Разработка и расчёт схемы радиомикрофона

Содержание

Введение
1⠄Глава: Теоретические основы построения радиомикрофонов
1⠄1⠄Назначение, классификация и общие принципы работы радиомикрофонов
1⠄2⠄Обзор и анализ структурных схем радиомикрофонов различных типов (ЧМ, АМ, УКВ)
1⠄3⠄Основные параметры и характеристики радиомикрофонов: дальность, частота, мощность, помехоустойчивость
2⠄Глава: $$$$$$$$$$ и $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$
2⠄1⠄$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$
2⠄2⠄$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ ($$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$, $$$$$$$$$)
2⠄3⠄$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ и $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$
$$$$$$$$$$
$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$

Введение

Современный этап развития радиоэлектроники характеризуется стремительной миниатюризацией устройств и расширением сфер применения беспроводных технологий передачи информации. Одним из востребованных классов таких устройств являются радиомикрофоны, которые нашли широкое применение в системах звукоусиления, конференц-связи, театральном искусстве, а также в образовательных и исследовательских целях. Актуальность темы данной курсовой работы обусловлена необходимостью разработки доступных и эффективных схем радиомикрофонов, способных обеспечить качественную передачу звукового сигнала на заданное расстояние в условиях возросшего уровня электромагнитных помех и ограничений по частотному ресурсу. Практическая значимость исследования заключается в возможности создания устройства, которое может быть воспроизведено в лабораторных условиях и адаптировано к конкретным эксплуатационным требованиям.

Проблематика работы связана с рядом противоречий между простотой схемотехнических решений и требованиями к стабильности частоты, дальности действия и помехоустойчивости радиомикрофона. Кроме того, существует проблема выбора оптимального типа модуляции и элементной базы, позволяющей сбалансировать себестоимость, надёжность и энергопотребление устройства. Данные вопросы требуют системного анализа и инженерного расчёта.

Объектом исследования является процесс построения и анализа радиоэлектронных устройств беспроводной передачи звукового сигнала. Предметом исследования выступает электрическая принципиальная схема радиомикрофона, её узлы и компоненты, а также методы $$ $$$$$$$.

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

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$:
- $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$;
- $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ ($$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$);
- $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$;
- $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$;
- $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

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

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

Назначение, классификация и общие принципы работы радиомикрофонов

Радиомикрофон представляет собой автономное радиоэлектронное устройство, предназначенное для преобразования акустического сигнала в электрический, его последующей обработки и передачи на расстояние посредством радиоволн. В отличие от проводных систем, радиомикрофон обеспечивает свободу перемещения пользователя, что делает его незаменимым элементом современной звукоусилительной аппаратуры. Функционально устройство объединяет в себе микрофонный капсюль, усилитель звуковой частоты, генератор несущей частоты и модулятор, а также антенну для излучения электромагнитной энергии. Понимание назначения и принципов работы радиомикрофона является фундаментом для его последующей разработки и расчёта.

Основное назначение радиомикрофона заключается в обеспечении беспроводной передачи речевого или музыкального сигнала от источника звука к приёмному устройству. Такие системы широко применяются в концертной деятельности, театральных постановках, на конференциях, в образовательных учреждениях, а также в системах оповещения и синхронного перевода. В последние годы наблюдается тенденция к интеграции радиомикрофонов в бытовую электронику и системы "умного дома", что расширяет сферу их применения и повышает требования к их характеристикам [12]. Важно отметить, что радиомикрофоны могут использоваться как в профессиональных целях, где предъявляются высокие требования к качеству звука и надёжности связи, так и в любительских проектах, где приоритетными являются простота и низкая стоимость.

Классификация радиомикрофонов осуществляется по нескольким признакам, что позволяет систематизировать многообразие существующих схемотехнических решений. По типу модуляции выделяют радиомикрофоны с частотной модуляцией (ЧМ), амплитудной модуляцией (АМ) и фазовой модуляцией (ФМ). ЧМ-радиомикрофоны получили наибольшее распространение благодаря высокой помехоустойчивости и широкому динамическому диапазону. АМ-радиомикрофоны проще в реализации, но менее устойчивы к помехам. По диапазону рабочих частот устройства делятся на низкочастотные (до 30 МГц), высокочастотные (30-300 МГц) и ультравысокочастотные (300-3000 МГц). Наиболее популярными для бытовых и полупрофессиональных применений являются диапазоны 88-108 МГц (FM-радиовещательный) и 430-440 МГц (любительский). По конструктивному исполнению различают ручные, головные, петличные и настольные радиомикрофоны. Каждый тип имеет свои особенности, связанные с размещением микрофонного капсюля и условиями эксплуатации [13].

