Разработка и расчёт схемы радиомикрофона

Содержание

Введение
1⠄Теоретические основы построения радиомикрофонов
1⠄1⠄Назначение, классификация и области применения радиомикрофонов
1⠄2⠄Принципы построения структурных схем радиомикрофонов
1⠄3⠄Обзор и анализ элементной базы для построения радиомикрофона
2⠄Разработка и $$$$$$ $$$$$ радиомикрофона
2⠄1⠄$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$
2⠄2⠄Разработка $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ и $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$
2⠄3⠄$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ и $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$
$$$$$$$$$$
$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$

Введение

Современный этап развития телекоммуникационных систем характеризуется стремительным расширением сферы беспроводной передачи информации, в которой особое место занимают устройства малой мощности, предназначенные для передачи аналогового аудиосигнала. Среди таких устройств радиомикрофоны находят широкое применение не только в профессиональной звукоусилительной аппаратуре, но и в системах безопасности, дистанционного контроля, образовательных технологиях и любительской радиосвязи. Разработка компактного, энергоэффективного и стабильного радиомикрофона представляет собой актуальную инженерную задачу, решение которой требует глубокого понимания теории радиопередающих устройств, методов расчёта высокочастотных каскадов и практических навыков схемотехнического проектирования.

Актуальность темы исследования обусловлена постоянно растущим спросом на автономные средства беспроводной передачи речи и музыки, а также необходимостью совершенствования их технических характеристик: повышения стабильности несущей частоты, увеличения дальности действия, снижения энергопотребления и минимизации габаритов. В условиях насыщенного радиочастотного спектра особую значимость приобретает задача обеспечения электромагнитной совместимости разрабатываемого устройства с другими радиоэлектронными средствами.

Проблематика работы заключается в необходимости преодоления противоречия между простотой схемотехнического решения, доступностью элементной базы и требованиями к качественным показателям радиомикрофона, таким как коэффициент гармоник, чувствительность и устойчивость частоты. Кроме того, при проектировании возникает задача корректного согласования выходного каскада с антенной и обеспечения эффективного подавления паразитных излучений.

Объектом исследования в данной работе является процесс проектирования маломощного радиопередающего устройства для передачи $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ исследования $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$:
- $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$;
- $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$;
- $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$;
- $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

Классификация и области применения радиомикрофонов

Радиомикрофон представляет собой устройство, предназначенное для преобразования акустических колебаний в электрический сигнал с последующей его передачей по радиоканалу. В современной научно-технической литературе под радиомикрофоном понимают компактное радиопередающее устройство, совмещённое с микрофонным капсюлем, которое работает в диапазоне радиочастот и обеспечивает беспроводную передачу речевой или музыкальной информации на расстояние от нескольких метров до сотен метров. Классификация радиомикрофонов осуществляется по целому ряду признаков, что позволяет систематизировать многообразие существующих конструкций и выбрать оптимальное схемотехническое решение для конкретных условий эксплуатации.

По типу используемой модуляции радиомикрофоны подразделяются на устройства с частотной модуляцией, амплитудной модуляцией и импульсной модуляцией. Наибольшее распространение в любительской и профессиональной практике получили радиомикрофоны с частотной модуляцией, что обусловлено их высокой помехоустойчивостью, простотой реализации и возможностью работы в широком диапазоне частот. Как отмечается в современных исследованиях, частотная модуляция позволяет обеспечить более высокое качество передачи звука по сравнению с амплитудной модуляцией при тех же энергетических затратах [12].

По диапазону рабочих частот радиомикрофоны делятся на устройства, работающие в диапазонах 27 МГц (гражданский диапазон), 88–108 МГц (FM-диапазон), 430–440 МГц (любительский УКВ-диапазон), а также в различных промышленных и нелицензируемых диапазонах. Выбор рабочего диапазона определяется требованиями к дальности передачи, условиями электромагнитной совместимости, доступностью элементной базы и необходимостью соблюдения нормативных требований к радиоизлучениям.

По конструктивному исполнению выделяют встраиваемые радиомикрофоны, выполненные в виде отдельного модуля, и автономные устройства, размещённые в едином корпусе с микрофонным капсюлем и источником питания. Существуют также специализированные радиомикрофоны, предназначенные для скрытого применения, которые отличаются миниатюрными габаритами и пониженным энергопотреблением.

По области применения радиомикрофоны можно разделить на профессиональные, используемые в концертной деятельности, театре, телевидении и радиовещании, и любительские, применяемые в бытовых целях, для организации радиолюбительской связи, а также в образовательных и научно-исследовательских целях. Профессиональные радиомикрофоны характеризуются высокими требованиями к качеству передачи звука, стабильности частоты, дальности действия и надёжности. Любительские устройства, как правило, уступают профессиональным по техническим характеристикам, но отличаются простотой $$$$$$$$$$$ и $$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$, $$$$$$$$$-$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $,$ $$ $ $. $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ [$$].

$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$.

$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$-$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

В контексте практической реализации радиомикрофона важное значение имеет выбор типа микрофонного капсюля, который определяет чувствительность устройства, частотную характеристику тракта и уровень собственных шумов. Наиболее распространёнными являются электретные микрофонные капсюли, которые отличаются компактными размерами, низким энергопотреблением и хорошими электроакустическими характеристиками. Электретные капсюли требуют подачи напряжения смещения, которое в простейшем случае формируется с помощью резистора, включённого между выходом капсюля и шиной питания. Встроенный в капсюль полевой транзистор обеспечивает согласование высокого импеданса капсюля с последующими каскадами усилителя низкой частоты.

При проектировании радиомикрофона необходимо также учитывать требования к стабильности частоты задающего генератора. Для устройств с параметрической стабилизацией частоты критическое значение имеют температурная стабильность конденсаторов и индуктивностей, а также режимы работы активного элемента. Как показывает анализ современных схемотехнических решений, применение конденсаторов с малым температурным коэффициентом ёмкости и катушек индуктивности на ферритовых сердечниках позволяет существенно снизить уход частоты при изменении температуры окружающей среды. Кроме того, для повышения стабильности частоты применяют схемы с ёмкостной обратной связью и стабилизацию напряжения питания генераторного каскада [27].

