm til spolen som vist), og l = slangelængde. Alle dimensioner er i millimeter.
Pre-Vægten
Det er normalt med FM-transmission, at der anvendes "præ-fremhævning", og der er en tilsvarende mængde nedtoning ved modtageren. Der er to standarder (selvfølgelig) - det meste af verden bruger en 50us tidskonstant, og USA bruger 75us. Disse tidskonstanter repræsenterer en frekvens på henholdsvis 3183Hz og 2122Hz. Dette er 3dB-punktet i et simpelt filter, der øger de høje frekvenser ved transmission og klipper de samme højder igen ved modtagelse, gendanner frekvensresponset til det normale og reducerer støj.
Den enkle senderen over ikke har dette indbygget, så det kan sættes til mikrofonforstærkerkredsløb eller linje fase buffer kredsløb. Disse er begge vist i figur 3, og er af langt højere kvalitet end standard tilbud i de fleste andre designs.
Figur 3 - Mic og Line forforstærkere
Snarere end en simpel enkelt transistor amp, giver anvendelse af en TL061 opamp meget bedre forvrængning tal, og en mere forudsigelig udgangsimpedans til senderen. Hvis du ønsker at bruge en dynamisk mikrofon, udelade R1 (5.6k), da dette er kun nødvendigt til at drive en elektretkondenser mic insert. Gevinsten kontrol (til enten kredsløb) kan være en intern preset, eller en normal pot for at tillade justering af det maksimale niveau uden forvrængning med forskellige signalkilder. De 100nF bypass kondensatorer skal være keramiske typer, på grund af frekvensen. Bemærk, at selv om en TL072 kan arbejde, er de ikke beregnet til at operere på det lave udbud anvendte spænding. Den TL061 er specielt designet til lavt effektforbrug.
Mic preamp har en maksimal gevinst på 22, hvilket giver en mikrofon følsomhed omkring 5mV. Den linje preamp har en gevinst af enhed, så maksimal input følsomhed er 100mV.
Vælg den passende kondensatorværdi til for-fremhævning som vist i figur 3 afhængigt af hvor du bor. Forvægten er ikke særlig nøjagtig, men vil være ganske god nok til de slags anvendelser, som en FM-sender med lav effekt vil blive brugt til. Naturligvis inkluderer dette ikke "bugging" af værelser, da dette er ulovligt næsten overalt.
Jeg vil anbefale, at den preamp være i sin egen lille sub-kabinet for at forhindre RF ind i opamp input. Dette behøver ikke at være noget fancy, og du kan bare vikle noget isolering omkring preamp så bare pak hele preamp enhed i alufolie. Husk at gøre en god jordforbindelse til folien, eller afskærmning vil tjene noget formål.
Vores andet produkt:
