Тұрақты сигналдар үшін FM радиосын жасау әдістері
FM радиосы ақпарат пен ойын-сауықты тыңдау үшін практикалық, қолжетімді және оңай қолжетімді құрал болып қала береді. Сандық дәуірдің жылдам дамуына қарамастан, көптеген адамдар интернет тұрақсыз болған кезде FM радиосының ерекше сезімі мен сенімділігі үшін оны әлі де артық көреді. Дегенмен, FM радио құрылғысын құрудағы негізгі қиындық - қарапайым қабылдағыш тізбегі немесе күрделі нұсқасы болсын - қабылданған сигналдың тұрақты болып қалуын, оңай «жылжымайтынын» (ығыспауын), шуылға толмауын және көптеген станциялар жиілікте бір-біріне жақын болған кезде жақсы селективтілігін қамтамасыз ету болып табылады. Бұл мақалада негізгі тұжырымдамадан, компоненттерді таңдаудан, РФ тізбегін жобалаудан және сынақ кезеңінен бастап, тұрақты сигналға қол жеткізу үшін FM радиосын құру әдістері талқыланады.
1. FM радиосындағы тұрақтылықты түсіну
FM радиосындағы тұрақтылық әдетте бірнеше нәрсені білдіреді:
1. Супергетеродин қабылдағыштардағы жергілікті осциллятор (LO) жиілік тұрақтылығы немесе қарапайым қабылдағыштардағы баптау тұрақтылығы.
2. Қабылдау тұрақтылығы (сезімталдық және селективтілік), сондықтан ол басқа сигналдармен оңай бұзылмайды.
3. Кернеудің өзгеруі осциллятор мен РФ күшейткішінің сипаттамаларын өзгертпейтіндей етіп, қуат көзінің тұрақтылығы.
4. Механикалық және термиялық тұрақтылық, себебі температураның немесе дірілдің өзгеруі сезімтал индукторлардың/конденсаторлардың мәнін өзгертуі мүмкін.
Тұрақтылық жеткіліксіз болса, радио бапталған станцияларды оңай жоғалтады, ысылдайды немесе қол тигізгенде «секіріп» кеткендей дыбыс шығарады.
2. Архитектураны анықтаңыз: TRF, суперреген немесе супергетеродин
Құрастыруды бастамас бұрын, FM қабылдағышының архитектурасын анықтаңыз:
– TRF (Режимді радиожиілік): тікелей анықталатын РЖ жиілігінде күшейтілуі бар қарапайым тізбек. Әдетте қазіргі заманғы FM үшін аз селективті.
– Суперрегенеративті: сезімтал, бірақ шулы және кедергілер шығаруы мүмкін. Оның тұрақтылығын сақтау салыстырмалы түрде қиын.
– Супергетеродин: заманауи FM радио стандарты. Ол жергілікті осцилляторды және 10,7 МГц IF (орташа жиілік) пайдаланады, бұл селективтілікті және тұрақтылықты жақсартады.
Тұрақты сигнал үшін супергетеродин ең ұсынылатын таңдау болып табылады, әсіресе арнайы FM тюнерінің интегралды схемасын пайдаланған кезде.
3. Тюнерлік интегралды таңдау: тұрақтылыққа апаратын жылдам жол
Егер сіздің назарыңыз тұрақты FM радиосына бағытталған болса, FM үшін арнайы жасалған қабылдағыш интегралды консистенцияны пайдаланыңыз, мысалы:
– PLL (фазалық құлыптаулы ілмек) бар аналогтық/сандық тюнер интегралдық схемасы.
– Қолдануға дайын FM радио модулі (әдетте RF алдыңғы жағы, IF, демодулятор және кейде дыбыс күшейткіші бар).
PLL-дің артықшылығы - дәл жиілікті құлыптау, сондықтан температура немесе кернеу өзгерген жағдайда да радио оңай ауыспайды.
Егер сіз әлі де нөлден бастап жобалағыңыз келсе, нәтижелерді шусыз ету үшін 10,7 МГц керамикалық IF сүзгісін және тиісті шектегішті/детекторды пайдаланыңыз.