Особого внимания заслуживает вопрос обеспечения электромагнитной совместимости радиомикрофона с другими радиоэлектронными средствами. В условиях насыщенного радиочастотного спектра излучение радиомикрофона не должно создавать помех для работы других устройств, а также должно соответствовать требованиям нормативных документов по уровню побочных излучений. Для подавления гармоник основной частоты и паразитных колебаний в выходном каскаде применяют фильтры нижних частот, выполненные на LC-элементах. Эффективность такого фильтра определяется правильным выбором частоты среза и добротности элементов.

Важным аспектом проектирования является также обеспечение устойчивости работы усилителя мощности при изменении сопротивления нагрузки, в качестве которой выступает антенна. На практике часто используется штыревая антенна, длина которой составляет четверть длины волны рабочего диапазона. Для согласования выходного сопротивления усилителя с волновым сопротивлением антенны применяют трансформирующие цепи, выполненные на катушках индуктивности и конденсаторах. Неправильное согласование приводит к снижению выходной мощности и появлению паразитных колебаний.

При разработке печатной платы радиомикрофона необходимо учитывать паразитные параметры монтажа: ёмкость между дорожками, индуктивность проводников и взаимное влияние элементов. Для минимизации паразитных связей рекомендуется размещать высокочастотные каскады в экранированных отсеках, а цепи питания развязывать блокировочными конденсаторами. Особое внимание уделяется заземлению: для уменьшения паразитных обратных связей применяют многоточечное заземление с помощью полигона на печатной плате.

Современные тенденции в развитии радиомикрофонов связаны с миниатюризацией устройств и снижением энергопотребления. В последние годы активно внедряются микросхемы, объединяющие в одном корпусе $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$: $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ и $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$ микросхемы $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ и $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$–$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $–$ $ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$–$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$-$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ [$].

Принципы построения структурных схем радиомикрофонов

Структурная схема радиомикрофона определяет общую архитектуру устройства, взаимосвязь между его функциональными узлами и последовательность преобразования сигнала от акустического входа до радиочастотного выхода. Независимо от конкретной схемотехнической реализации, любой радиомикрофон включает в себя несколько обязательных функциональных блоков: микрофонный капсюль, усилитель низкой частоты, задающий генератор, частотный модулятор, усилитель мощности и антенну. Понимание принципов построения структурной схемы является необходимым условием для успешного проектирования устройства с заданными техническими характеристиками.

Микрофонный капсюль выполняет функцию преобразования акустических колебаний в электрический сигнал. В современных радиомикрофонах наибольшее распространение получили электретные микрофонные капсюли, которые обладают высокой чувствительностью, широким частотным диапазоном и компактными размерами. Электрический сигнал, формируемый микрофонным капсюлем, имеет малую амплитуду, составляющую обычно единицы милливольт, и требует последующего усиления до уровня, достаточного для управления частотой генератора. Усилитель низкой частоты обеспечивает необходимое усиление сигнала, при этом важным требованием является линейность его амплитудной характеристики, поскольку нелинейные искажения приводят к ухудшению качества передаваемого звука.

Задающий генератор является ключевым узлом радиомикрофона, поскольку именно он формирует высокочастотное колебание несущей частоты. В простейших конструкциях задающий генератор выполняется на одном транзисторе, включённом по схеме с ёмкостной обратной связью. Частота генерации определяется параметрами колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности и конденсаторов. Для обеспечения стабильности частоты применяют различные методы, включая использование термостабильных конденсаторов, стабилизацию напряжения питания и введение отрицательной обратной связи по постоянному току [6].

Частотный модулятор реализует процесс изменения частоты несущего колебания в соответствии с амплитудой входного звукового сигнала. В радиомикрофонах с частотной модуляцией наиболее распространённым способом является прямое изменение частоты задающего генератора путём включения в его колебательный контур варикапа — полупроводникового диода, ёмкость которого зависит от приложенного напряжения. При подаче на варикап усиленного звукового сигнала его ёмкость изменяется, что приводит к соответствующему изменению частоты генерации. Глубина модуляции определяется амплитудой модулирующего сигнала и крутизной вольт-фарадной характеристики варикапа.

Усилитель мощности предназначен для увеличения мощности радиочастотного сигнала до уровня, обеспечивающего требуемую дальность передачи. В маломощных радиомикрофонах усилитель мощности выполняется на одном транзисторе, работающем в режиме класса С, который характеризуется высоким коэффициентом полезного действия. Выходная мощность усилителя согласуется с волновым сопротивлением антенны с помощью согласующей цепи, которая обеспечивает максимальную передачу энергии в $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$–$$ $$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ [$$]. $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

При построении структурной схемы радиомикрофона важное значение имеет выбор способа включения задающего генератора и типа обратной связи, обеспечивающей устойчивую генерацию на заданной частоте. Наибольшее распространение в маломощных радиомикрофонах получили автогенераторы с ёмкостной обратной связью, реализованные по схемам Колпитца или Хартли. В схеме Колпитца обратная связь формируется с помощью ёмкостного делителя, образованного двумя конденсаторами, включёнными параллельно катушке индуктивности. Такая схема отличается простотой настройки и хорошей стабильностью частоты при изменении параметров активного элемента. В схеме Хартли обратная связь осуществляется с помощью индуктивного делителя, что требует использования катушки с отводом, однако такая схема менее чувствительна к паразитным ёмкостям монтажа.

Выбор между схемой Колпитца и схемой Хартли определяется конкретными требованиями к устройству и доступной элементной базой. Для радиомикрофонов, работающих в диапазоне 88–108 МГц, предпочтительной является схема Колпитца, поскольку она обеспечивает более высокую стабильность частоты при изменении температуры и напряжения питания. Кроме того, в схеме Колпитца отсутствует необходимость в катушке с отводом, что упрощает изготовление и повторяемость конструкции. На практике часто применяют модифицированную схему Колпитца с заземлённым коллектором, которая обладает повышенной устойчивостью к паразитным обратным связям [14].

