Чтение онлайн

Принципиальная схема кварцевого генератора последовательного резонанса по схеме Батлера, выполненного на одном биполярном транзисторе, включенном по схеме с общей базой, приведена на рис. 3.22. Частота генерируемого сигнала составляет 80 МГц при выходном эффективном напряжении 200 мВ на нагрузке 50 Ом. Потребляемый ток при напряжении питания 9 В не превышает 3 мА.

Рис. 3.22. Принципиальная схема кварцевого генератора последовательного резонанса по схеме Батлера на одном транзисторе, включенном по схеме с общей базой

Транзистор VТ1 по постоянному току включен по схеме с общим эмиттером. При этом положение рабочей точки этого транзистора определяется величиной сопротивлений резисторов R1 и R2, образующих делитель напряжения. По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С1 сравнительно большой емкости. Стабилизация положения рабочей точки транзистора VT1 обеспечивается мостовой схемой, в состав которой помимо резисторов R1 и R2 входит и резистор R5 в цепи эмиттера транзистора VТ1.

К выходу активного элемента (коллектор транзистора VT1) подключен параллельный резонансный контур, образованный катушкой индуктивности L1 и цепочкой, состоящей из последовательно включенных конденсаторов С2 и С3, образующих емкостной делитель. Снимаемый точки соединения конденсаторов С2 и С3 сигнал обратной связи через кварцевый резонатор BQ1 подается на вход активного элемента (эмиттер транзистора VT1).

В кварцевом генераторе последовательного резонанса по схеме Батлера на одном транзисторе, включенном по схеме с общей базой, сигнал обратной связи может сниматься и с соответствующего отвода катушки L1, то есть с использованием индуктивного делителя. Однако в этом случае усложняется процесс настройки генератора. Тем не менее, такое схемотехническое решение иногда применяется при создании ВЧ-генераторов на частоту генерируемого сигнала до 40 МГц.

Необходимо отметить, что при использовании схемотехнических решений ВЧ-генераторов по схемам 1/2 Баттлера как с емкостным, так и с индуктивным делителем, на выходе генератора следует устанавливать буферный каскад.

В настоящее время существует большое количество вариантов схем высокочастотного кварцевого генератора по схеме Батлера на одном транзисторе, основанных как на рассмотренных, так и других схемотехнических решениях, например, с включением транзистора по схеме с общим коллектором. Однако ограниченный объем предлагаемого издания, к сожалению, не позволяет их рассмотреть. Необходимую дополнительную информацию, касающуюся вопросов схемотехники ВЧ-генераторов для миниатюрных радиопередающих устройств и радиомикрофонов, заинтересованные читатели могут найти в специализированной литературе и в сети Интернет.

Принцип действия радиопередатчика в общих чертах заключается в том, что поступающая на его вход полезная информация преобразуется в электрический НЧ-сигнал, который соответствующим образом изменяет генерируемый ВЧ-генератором сигнал, передаваемый через антенный тракт на выход устройства. Формирование преобразованного ВЧ-сигнала, несущего полезную информацию, осуществляется специальным каскадом, который называется модулятором и является неотъемлемой частью радиопередающих устройств, начиная от простейших любительских конструкций и заканчивая современными профессиональными радиопередатчиками.

В данной главе рассматриваются особенности схемотехнических решений модуляторов, наиболее часто используемых при разработке малогабаритных транзисторных радиопередающих устройств. Отдельные разделы посвящены принципам формирования модулированного сигнала, а также отличительным схемотехническим особенностям модуляторов сигнала высокочастотных LC-генераторов и генераторов с кварцевой стабилизацией частоты, применяемых в миниатюрных радиопередатчиках. Особое внимание уделено рассмотрению некоторых схемотехнических решений, наиболее часто используемых при разработке и создании каскадов, обеспечивающих модуляцию ВЧ-сигналов с помощью варикапов.

Подробное описание принципов функционирования модуляторов малогабаритных радиопередатчиков, к сожалению, выходит за рамки предлагаемого издания в связи с его ограниченным объемом. Поэтому принципы работы таких устройств, как и протекающие в отдельных узлах и каскадах физические процессы, рассмотрены весьма упрощенно, а приводимые далее основные понятия и определения не претендуют на академическую точность.

Прежде чем перейти к рассмотрению схемотехнических решений модуляторов, применяемых при разработке миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств, автор считает необходимым привести некоторые основополагающие сведения, касающиеся теоретических основ модуляции высокочастотных радиосигналов.

Главное требование, предъявляемое практически к любому радиопередающему устройству, заключается в обеспечении передачи определенной информации. Поэтому в процессе функционирования радиопередатчика предназначенная для передачи информация, поступающая на вход такого устройства, сначала преобразуется в электрический сигнал низкой частоты и, если требуется, дополнительно обрабатывается в соответствующих каскадах низкочастотного тракта (например, ограничивается и/или усиливается). Окончательно сформированный на выходе НЧ-тракта сигнал воздействует на высокочастотный сигнал, генерируемый ВЧ-генератором, и соответствующим образом изменяет один или несколько его параметров. Преобразованный ВЧ-сигнал при необходимости подвергается дополнительной обработке в соответствующих каскадах высокочастотного тракта (например, в каскадах усиления и/или умножения), после чего передается в антенный тракт.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что под модуляцией в радиотехнике понимается процесс изменения одного или нескольких параметров несущего (чаще всего высокочастотного) колебания или сигнала в соответствии с изменением параметров колебания или сигнала (чаще всего низкочастотного), содержащего подлежащую передаче информацию.

Несущее колебание, называемое модулируемым сигналом, представляет собой электромагнитный сигнал, предназначенный для образования радиочастотного сигнала с помощью модуляции. В миниатюрных транзисторных радиопередатчиках модулируемый сигнал формируется высокочастотным генератором.

Электрический сигнал низкой частоты, содержащий информацию, подлежащую передаче, называется модулирующим. Этот сигнал может быть как непрерывным, так и импульсным. В миниатюрных радиопередающих устройствах формирование непрерывного модулирующего низкочастотного сигнала осуществляется посредством преобразования звуковых колебаний или акустических сигналов с помощью специальных акустико-электрических преобразователей. Обычно в роли таких преобразователей выступают хорошо известные микрофоны различных типов, обеспечивающие преобразование энергии акустических колебаний окружающей среды в переменный электрический ток звуковой частоты. Этот сигнал, при необходимости, усиливается микрофонным усилителем.

В процессе модуляции в соответствии с изменением параметров модулирующего сигнала происходит изменение одного или нескольких параметров модулируемого сигнала. В самом простом случае при использовании как непрерывного, так и импульсного модулирующего сигнала изменяемыми параметрами модулируемого сигнала могут быть, например, его амплитуда, частота или фаза.

В радиопередающих устройствах модуляция осуществляется с помощью специального каскада, который называется модулятором и обычно имеет два входа и один выход. При этом на низкочастотный вход подается модулирующий сигнал, а на высокочастотный вход – модулируемый сигнал. Преобразованный радиосигнал, содержащий полезную информацию, снимается с выхода модулятора. Этот сигнал часто называют модулированным.