4. РФ алдыңғы жағының дизайны: антенналар, сәйкестендіру және сүзгілер
FM радиосының жұмысының ең маңызды бөлігі - RF алдыңғы жағы. Негізгі әдістер:
а. Дұрыс антенна
FM (88–108 МГц) үшін ең қолайлы антенна:
– Жартылай толқынды диполь (жалпы ұзындығы шамамен 75 см, әр аяғы ±37,5 см).
– Сол өлшемге жақындайтын ұзартылған телескопиялық антенна.
Тым қысқа антенна сезімталдықты төмендетеді. Тиісті тураланбаған тым ұзын антенна сигналдарды шағылыстырады және қабылдаудың оңтайлы болмауына әкелуі мүмкін.
b. Импеданс және сәйкестендіру
FM радиосы әдетте 75 Ом антенна кедергісімен жұмыс істейді. Шығындарды азайту үшін кіріс желісі мен қосқыштарының тиісті кедергіні қолдайтынына көз жеткізіңіз. Жақсы сәйкестік тұрақты қабылдауға ықпал етеді, себебі кіріс сигналы «тап-таза» болады және антеннаның орны аздап өзгерген кезде күрт өзгермейді.
c. РФ жолақты өткізгіш сүзгісі
88–108 МГц айналасында диапазонды сүзгіні қосыңыз. Мақсат:
– FM диапазонынан тыс жиіліктерден (мысалы, басқа VHF сигналдарынан) келетін кедергілерді азайтады.
– Радиожиілік күшейткіші мен миксерді шамадан тыс жүктемеңіз.
Сүзгі қарапайым LC тізбегі болуы мүмкін немесе дайын сүзгі компоненттерін пайдалануы мүмкін. Индуктордың сапасы (Q факторы) өте маңызды.
5. Тұрақты осциллятор: жиіліктің «жұмыс істемеуінің» кілті
Супергетеродин қабылдағышында жергілікті осциллятор (LO) тұрақты болуы керек. Тұрақтылықты жақсарту әдістері:
1. Мүмкіндігінше PLL синтезаторын пайдаланыңыз. Бұл ең тұрақты әдіс.
2. Кәдімгі LC осцилляторын пайдалансаңыз:
– Жиілікті анықтайтын бөлік үшін NP0/C0G конденсаторларын пайдаланыңыз, себебі олардың жылулық дрейфі аз.
– Қол тигізген кезде өзгермейтіндей етіп, берік өзегі мен механикасы бар индукторды пайдаланыңыз.
– Осцилляторға қолдар немесе жақын маңдағы металл заттар оңай «әсер ететін» орналасулардан аулақ болыңыз.
«Микрофондық» (дірілді сезгіш) осциллятор дыбыстың ауытқып тұрғандай етіп көрсетеді.
6. IF 10,7 МГц: Таңдаушылық дыбыс тазалығын анықтайды
Араластырғаннан кейін FM сигналы 10,7 МГц IF жиілігіне дейін төмендейді. Мұнда келесіні пайдаланыңыз:
– Арна таңдауына арналған 10,7 МГц керамикалық сүзгі.
– Амплитуда ауытқуларының әсерін азайту үшін шектегіші бар IF күшейткіші.
– Сүзгімен сәйкестендірілген FM дискриминаторы/квадратура детекторы.
Жақсы таңдамалылық радионың екі станцияны бір уақытта қабылдауына жол бермейді (көршілес арна кедергісі). Шектегіш демодуляцияны шуылға төзімдірек етуге көмектеседі.
7. Қуат көзі: жиі назардан тыс қалады, бірақ оның әсері өте зор
Көптеген радио тізбектері нашар қуат көзіне байланысты тұрақсыз. Ұсынылатын әдіс:
– Кішкентай толқынды кернеу реттегішін (мысалы, LDO) пайдаланыңыз.
– Әр кезеңде ажыратқыш конденсаторларды қосыңыз: интегралдық схема түйреуіштерінің жанындағы 100 нФ керамикалық конденсаторлар, сонымен қатар қоректендіру желілерінде 10–100 мкФ элкостар.