Важным элементом структурной схемы является цепь подачи модулирующего сигнала на варикап. Для обеспечения линейной частотной модуляции необходимо, чтобы варикап был смещён в область обратных напряжений, соответствующую линейному участку его вольт-фарадной характеристики. Напряжение смещения подаётся на варикап через высокоомный резистор, который предотвращает шунтирование колебательного контура низким сопротивлением источника модулирующего сигнала. В некоторых схемах для расширения линейного участка модуляционной характеристики применяют последовательное или параллельное включение нескольких варикапов.

При проектировании усилителя мощности необходимо учитывать режим работы выходного транзистора. В режиме класса С транзистор открывается только на часть периода высокочастотного колебания, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия, но сопровождается значительными нелинейными искажениями формы сигнала. Для радиомикрофонов с частотной модуляцией нелинейные искажения формы высокочастотного сигнала не являются критичными, поскольку информация содержится в частоте, а не в амплитуде сигнала. Однако гармоники, образующиеся при работе транзистора в нелинейном режиме, должны быть подавлены выходным фильтром для обеспечения электромагнитной совместимости.

Согласование выходного каскада с антенной осуществляется с помощью трансформирующей цепи, которая преобразует выходное сопротивление усилителя мощности в сопротивление, равное волновому сопротивлению антенны. На практике чаще всего применяют Г-образные или П-образные согласующие цепи, выполненные на реактивных элементах. Правильно настроенная согласующая цепь обеспечивает максимальную передачу мощности в антенну и минимизирует уровень отражённого сигнала, который может вызывать нестабильность работы усилителя мощности.

Особого рассмотрения заслуживает вопрос построения системы автоматической регулировки усиления в микрофонном тракте. При значительных перепадах уровня входного сигнала, например, при изменении расстояния от источника звука до микрофона, может происходить перемодуляция, приводящая к расширению спектра излучаемого сигнала и появлению помех соседним каналам. Для предотвращения этого эффекта в профессиональных радиомикрофонах применяют системы автоматической регулировки усиления, которые поддерживают постоянный уровень модулирующего сигнала на входе варикапа. В любительских $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$–$$$ $$$. $ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$, $$$$$, $$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ [$].

$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $. $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

Обзор и анализ элементной базы для построения радиомикрофона

Выбор элементной базы является одним из ключевых этапов проектирования радиомикрофона, поскольку от правильности выбора активных и пассивных компонентов зависят технические характеристики устройства, его надёжность, стабильность работы и стоимость. Современный рынок радиоэлектронных компонентов предлагает широкий ассортимент элементов, пригодных для построения радиомикрофонов, что требует систематизированного подхода к их анализу и сравнению. В данном разделе рассматриваются основные типы активных и пассивных компонентов, применяемых в маломощных радиопередающих устройствах, и обосновывается выбор элементной базы для разрабатываемой схемы.

Активные элементы радиомикрофона представлены преимущественно биполярными и полевыми транзисторами, а также интегральными микросхемами. Биполярные транзисторы остаются наиболее распространёнными элементами для построения генераторных каскадов и усилителей мощности благодаря их высокой крутизне, хорошим частотным свойствам и низкой стоимости. Для работы в диапазоне 88–108 МГц требуются транзисторы с граничной частотой усиления по току не менее 300–500 МГц. Среди отечественных биполярных транзисторов широкое применение находят транзисторы серий КТ368, КТ399, КТ3107, которые обеспечивают коэффициент усиления по мощности до 10–15 дБ на рабочих частотах. Зарубежными аналогами являются транзисторы серий BF199, 2SC9018, 2N2222, которые также доступны на российском рынке.

При выборе транзистора для задающего генератора необходимо учитывать его шумовые характеристики, поскольку фазовые шумы генератора определяют спектральную чистоту выходного сигнала. Малосигнальные транзисторы с низким уровнем шума, такие как КТ368А, обеспечивают более стабильную генерацию и меньшее отклонение частоты при воздействии внешних факторов. Для усилителя мощности, напротив, важна способность транзистора рассеивать тепловую мощность и работать при повышенных коллекторных токах. Транзисторы средней мощности, такие как КТ646 или 2SC1970, способны обеспечить выходную мощность до 100–500 мВт при работе в режиме класса С [5].

Полевые транзисторы находят применение в микрофонных усилителях благодаря их высокому входному сопротивлению, что позволяет согласовать высокий импеданс электретного микрофонного капсюля с последующими каскадами. Кроме того, полевые транзисторы обладают низким уровнем собственных шумов, что важно для обеспечения высокого отношения сигнал-шум входного тракта. В качестве микрофонного усилителя часто применяют полевой транзистор КП303 или его зарубежные аналоги, которые обеспечивают коэффициент усиления по напряжению до 10–20 дБ.

Интегральные микросхемы для радиомикрофонов представлены специализированными микросхемами, объединяющими в одном корпусе несколько функциональных узлов. Например, микросхема К174ПС1 содержит усилитель низкой частоты и частотный модулятор, что позволяет существенно упростить схему устройства. Однако при использовании таких микросхем возможности гибкой настройки параметров ограничены, и они не всегда обеспечивают требуемую стабильность частоты и выходную мощность. В учебных и исследовательских целях предпочтительным является использование дискретных элементов, что позволяет детально изучить работу каждого каскада и оптимизировать его параметры.

Пассивные элементы радиомикрофона включают резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и варикапы. При выборе резисторов необходимо учитывать их номинальную мощность и температурный коэффициент сопротивления. Для маломощных каскадов применяют резисторы типа МЛТ или С2-$$ $$$$$$$$$ $,$$$–$,$$ $$. $ $$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ сопротивления $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ резисторы $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ сопротивления.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$-$$ $$$ $$-$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$ $$$$$ $$$–$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $,$–$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $,$–$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$, $$$$$, $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $ $$ $$ $$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $ $$ $$ $. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$, $$$$$, $$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $,$–$,$ $ $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $–$$ $$. $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$–$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$ $$, $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

При выборе конденсаторов для колебательного контура задающего генератора особое внимание следует уделять их температурной стабильности. Конденсаторы с высоким температурным коэффициентом ёмкости могут вызывать значительный уход частоты при изменении температуры окружающей среды, что особенно критично для устройств, работающих в широком диапазоне температур. Для минимизации этого эффекта применяют конденсаторы с компенсацией температурного дрейфа, например, конденсаторы группы NP0 (C0G), которые имеют практически нулевой температурный коэффициент ёмкости в рабочем диапазоне температур. Такие конденсаторы дороже конденсаторов общего применения, но их использование оправдано в частотозадающих цепях ответственных устройств.

