Михаил Адаменко - Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи
Необходимо отметить, что LC-генераторы, в зависимости от схемотехнического решения цепи положительной обратной связи, делятся на генераторы с индуктивной связью, с емкостной связью и трехточечные генераторы (так называемые трехточки). В генераторах с индуктивной связью цепь положительной обратной связи между входным и выходным электродами транзистора образована индуктивной связью, а в генераторах с емкостной связью – емкостной. В трехточечных ВЧ-генераторах, которые в свою очередь делятся на индуктивные и емкостные трехточки, резонансный контур подключен к активному элементу в трех точках. Некоторые специалисты считают индуктивную трехточку частным случаем генератора с индуктивной связью, емкостную трехточку – частным случаем генератора с емкостной связью.
В миниатюрных транзисторных радиопередатчиках широко используются так называемые кварцевые генераторы, в которых в качестве селективного элемента используется кварцевый резонатор. Главной особенностью таких ВЧ-генераторов является формирование сигнала одной частоты, значение которой определяется особенностями кварцевого резонатора. При этом выходной сигнал может генерироваться не только на основной частоте резонанса, но и на частотах гармонических составляющих. Кварцевые генераторы отличаются высокой стабильностью частоты сигнала, поэтому часто их называют генераторами с кварцевой стабилизацией частоты.
Основные характеристики
Основными характеристиками, оказывающими решающее влияние на выбор схемы высокочастотного генератора малогабаритного радиопередатчика или радиомикрофона, являются частота генерируемых колебаний и ее стабильность, а также напряжение питания и выходная мощность.
При изготовлении и проведении экспериментов с миниатюрными транзисторными радиопередающими устройствами особое внимание следует обратить на выбор значения рабочей частоты высокочастотного генератора, которая чаще всего является несущей частотой выходного сигнала всей конструкции. Дело в том, что действующее законодательство Российской Федерации достаточно четко регулирует порядок и условия производства, сбыта и/или приобретения (в том числе и в целях сбыта), ввоза, вывоза, а также использования радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств, в том числе и радиопередатчиков. К сожалению, ограниченный объем данной книги не позволяет подробно рассмотреть правовые основы производства и использования высокочастотных радиопередающих устройств в России. Поэтому далее будут приведены лишь некоторые, весьма ограниченные сведения, необходимые для выбора частоты ВЧ-генератора маломощного транзисторного радиопередатчика или радиомикрофона.
Действующее законодательство России содержит правовую норму, в соответствии с которой изготовление, приобретение, ввоз в Российскую Федерацию, использование (эксплуатация) радиоэлектронных средств гражданского применения на территории Российской Федерации осуществляются на основании разрешений, выдаваемых органами службы государственного надзора за связью в Российской Федерации. Указанные разрешения выдаются в соответствии с установленным порядком по заявкам юридических и физических лиц, включая иностранных.
В то же время на территории России действует Перечень радиоэлектронных средств, для которых не требуется разрешение на использование. Этот Перечень утвержден Решением Государственной комиссии по радиочастотам при Минсвязи РФ от 2 апреля 2001 года (с последующими изменениями). В соответствии с указанным Перечнем не требуется разрешение на использование некоторых категорий радиоэлектронных (высокочастотных) средств. К таким средствам или устройствам относятся, например, концертные радиомикрофоны, работающие на фиксированных частотах 165,70 МГц, 166,10 МГц, 166,50 МГц и 167,15 МГц, имеющие выходную мощность до 20 мВт. Помимо этого не требуется разрешение на использование радиомикрофонов типа «Караоке» мощностью до 10 мВт, работающих в частотных диапазонах от 66 МГц до 74 МГц, от 87,5 МГц до 92 МГц и от 100 МГц до 108 МГц. Также не требуется разрешение на использование концертных радиомикрофонов мощностью до 5 мВт, работающих в частотных диапазонах от 151 МГц до 216 МГц, от 175 МГц до 230 МГц, от 470 МГц до 638 МГц, от 710 МГц до 726 МГц.