Общие принципы работы радиомикрофона основаны на последовательном преобразовании сигнала. Акустическая волна воздействует на мембрану микрофонного $$$$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$ ($$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$) $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ на $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ на $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ сигнала, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ – $$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$$$$$$$$$$) $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$: $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ на $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

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

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

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

При рассмотрении принципов работы радиомикрофона необходимо детально остановиться на особенностях функционирования каждого из его основных каскадов. Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) является первым активным звеном после микрофонного капсюля. Его основная задача заключается в усилении слабого электрического сигнала, амплитуда которого может составлять единицы милливольт, до уровня, достаточного для управления модулятором. Требования к УЗЧ включают низкий уровень собственных шумов, минимальные нелинейные искажения и широкий диапазон усиливаемых частот, обычно от 20 Гц до 20 кГц. В простейших схемах радиомикрофонов УЗЧ выполняется на одном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером. Однако для достижения лучших характеристик применяют двух- или трёхкаскадные усилители, а также операционные усилители, которые обеспечивают высокий коэффициент усиления и стабильность параметров. Важно обеспечить согласование выходного сопротивления УЗЧ с входным сопротивлением модулятора, чтобы избежать потерь сигнала и искажений.

Генератор несущей частоты является ключевым узлом, определяющим рабочую частоту радиомикрофона. Наиболее распространёнными являются LC-генераторы, выполненные по схеме ёмкостной трёхточки (Колпитца) или индуктивной трёхточки (Хартли). В генераторе Колпитца частота колебаний определяется параметрами колебательного контура, состоящего из катушки индуктивности и двух последовательно соединённых конденсаторов. Стабильность частоты такого генератора зависит от добротности контура, температурной стабильности компонентов и напряжения питания. Для повышения стабильности применяют кварцевые резонаторы, которые обеспечивают фиксированную частоту с высокой точностью. Однако кварцевая стабилизация ограничивает возможность перестройки частоты, что может быть недостатком в некоторых применениях. В профессиональных радиомикрофонах используются синтезаторы частоты с ФАПЧ, позволяющие перестраивать частоту с малым шагом и высокой стабильностью. Выбор типа генератора зависит от требуемой точности и стоимости устройства.

Модулятор осуществляет перенос информационного сигнала на несущую частоту. При частотной модуляции (ЧМ) мгновенная частота несущего колебания изменяется пропорционально амплитуде звукового сигнала. В простейшем случае ЧМ может быть реализована путём включения варикапа в частотозадающую цепь генератора. Варикап представляет собой полупроводниковый диод, ёмкость которого зависит от приложенного обратного напряжения. Изменение напряжения звукового сигнала, подаваемого на варикап, вызывает изменение его ёмкости, что приводит к изменению частоты генератора. Глубина модуляции (девиация частоты) определяется амплитудой звукового сигнала и крутизной вольт-фарадной характеристики варикапа. Линейность модуляционной характеристики является важным параметром, влияющим на уровень нелинейных искажений. Для улучшения линейности применяют схемы с двумя варикапами, включёнными встречно-последовательно, или используют специальные интегральные модуляторы.

Антенна является выходным устройством радиомикрофона, обеспечивающим излучение электромагнитной энергии в пространство. Наиболее простым и распространённым типом антенны для радиомикрофонов является четвертьволновый штырь. Длина такой антенны равна четверти длины волны рабочей частоты. Для диапазона 88-108 МГц длина антенны составляет примерно 70-80 см, что может быть неудобно для портативных устройств. Поэтому часто применяют укороченные антенны, которые имеют меньший КПД, но более компактны. Согласование антенны с выходным каскадом генератора является важной задачей, так как рассогласование приводит к потере мощности и возникновению паразитных колебаний. В некоторых конструкциях используют спиральные антенны или антенны в виде отрезка печатного проводника, что позволяет интегрировать их в корпус устройства.

Питание радиомикрофона осуществляется от автономного источника, обычно от гальванического элемента или аккумулятора напряжением 1.5-9 В. Стабильность напряжения питания критически важна для работы генератора и усилителя, так как изменение напряжения вызывает дрейф частоты и изменение коэффициента усиления. Для стабилизации питания $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ или $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ напряжения. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ питания $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ работы, $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$.

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

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ ($$$) $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$ $$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ ($$$$). $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$.