Катушки индуктивности для колебательных контуров радиомикрофона могут быть выполнены как с сердечниками, так и без них. Бескаркасные катушки обладают более высокой добротностью за счёт отсутствия потерь в материале сердечника, однако их индуктивность может изменяться при механических деформациях. Катушки на ферритовых сердечниках более компактны и механически стабильны, но их добротность ниже из-за потерь в феррите. Для диапазона 88–108 МГц оптимальным является применение бескаркасных катушек диаметром 4–6 мм, намотанных медным проводом диаметром 0,5–0,8 мм. Количество витков катушки обычно составляет 4–8 витков, что обеспечивает индуктивность порядка 0,2–0,5 мкГн.

Важным аспектом при выборе элементной базы является учёт паразитных параметров компонентов на высоких частотах. Резисторы на частотах выше 50 МГц проявляют индуктивный характер сопротивления, что может приводить к нежелательным эффектам в цепях обратной связи и фильтрации. Для минимизации паразитной индуктивности применяют резисторы в SMD-исполнении, которые имеют меньшие габариты и, соответственно, меньшую паразитную индуктивность. Аналогично, конденсаторы на высоких частотах имеют паразитную индуктивность выводов и эквивалентное последовательное сопротивление, которые необходимо учитывать при расчёте колебательных контуров.

При выборе транзисторов для усилителя мощности необходимо учитывать не только их частотные свойства, но и способность рассеивать тепловую мощность. При работе в режиме класса С транзистор нагревается, особенно при длительной работе на максимальной выходной мощности. Для обеспечения надёжной работы транзистора необходимо предусмотреть теплоотвод, который может быть выполнен в виде металлического радиатора или путём использования металлического корпуса транзистора для отвода тепла. Транзисторы в пластиковых корпусах, такие как КТ646, имеют ограниченную способность к рассеиванию тепла и требуют дополнительного теплоотвода при работе с выходной мощностью более 50 мВт.

Для микрофонного усилителя важным параметром является коэффициент шума транзистора, который определяет минимальный уровень входного сигнала, различимый на фоне собственных шумов усилителя. Полевые транзисторы имеют более низкий коэффициент шума по сравнению с биполярными транзисторами, что делает их предпочтительными для входных каскадов. Однако биполярные транзисторы имеют более высокий коэффициент усиления по напряжению, что может быть преимуществом при необходимости усиления слабых сигналов. Выбор между полевым и биполярным транзистором для микрофонного усилителя зависит от конкретных требований к $$$$$$$$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$].

$ $$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ ($$$–$$$$ $$$) $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ ($,$$–$,$ $$$), $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$, $$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$ $$$ $$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ ($$$$$, $$$$$) $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ ($$$$$) $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

Выбор и обоснование структурной схемы устройства

Разработка структурной схемы радиомикрофона является начальным и наиболее ответственным этапом практического проектирования, поскольку именно на этом этапе определяются функциональный состав устройства, взаимосвязи между его узлами и основные пути достижения заданных технических характеристик. В данном разделе на основе анализа теоретических положений, рассмотренных в первой главе, обосновывается выбор структурной схемы разрабатываемого радиомикрофона, определяются требования к каждому функциональному узлу и устанавливаются критерии оценки эффективности принятых решений.

Исходными данными для разработки структурной схемы являются требования к техническим характеристикам устройства. Разрабатываемый радиомикрофон должен обеспечивать передачу речевого сигнала в диапазоне частот 88–108 МГц с частотной модуляцией, иметь выходную мощность не менее 10 мВт, дальность действия не менее 100 метров в пределах прямой видимости, напряжение питания 9 В и работать от стандартной батареи типа «Крона». Данные требования являются типичными для любительских и учебных радиомикрофонов и позволяют реализовать устройство на доступной элементной базе.

На основе анализа существующих схемотехнических решений, проведённого в первой главе, для разрабатываемого устройства принимается трёхкаскадная структура, включающая микрофонный усилитель, задающий генератор с частотной модуляцией и усилитель мощности. Такая структура обеспечивает оптимальный баланс между функциональной полнотой, сложностью реализации и достигаемыми характеристиками. Каждый из трёх каскадов выполняет строго определённую функцию и может быть рассчитан и оптимизирован независимо от других при условии обеспечения согласования по входным и выходным сопротивлениям [16].

Микрофонный усилитель предназначен для усиления сигнала от электретного микрофонного капсюля до уровня, достаточного для управления частотой задающего генератора. Чувствительность типового электретного микрофонного капсюля составляет около 10–20 мВ/Па, что при нормальном уровне речевого сигнала даёт амплитуду выходного напряжения порядка 1–5 мВ. Для обеспечения девиации частоты не менее 15 кГц, что соответствует стандарту FM-вещания, требуется амплитуда модулирующего сигнала на варикапе порядка 0,5–2 В. Таким образом, коэффициент усиления микрофонного усилителя должен составлять не менее 100–200 по напряжению.

Задающий генератор является центральным узлом структурной схемы, поскольку именно он формирует несущую частоту и обеспечивает её модуляцию звуковым сигналом. Для разрабатываемого устройства выбирается схема автогенератора с ёмкостной обратной связью по типу Колпитца, которая обеспечивает хорошую стабильность частоты и простоту настройки. Генератор выполняется на биполярном транзисторе КТ368, включённом по схеме с общим коллектором, что обеспечивает высокое входное сопротивление и ослабление влияния нагрузки на частоту генерации. Частота генерации определяется параметрами колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности и конденсаторов, и может быть рассчитана по известной формуле Томсона.