Для того чтобы радиолюбители избежали возможных неприятных недоразумений с правоохранительными органами, автор рекомендует всем читателям, которые решат не только повторить конструкции радиопередающих устройств, описание которых приведено в данной книге, но и проводить самостоятельные эксперименты в этой области, ознакомиться с соответствующими законодательными актами России. Необходимую информацию заинтересованные радиолюбители могут найти в специализированной юридической литературе или в распространяемых в электронном виде различных справочных правовых системах (например, в системе «ГАРАНТ»).
Одним из важнейших параметров, качественно характеризующих высокочастотный генератор маломощных радиопередающих устройств, является стабильность частоты выходного сигнала. Данный параметр определяется как абсолютное значение отклонений частоты генерируемого сигнала, вызванных различными причинами, за определенный промежуток времени. Необходимо отметить, что генераторы с кварцевой стабилизацией частоты, по сравнению с обычными LC-генераторами, отличаются значительно более высокой стабильностью частоты сигнала.
Напряжение питания высокочастотных генераторов транзисторных микропередатчиков обычно соответствует напряжению питания остальных каскадов. В некоторых случаях, с целью обеспечения высокой стабильности частоты, питание генератора может осуществляться меньшим напряжением, которое формируется специальным стабилизатором.
При разработке и создании миниатюрных транзисторных радиопередатчиков и радиомикрофонов особого внимания заслуживает выбор мощности изготавливаемой конструкции. Значения выходной мощности таких устройств должны соответствовать требованиям действующего законодательства Российской Федерации, о которых было рассказано ранее. Остается добавить, что также не требуется специальное разрешение, например, на эксплуатацию детских радиопереговорных устройств, работающих в полосе радиочастот от 26957 кГц до 27283 кГц, с мощностью излучения не более 10 мВт.
Обеспечение стабильности частоты ВЧ-генератора
Существует несколько основных причин, которые могут привести к отклонениям частоты в высокочастотных генераторах миниатюрных транзисторных радиопередатчиков и радиомикрофонов. Среди них в первую очередь следует отметить применение некачественных элементов, изменения температурного режима, отклонения напряжения питания, изменение параметров нагрузки и особенности конструктивного исполнения.
При выборе элементной базы особого внимания требует правильный подбор транзистора активного элемента, который должен иметь достаточно высокую граничную частоту. На практике граничная частота транзистора должна быть в несколько раз больше, чем рабочая частота генератора. Дело в том, что на частотах, находящихся в непосредственной близости от граничной частоты, коэффициент усиления транзистора обычно недостаточно высок для обеспечения стабильной генерации незатухающих колебаний.
Стабильность частоты транзисторного ВЧ-генератора также зависит от возможного изменения внутреннего сопротивления транзистора и схемы его включения. Обычно при выборе схемотехнического решения высокочастотного генератора предпочтение отдается схемам включения транзистора с общей базой и с общим коллектором.
Также внимательно следует отнестись к качественным характеристикам элементов резонансного контура. В первую очередь это касается конструктивных особенностей катушки индуктивности, а также материалов, из которых она изготавливается. Витки катушки должны быть жестко закреплены на каркасе таким образом, чтобы исключить изменение их положения в результате как механического, так и теплового воздействия. С учетом данного требования следует выбирать и материал каркаса. Не рекомендуется для увеличения значения индуктивности применять катушку с сердечником, поскольку при долговременной эксплуатации устройства стабильность частоты может ухудшиться.
Параметры резонансного контура ВЧ-генератора зависят и от характеристик примененного в нем конденсатора. Использование конденсаторов с некоторыми типами диэлектрика, достаточно надежно функционирующих в низкочастотных каскадах, может привести к таким изменениям качественных параметров контура, в результате которых произойдет срыв колебаний генератора.
Изменения температурного режима отдельных элементов высокочастотного генератора, в первую очередь транзистора и элементов резонансного контура, также оказывают влияние на стабильность частоты сигнала. В значительной мере компенсировать влияние температуры на режим работы транзистора позволяет применение соответствующих схемотехнических решений, например, классической мостовой схемы стабилизации положения рабочей точки транзистора по постоянному току.