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

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

Обзор и анализ структурных схем радиомикрофонов различных типов (ЧМ, АМ, УКВ)

Структурная схема радиомикрофона определяет его функциональные возможности, сложность реализации и конечные технические характеристики. Анализ существующих схемотехнических решений позволяет выявить достоинства и недостатки различных подходов, а также обосновать выбор оптимальной структуры для проектируемого устройства. В данном разделе рассматриваются основные типы радиомикрофонов, классифицированные по виду модуляции и используемому диапазону частот. Особое внимание уделяется схемам с частотной модуляцией (ЧМ), амплитудной модуляцией (АМ) и устройствам, работающим в ультракоротковолновом (УКВ) диапазоне.

Радиомикрофоны с частотной модуляцией являются наиболее распространённым типом благодаря их высокой помехоустойчивости и широкому динамическому диапазону. Принцип ЧМ заключается в изменении мгновенной частоты несущего колебания пропорционально амплитуде модулирующего сигнала. Структурная схема ЧМ-радиомикрофона включает микрофонный капсюль, усилитель звуковой частоты, генератор несущей частоты с возможностью частотной модуляции и антенну. В качестве модулирующего элемента чаще всего используется варикап, включённый в частотозадающий контур генератора. Изменение обратного напряжения на варикапе, вызванное звуковым сигналом, приводит к изменению его ёмкости и, соответственно, частоты генерации. Преимуществами ЧМ-радиомикрофонов являются нечувствительность к амплитудным помехам и возможность передачи сигнала с малыми искажениями. Однако такие схемы требуют более высокой стабильности частоты генератора и более сложной настройки по сравнению с АМ-аналогами [6].

Радиомикрофоны с амплитудной модуляцией отличаются простотой схемотехнической реализации и низкой стоимостью компонентов. В АМ-радиомикрофоне амплитуда несущего колебания изменяется в соответствии с формой звукового сигнала. Структурная схема включает те же основные узлы, но модулятор выполняется на одном транзисторе или диоде, который изменяет амплитуду выходного сигнала генератора. АМ-радиомикрофоны могут работать в диапазоне средних волн (СВ) или коротких волн (КВ), что позволяет использовать для приёма бытовые радиоприёмники. Однако амплитудная модуляция обладает существенным недостатком – низкой помехоустойчивостью, так как атмосферные и индустриальные помехи воздействуют именно на амплитуду сигнала. Кроме того, динамический диапазон АМ-сигнала ограничен, что приводит к искажениям при передаче громких звуков. В современных условиях АМ-радиомикрофоны используются редко, в основном в учебных целях или в простейших конструкциях, где не требуется высокое качество звука.

Радиомикрофоны, работающие в УКВ-диапазоне (ультракороткие волны), занимают особое место среди беспроводных устройств передачи звука. УКВ-диапазон охватывает частоты от 30 до 300 МГц и характеризуется распространением радиоволн преимущественно в пределах прямой видимости. Это обеспечивает относительно стабильную связь на расстоянии до $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $ УКВ-диапазоне $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ на $$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$ УКВ-$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$ $ $$, $$$ и $ $$, $$$$$$ на $$$$$$$$ в $$$$ диапазоне $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. УКВ-$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ в $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ звука и $$$$$$$$$$ связь в $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$].

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

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

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

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

При более детальном рассмотрении структурных схем радиомикрофонов необходимо остановиться на особенностях построения отдельных функциональных узлов, которые могут существенно различаться в зависимости от выбранного типа модуляции и диапазона. Генератор несущей частоты является центральным элементом любой схемы, и его реализация во многом определяет стабильность и качество работы всего устройства. В ЧМ-радиомикрофонах УКВ-диапазона наибольшее распространение получили генераторы, выполненные по схеме ёмкостной трёхточки (Колпитца). Такая схема обеспечивает хорошую стабильность частоты, простоту реализации и возможность лёгкого включения варикапа для осуществления частотной модуляции. В генераторе Колпитца частота колебаний определяется параметрами колебательного контура, образованного катушкой индуктивности и двумя последовательно соединёнными конденсаторами. Варикап включается параллельно одному из конденсаторов контура или в разрыв цепи обратной связи, что позволяет управлять частотой генерации путём изменения управляющего напряжения [14].