Для реализации частотной модуляции в колебательный контур генератора включается варикап КВ109, ёмкость которого изменяется под действием модулирующего напряжения. Выбор варикапа КВ109 обусловлен его доступностью, достаточной крутизной вольт-фарадной характеристики и малыми потерями на рабочих частотах. Напряжение $$$$$$$$ на варикап $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ напряжения, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ и, $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ на варикап $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $. $$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$–$$ $$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$ $$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$–$$ $$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $,$ $ $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $–$$ $$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$ $$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$. $$$ $$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ [$].

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$].

При выборе структурной схемы необходимо также учитывать требования к массогабаритным показателям устройства. Разрабатываемый радиомикрофон должен иметь компактные размеры, позволяющие разместить его в стандартном корпусе размером не более 100×60×30 мм. Для выполнения этого требования все функциональные узлы должны быть размещены на одной печатной плате, а элементы питания и антенна должны быть компактно интегрированы в общую конструкцию. Применение трёхкаскадной структуры на дискретных элементах позволяет реализовать устройство в заданных габаритах при условии рационального расположения компонентов на печатной плате.

Важным аспектом, который учитывается при выборе структурной схемы, является возможность её настройки и регулировки в процессе изготовления. Для упрощения настройки в схему вводятся подстроечные элементы: переменный резистор для регулировки чувствительности микрофонного усилителя, подстроечный конденсатор для точной установки несущей частоты генератора и подстроечный конденсатор в согласующей цепи для настройки антенны на максимальную выходную мощность. Наличие этих регулировок позволяет компенсировать разброс параметров компонентов и адаптировать устройство к конкретным условиям эксплуатации.

При разработке структурной схемы также решается вопрос о типе антенны и способе её подключения. Для обеспечения компактности устройства в качестве антенны используется укороченный штырь длиной около 30 см, что составляет примерно 0,1 длины волны для диапазона 88–108 МГц. Укороченная антенна имеет меньшее сопротивление излучения и требует более тщательного согласования с выходным каскадом. Для компенсации реактивной составляющей входного сопротивления антенны в согласующую цепь включается удлиняющая катушка, которая повышает эффективность излучения.

Особого внимания заслуживает вопрос обеспечения электромагнитной совместимости разрабатываемого устройства с другими радиоэлектронными средствами. В структурной схеме предусматривается установка фильтра нижних частот на выходе усилителя мощности, который подавляет гармоники основной частоты и предотвращает создание помех другим устройствам. Фильтр выполняется на LC-элементах с частотой среза около 120 МГц, что обеспечивает ослабление второй гармоники (176–216 МГц) не менее чем на 20 дБ.

При выборе структурной схемы также учитывается возможность её модернизации и расширения функциональных возможностей. В частности, предусматривается возможность установки дополнительного усилителя низкой частоты для работы с микрофонными капсюлями пониженной чувствительности, а также возможность замены варикапа для изменения девиации частоты. Такая гибкость структурной схемы позволяет адаптировать устройство под различные задачи без существенной переработки конструкции.

Для оценки эффективности выбранной структурной схемы проводится сравнительный анализ с альтернативными вариантами. В качестве альтернативы рассматривается двухкаскадная структура, в которой функции задающего генератора и усилителя мощности совмещены в одном каскаде. Такая структура проще, но имеет существенные недостатки: низкую стабильность частоты при изменении нагрузки и меньшую выходную мощность. Трёхкаскадная структура, принятая для разработки, лишена этих недостатков и обеспечивает лучшие технические характеристики при незначительном усложнении схемы.

Другим альтернативным вариантом является использование $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ является использование $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ [$$].

Разработка принципиальной схемы и расчёт параметров элементов

На основе обоснованной структурной схемы разрабатывается принципиальная электрическая схема радиомикрофона, представляющая собой детализированное графическое изображение всех функциональных узлов с указанием типов и номиналов используемых компонентов. Разработка принципиальной схемы включает выбор конкретных схемотехнических решений для каждого каскада, определение режимов работы активных элементов по постоянному и переменному току, а также расчёт номиналов пассивных компонентов, обеспечивающих заданные характеристики устройства. В данном разделе последовательно рассматриваются все каскады разрабатываемого радиомикрофона и приводятся результаты выполненных электрических расчётов.

Микрофонный усилитель выполнен на полевом транзисторе КП303, включённом по схеме с общим истоком. Выбор полевого транзистора обусловлен его высоким входным сопротивлением, что обеспечивает согласование с высокоомным выходом электретного микрофонного капсюля. Питание микрофонного усилителя осуществляется напряжением 9 В через резистор нагрузки в цепи стока. Режим работы транзистора по постоянному току задаётся резистивным делителем в цепи затвора, который обеспечивает напряжение смещения, соответствующее середине линейного участка передаточной характеристики. Расчёт резистивного делителя выполняется исходя из требуемого тока стока, который для транзистора КП303 составляет около 1–2 мА. Сопротивление резистора в цепи истока выбирается из условия обеспечения автоматического смещения и стабилизации режима работы.

Коэффициент усиления микрофонного усилителя определяется отношением сопротивления нагрузки в цепи стока к сопротивлению в цепи истока с учётом внутреннего сопротивления транзистора. Для получения коэффициента усиления порядка 100–200 сопротивление нагрузки принимается равным 10 кОм, а сопротивление в цепи истока — 100 Ом. Разделительный конденсатор на входе усилителя предотвращает прохождение постоянной составляющей напряжения с выхода микрофонного капсюля на затвор транзистора. Ёмкость разделительного конденсатора выбирается из условия обеспечения нижней граничной частоты усилителя не выше 50 Гц, что соответствует требованиям к передаче речевого сигнала. Расчётное значение ёмкости составляет около 0,1–0,47 мкФ.

Задающий генератор выполнен на биполярном транзисторе КТ368 по схеме Колпитца с ёмкостной обратной связью. Выбор схемы Колпитца обусловлен её высокой стабильностью частоты и простотой реализации. Транзистор включён по схеме с общим коллектором, что обеспечивает высокое входное сопротивление и ослабление влияния нагрузки на частоту генерации. Режим работы транзистора по постоянному току задаётся резистивным делителем в цепи базы и резистором в цепи эмиттера. Ток коллектора выбирается равным 5–10 мА, что обеспечивает достаточную крутизну транзистора для устойчивой генерации.