– Мүмкін болса, RF/IF беру желілерін аудио жолдан бөліңіз; аудио күшейткіштен шығатын шу RF-ке енуі мүмкін.
Егер радио коммутациялық адаптерді пайдаланса, қосымша сүзгінің бар екеніне көз жеткізіңіз, себебі бұл адаптер жиі шу шығарады.
8. Баспа платасының орналасуы және жерге қосу: жоғары жиіліктердегі тұрақтылықтың құпиясы
FM жиіліктерінде баспа платасының орналасуы тізбек схемасы сияқты маңызды. Негізгі қағидаттар:
– Қысқа және тікелей РЖ сигнал жолдарын жасаңыз.
– Кең жер үсті жазықтығын пайдаланыңыз.
– Кері байланысты болдырмау үшін RF аймағын дыбыстан бөліңіз.
– Шу антенналары ретінде қызмет ете алатын үлкен жерге қосу циклдарынан аулақ болыңыз.
– Жиілікті анықтайтын компоненттерді (LC осцилляторы, сүзгі) бір-біріне мүмкіндігінше жақын орналастырыңыз.
Ұзын секіргіш кабельдерді пайдаланған кезде (мысалы, нан тақтасында), FM тізбегі көбінесе тұрақсыз болып қалады. Айтарлықтай нәтижелерге қол жеткізу үшін баспа платасын немесе кем дегенде тығыз орналасуы бар перф платасын пайдаланыңыз.
9. Қорғаныс: Схеманы сыртқы кедергілерден құлыптау
Шынымен тұрақты радио үшін, әсіресе көптеген таратқыштары бар аймақтарда:
– РФ алдыңғы жағына экрандауды (металл қорапты) орнатыңыз.
– Антеннаны қосу үшін қысқа коаксиалды кабельді пайдаланыңыз.
– Қорғаныстың жерге дұрыс қосылғанына көз жеткізіңіз.
Қорғаныс қолдардың, жақын маңдағы сандық құрылғылардың және электромагниттік кедергілердің әсерін азайтады.
10. Сынақтан өткізу және туралау кезеңі
Радио қосылғаннан кейін, көңіліңіз толмасын. Реттеуді орындаңыз:
1. Сезімталдықты тексеріңіз: қабылдауды сол жердегі коммерциялық радиомен салыстырыңыз.
2. Дрейфті тексеріңіз: радионы 30–60 минутқа қосыңыз, жиіліктің өзгеретінін тексеріңіз.
3. IF туралауы: IF сүзгісін/трансформаторын (бар болса) максималды жауап және минималды бұрмалау процедурасына сәйкес орнатыңыз.
4. Дыбысты тексеріңіз: демодуляцияның таза екеніне және дыбыс күшейткішінің гуіл шығармағанына көз жеткізіңіз.
Егер РФ сигнал генераторы және жиілік есептегіші сияқты құралдар болса, туралау нәтижелері әлдеқайда дәл болады.
Қорытынды
Тұрақты FM радиосын құру дұрыс дизайнның, сапалы компоненттердің, дұрыс PCB орналасуының және таза қуат көзінің үйлесіміне негізделген. Тұрақтылық басымдық болып табылатын жобалар үшін супергетеродин архитектурасы - жақсырақ PLL - ең жақсы таңдау болып табылады. Тұрақтылықты жақсы RF сүзгілері, дрейфке төзімді осциллятор, селективті 10,7 МГц IF және дұрыс экрандау мен жерге қосу арқылы жақсартуға болады. Бұл тәсілмен сіздің FM радиоңыз тек «хабар таратуды ұстап қана қоймай», сонымен қатар күнделікті пайдалануда анық, сенімді және кедергісіз қабылдауды қамтамасыз етеді.
Қаласаңыз, мен мақаланың техникалық нұсқасын мысал ретінде схемалық блок-схемалармен, ұсынылған компоненттердің тізімімен және мақсатқа сәйкес кезең-кезеңімен құрастыру қадамдарымен (қарапайым FM радиосы, PLL IC негізіндегі FM радиосы немесе пайдалануға дайын модульдері бар FM радиосы) жаза аламын.