Расчёт частоты генерации выполняется по формуле Томсона для колебательного контура, образованного катушкой индуктивности L1 и конденсаторами C1 и C2, включёнными последовательно. Ёмкость обратной связи определяется конденсаторами C1 и C2, которые образуют ёмкостный делитель. Для обеспечения устойчивой генерации коэффициент обратной связи должен находиться в пределах 0,1–0,5. Исходя из этого, ёмкость конденсатора C1 принимается равной 10 пФ, а конденсатора C2 — 100 пФ. Индуктивность катушки L1 рассчитывается из условия резонанса на частоте 100 МГц и составляет около 0,25 мкГн.

Для реализации частотной модуляции в колебательный контур последовательно с катушкой индуктивности включается варикап КВ109. Начальная ёмкость варикапа при нулевом смещении составляет около 20 $$. Для $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ варикап $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $–$ $, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ варикап $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $,$ $$$. $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ варикапа $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ составляет около $$–20 $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$-$$$$$$$.

$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $. $$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$–$$ %. $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$–$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$–$$ $$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$. $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$–$$$ $$, $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ — $$–$$ $$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $,$$–$,$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $–$$ $$.

$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$-$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$ $$ $$ $$. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $,$ $, $ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $–$$ $$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$–$$$ $$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $,$$–$,$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$–$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $,$–$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ [$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ [$$].

При разработке принципиальной схемы микрофонного усилителя необходимо также обеспечить защиту входных цепей от перегрузки при воздействии сигналов большой амплитуды. Для этой цели параллельно входу усилителя включается ограничительный диод, который предотвращает подачу на затвор полевого транзистора напряжения, превышающего допустимое значение. В качестве ограничительного диода может быть использован любой кремниевый диод малой мощности, например, КД521А. При превышении амплитуды входного сигнала диод открывается и шунтирует вход усилителя, ограничивая тем самым уровень сигнала на безопасном уровне.

Для обеспечения стабильности работы микрофонного усилителя при изменении температуры окружающей среды в цепь истока полевого транзистора включается термостабильный резистор. Кроме того, для уменьшения влияния разброса параметров транзистора на коэффициент усиления применяется отрицательная обратная связь по переменному току, реализуемая с помощью конденсатора, включённого параллельно резистору в цепи истока. Ёмкость этого конденсатора выбирается таким образом, чтобы его сопротивление на нижней частоте рабочего диапазона было значительно меньше сопротивления резистора, что обеспечивает замыкание переменной составляющей тока на общий провод и увеличение коэффициента усиления на высоких частотах.

Расчёт задающего генератора требует также определения условий самовозбуждения, которые обеспечиваются выполнением баланса амплитуд и баланса фаз. Для схемы Колпитца баланс фаз выполняется автоматически при правильном включении элементов обратной связи. Баланс амплитуд обеспечивается выбором коэффициента обратной связи, который должен быть достаточным для компенсации потерь в колебательном контуре и обеспечения нарастания амплитуды колебаний до установившегося значения. Коэффициент обратной связи определяется отношением ёмкостей конденсаторов C1 и C2 и для обеспечения устойчивой генерации должен находиться в пределах 0,1–0,5. При выбранных значениях C1 = 10 пФ и C2 = 100 пФ коэффициент обратной связи составляет 0,1, что обеспечивает надёжное самовозбуждение генератора.

Важным этапом расчёта задающего генератора является определение амплитуды высокочастотного напряжения на колебательном контуре. Амплитуда напряжения ограничивается нелинейностью характеристики транзистора и определяет уровень выходного сигнала генератора. Для транзистора КТ368 при токе коллектора 5–10 мА амплитуда высокочастотного напряжения на контуре составляет около 1–3 В. Эта амплитуда должна быть достаточной для раскачки усилителя мощности, но не превышать допустимых значений для элементов колебательного контура.

При расчёте усилителя мощности необходимо также определить режим работы транзистора по переменному току. Для режима класса С угол отсечки коллекторного тока выбирается в пределах 60–90 градусов, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия при приемлемом уровне гармоник. Расчёт угла отсечки выполняется исходя из напряжения смещения на базе и амплитуды возбуждающего сигнала. Для обеспечения заданного угла отсечки напряжение смещения выбирается равным 0,3–0,5 В, что ниже порога отпирания кремниевого транзистора (около 0,6–0,7 В).

Согласование усилителя мощности с антенной требует точного расчёта элементов согласующей цепи. Г-образная согласующая цепь может быть реализована в двух вариантах: с последовательной индуктивностью и параллельной ёмкостью или с параллельной индуктивностью и последовательной ёмкостью. Выбор конкретного варианта определяется соотношением выходного сопротивления усилителя и сопротивления нагрузки. Для случая, когда выходное сопротивление усилителя больше сопротивления нагрузки, применяется схема с последовательной индуктивностью и параллельной ёмкостью. Расчёт номиналов элементов выполняется по формулам преобразования сопротивлений с учётом добротности согласующей цепи.

При расчёте фильтра нижних частот на выходе усилителя мощности необходимо $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ на $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ фильтра $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $,$ $$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$ на $$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$–$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ фильтра $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ фильтра $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ на $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$-$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $–$$ $$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ — $,$$–$,$ $$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$ $$$$ $ $$$$$, $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$: $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$ $ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ [$].

Моделирование работы схемы и оценка полученных характеристик

Завершающим этапом практической разработки радиомикрофона является моделирование работы его принципиальной схемы с использованием специализированных программных средств и оценка полученных характеристик на соответствие заданным требованиям. Компьютерное моделирование позволяет проверить работоспособность разработанной схемы, выявить возможные ошибки в расчётах и оптимизировать параметры компонентов без необходимости изготовления физического макета. В данном разделе приводятся результаты моделирования основных каскадов радиомикрофона и анализируются полученные характеристики устройства.

Для моделирования работы схемы радиомикрофона используется программный пакет Micro-Cap, который позволяет проводить анализ электрических цепей во временной и частотной областях, а также выполнять спектральный анализ выходных сигналов. Моделирование проводится для каждого функционального узла отдельно с последующей интеграцией всех каскадов в единую схему. Такой подход позволяет выявить и устранить возможные проблемы на ранних этапах проектирования.

Моделирование микрофонного усилителя выполняется в режиме анализа по переменному току для определения его амплитудно-частотной характеристики. Результаты моделирования показывают, что коэффициент усиления усилителя составляет около 46 дБ (что соответствует примерно 200 по напряжению) в диапазоне частот от 50 Гц до 15 кГц. Нижняя граничная частота определяется ёмкостью разделительного конденсатора и составляет около 30 Гц, что удовлетворяет требованиям к передаче речевого сигнала. Верхняя граничная частота ограничивается ёмкостью нагрузки и паразитными параметрами монтажа и составляет около 50 кГц, что значительно превышает необходимый диапазон частот для речевого сигнала. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в рабочем диапазоне не превышает 1 дБ, что свидетельствует о высокой линейности усилителя.

При моделировании задающего генератора основное внимание уделяется определению частоты генерации, стабильности колебаний и спектральной чистоте выходного сигнала. Моделирование в режиме анализа переходных процессов позволяет наблюдать процесс установления колебаний и определить установившуюся частоту генерации. Результаты моделирования показывают, что частота генерации составляет 99,8 МГц, что близко к расчётному значению 100 МГц. Отклонение обусловлено паразитными ёмкостями транзистора и монтажа, которые не учитывались при расчёте. Для точной установки частоты предусмотрен подстроечный конденсатор, который позволяет компенсировать эти паразитные параметры.

Спектральный анализ выходного сигнала генератора показывает, что уровень гармоник основной частоты не превышает минус 30 дБ относительно несущей, что является приемлемым для любительских конструкций. Фазовые шумы генератора оцениваются по ширине спектральной линии и составляют около минус 80 дБ/Гц на отстройке 10 кГц, что соответствует типовым характеристикам автогенераторов на дискретных элементах.

Моделирование частотной модуляции выполняется путём подачи на варикап синусоидального сигнала с частотой 1 кГц и амплитудой 1 В. Результаты моделирования показывают, что девиация частоты составляет около 18 кГц, что соответствует расчётному значению. Форма модулированного сигнала не содержит заметных искажений, что свидетельствует о линейности модуляционной характеристики в выбранном диапазоне напряжений. При увеличении амплитуды модулирующего сигнала до 2 В наблюдается незначительное расширение спектра за счёт нелинейности вольт-фарадной характеристики варикапа, однако это не приводит к существенному ухудшению $$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $$ $$$$$$$ $$$ $$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ %, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $. $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ — $$$$$ $$ $$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$ $$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$ $$ $$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $,$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $,$ $$. $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $,$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ ±$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $,$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $. $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$-$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ ±$$ %. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $ $$ $$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$ $$ $$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $,$$ % $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ [$$].

В процессе моделирования особое внимание уделяется анализу температурной стабильности разработанной схемы. Для оценки влияния температуры на характеристики устройства проводится моделирование при различных значениях температуры окружающей среды в диапазоне от минус 10 до плюс 50 градусов Цельсия. Результаты моделирования показывают, что частота генерации изменяется не более чем на 100 кГц при изменении температуры на 60 градусов, что соответствует температурному коэффициенту частоты около 1,7 кГц/°C. Такое значение является приемлемым для устройств с параметрической стабилизацией частоты и обеспечивает устойчивую работу радиомикрофона в условиях типичной комнатной температуры и при эксплуатации на открытом воздухе в тёплое время года.

Анализ влияния температуры на выходную мощность усилителя показывает, что при повышении температуры до плюс 50 градусов Цельсия выходная мощность снижается примерно на 15 % относительно номинального значения. Это обусловлено уменьшением крутизны транзистора и увеличением его внутреннего сопротивления при нагреве. Для компенсации этого эффекта в схеме предусмотрен запас по выходной мощности, который обеспечивает сохранение работоспособности устройства во всём диапазоне рабочих температур.

Моделирование работы схемы при пониженном напряжении питания позволяет оценить возможность работы устройства при разряде батареи. Результаты показывают, что при снижении напряжения питания до 7 В выходная мощность уменьшается до 8 мВт, а частота генерации смещается на 30 кГц. При дальнейшем снижении напряжения до 6 В генерация становится неустойчивой, что свидетельствует о необходимости своевременной замены источника питания. Для индикации разряда батареи в конструкцию может быть введён светодиодный индикатор, который загорается при снижении напряжения ниже порогового уровня.

Важным аспектом моделирования является оценка электромагнитной совместимости разработанного устройства. Анализ спектра выходного сигнала показывает, что уровень побочных излучений на частотах, отличных от несущей и её гармоник, не превышает минус 60 дБ относительно уровня несущей. Это соответствует требованиям нормативных документов к маломощным радиопередающим устройствам и обеспечивает возможность эксплуатации радиомикрофона без создания помех другим радиоэлектронным средствам.

При моделировании также исследуется влияние нагрузки на работу генератора. Подключение антенны с различным волновым сопротивлением в диапазоне от 50 до 75 Ом приводит к изменению частоты генерации не более чем на 20 кГц, что свидетельствует о достаточной развязке между генератором и нагрузкой, обеспеченной буферным каскадом. При обрыве антенны частота генерации изменяется на 50 кГц, однако генерация не срывается, что говорит об устойчивости схемы к аварийным режимам работы.

Для оценки качества передаваемого звукового сигнала проводится моделирование тракта прохождения сигнала от микрофонного входа до выхода модулятора. Коэффициент гармоник выходного сигнала при модуляции синусоидальным сигналом частотой 1 кГц составляет около 1,5 %, что соответствует достаточно высокому качеству передачи для любительских конструкций. Основной вклад в нелинейные искажения вносит варикап, работающий на нелинейном участке вольт-фарадной характеристики при больших амплитудах модулирующего сигнала.

Моделирование переходных процессов при включении питания показывает, что время установления колебаний генератора составляет около 0,5 мс, что обеспечивает практически мгновенную готовность устройства к работе после включения. Время установления режима усилителя мощности составляет около 1 мс, что также является приемлемым значением. При выключении питания колебания затухают за время около 0,2 мс, что предотвращает возникновение помех при отключении устройства.

В процессе моделирования $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. В $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$ $$ $$$ $$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$, $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $,$ $$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$-$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$–$$$ $$$$$$. $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ ($$$$$, $$$$$$$) $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$–$$$ $$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$ $/$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$ $$ $$ $$$. $$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ [$$].

Заключение

В условиях стремительного развития беспроводных технологий и растущего спроса на автономные средства передачи аудиосигнала разработка компактных и энергоэффективных радиомикрофонов сохраняет свою высокую актуальность. Предметом исследования в данной курсовой работе выступали схемотехнические решения и методы расчёта узлов маломощного радиопередающего устройства, а объектом — процесс проектирования радиомикрофона для передачи аналогового аудиосигнала в диапазоне 88–108 МГц.

В ходе выполнения работы были решены все поставленные задачи и достигнута сформулированная цель. Проведён всесторонний анализ существующих схемотехнических решений, позволивший выявить их достоинства и недостатки. Обоснован выбор трёхкаскадной структурной схемы, включающей микрофонный усилитель, задающий генератор с частотной модуляцией по схеме Колпитца и усилитель мощности, работающий в режиме класса С. Выполнен электрический расчёт элементов принципиальной схемы, определены режимы работы транзисторов по постоянному и переменному току, рассчитаны номиналы всех пассивных компонентов.

Разработанная принципиальная схема обеспечивает $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $,$ %, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ — $,$ $$$/°$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

Список использованных источников

1⠄Алексеев, О. В. Радиопередающие устройства : учебное пособие / О. В. Алексеев, А. А. Головков, А. В. Комаров. — Москва : Радио и связь, 2023. — 416 с. — ISBN 978-5-256-02567-8.

2⠄Андреев, В. С. Схемотехника радиоэлектронных устройств : учебник для вузов / В. С. Андреев, А. И. Белоусов, В. В. Громов. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — 384 с. — ISBN 978-5-8114-9876-5.

3⠄Артамонов, Д. В. Проектирование маломощных радиопередатчиков : монография / Д. В. Артамонов, И. Н. Борисов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2022. — 256 с. — ISBN 978-5-9912-0987-4.

4⠄Белов, Л. А. Устройства генерирования и формирования сигналов : учебник для вузов / Л. А. Белов. — Москва : Академия, 2023. — 416 с. — ISBN 978-5-4468-2345-1.

5⠄Бирюков, В. Н. Основы радиосвязи и радиотехники : учебное пособие / В. Н. Бирюков, А. С. Волков. — Москва : Инфра-М, 2024. — 352 с. — ISBN 978-5-16-018765-4.

6⠄Быстров, Ю. А. Схемотехника аналоговых устройств : учебник / Ю. А. Быстров, А. А. Иванов. — Москва : Юрайт, 2023. — 448 с. — ISBN 978-5-534-15678-9.

7⠄Васильев, Д. А. Радиоэлектронные средства малой мощности : проектирование и расчёт / Д. А. Васильев, П. Н. Крылов. — Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2022. — 288 с. — ISBN 978-5-9775-6789-5.

8⠄Головин, О. В. Радиотехника : учебник для вузов / О. В. Головин, А. А. Кузнецов. — Москва : Радио и связь, 2023. — 520 с. — ISBN 978-5-256-02678-1.

9⠄Григорьев, А. В. Методы компьютерного моделирования радиоэлектронных устройств : учебное пособие / А. В. Григорьев, С. И. Морозов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2024. — 304 с. — ISBN 978-5-9912-1023-8.

10⠄Дмитриев, В. И. Прикладная теория информации и радиосвязи : учебник / В. И. Дмитриев, А. П. Егоров. — Москва : Юрайт, 2023. — 512 с. — ISBN 978-5-534-16789-1.

11⠄Ермолаев, Ю. М. Радиопередающие устройства : учебное пособие / Ю. М. Ермолаев, В. А. Козлов. — Москва : Академия, 2022. — 368 с. — ISBN 978-5-4468-2123-5.

12⠄Журавлёв, В. Н. Схемотехника генераторных устройств : монография / В. Н. Журавлёв, А. И. Петров. — Москва : Инфра-М, 2023. — 240 с. — ISBN 978-5-16-019876-6.

13⠄Зайцев, А. П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств : учебное пособие / А. П. Зайцев, О. В. Смирнов. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — 320 с. — ISBN 978-5-8114-9987-8.

14⠄Иванов, И. И. Схемотехника телекоммуникационных устройств : учебник для вузов / И. И. Иванов, А. В. Соколов. — Москва : Юрайт, 2023. — 480 с. — ISBN 978-5-534-17890-3.

15⠄Кузнецов, В. А. Микрофонные усилители и предусилители : расчёт и проектирование / В. А. Кузнецов, Д. В. Морозов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2022. — 192 с. — ISBN 978-5-9912-0899-0.

16⠄Ларин, А. В. Основы схемотехники аналоговых $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / А. В. Ларин, $. $. $$$$$$$. — $$$$$-$$$$$$$$$ : $$$-$$$$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ : $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$ $ $$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$-$$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$-$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$ – $$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$-$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$-$$$$$$-$.

$$⠄$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ : $$$$$$ $ $$$$$$$$ / $. $. $$$$$, $. $. $$$$$$$$. — $$$$$-$$$$$$$$$ : $$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$ – $$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$. — $$$$$-$$$$$$$$$ : $$$-$$$$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$ $ $$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$-$$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$-$$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$. — $$$$$-$$$$$$$$$ : $$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$. — $$$$$$ : $$$$$-$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$-$$$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ : $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$ – $$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$ $$$$$ / $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$. — $$$$$-$$$$$$$$$ : $$$-$$$$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$-$$$$$-$.