В АМ-радиомикрофонах генератор несущей частоты может быть выполнен по аналогичным схемам, однако модуляция осуществляется на выходном каскаде. В простейшем случае коллекторное напряжение транзистора генератора изменяется в соответствии со звуковым сигналом, что приводит к изменению амплитуды выходного колебания. Такой способ модуляции называется коллекторной модуляцией и отличается простотой, но имеет низкий КПД и значительные нелинейные искажения. Более совершенным методом является базовая модуляция, при которой звуковой сигнал подаётся на базу транзистора генератора, изменяя его режим работы. Однако и этот способ не лишён недостатков, основным из которых является паразитная частотная модуляция, вызванная изменением ёмкости p-n-переходов транзистора.

Особое внимание при анализе структурных схем следует уделить усилителям звуковой частоты (УЗЧ). В ЧМ-радиомикрофонах требования к УЗЧ более жёсткие, так как качество модуляции напрямую зависит от линейности усиления и уровня шумов. В простых конструкциях УЗЧ выполняется на одном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером. Такой усилитель обеспечивает коэффициент усиления по напряжению до 50-100, но имеет ограниченный динамический диапазон и значительные нелинейные искажения. Для улучшения характеристик применяют двухкаскадные усилители или усилители на операционных усилителях (ОУ). Использование ОУ позволяет получить высокий коэффициент усиления, малые искажения и возможность регулировки усиления с помощью внешних резисторов. Однако ОУ требуют двуполярного питания или специальных схем смещения для работы от однополярного источника [30].

В АМ-радиомикрофонах требования к УЗЧ менее критичны, поскольку амплитудная модуляция менее чувствительна к искажениям звукового сигнала. Тем не менее, для получения качественного сигнала необходимо обеспечить достаточный уровень усиления и минимальный уровень шумов. В некоторых простейших конструкциях АМ-радиомикрофонов УЗЧ может отсутствовать вовсе, а сигнал с микрофонного капсюля подаётся непосредственно на модулятор. Однако такой подход приводит к очень малой дальности действия и низкому качеству звука, поэтому в большинстве практических схем усилитель всё же применяется.

Важным элементом структурной схемы является фильтр нижних частот (ФНЧ), который устанавливается на выходе УЗЧ перед модулятором. ФНЧ ограничивает полосу частот звукового сигнала, предотвращая модуляцию высокочастотными составляющими, которые могут вызывать паразитные излучения и ухудшать качество приёма. Частота среза ФНЧ обычно выбирается в диапазоне 3-15 кГц в зависимости от требуемого качества звука. В простейших схемах ФНЧ может быть выполнен в виде $$$$$$ $$-$$$$$, в $$$$$ $$$$$$$ – в виде $$$$$$$$$ $$$$$$$ на $$.

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

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

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

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

Основные параметры и характеристики радиомикрофонов: дальность, частота, мощность, помехоустойчивость

Качество функционирования радиомикрофона определяется совокупностью его технических параметров, которые должны быть согласованы с условиями эксплуатации и требованиями нормативной документации. К числу наиболее значимых характеристик относятся дальность действия, рабочая частота, выходная мощность передатчика и помехоустойчивость. Понимание сущности этих параметров, их взаимосвязи и методов расчёта является необходимым условием для успешного проектирования устройства. В данном разделе рассматриваются основные параметры радиомикрофонов, их физический смысл и влияние на общую эффективность системы.

Дальность действия радиомикрофона представляет собой максимальное расстояние между передатчиком и приёмником, при котором обеспечивается устойчивый приём сигнала с заданным качеством. Данный параметр зависит от множества факторов, включая мощность передатчика, чувствительность приёмника, коэффициент усиления антенн, условия распространения радиоволн и уровень внешних помех. В идеальных условиях прямой видимости дальность действия может быть рассчитана по формуле идеальной радиосвязи, учитывающей затухание сигнала в свободном пространстве. Однако на практике на дальность существенно влияют препятствия (здания, деревья, рельеф местности), многолучевое распространение и интерференция сигналов. Для радиомикрофонов, работающих в УКВ-диапазоне, характерна дальность действия от нескольких десятков до нескольких сотен метров при мощности передатчика от 10 до 100 мВт [5].

Рабочая частота радиомикрофона определяет диапазон, в котором осуществляется передача сигнала. Выбор рабочей частоты является одним из ключевых этапов проектирования, так как от него зависят дальность действия, помехоустойчивость, габариты антенны и возможность использования устройства в конкретных условиях. В Российской Федерации использование радиочастотного спектра регламентируется Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ). Для любительских и учебных целей наиболее часто используются диапазоны 88-108 МГц (FM-радиовещательный) и 430-440 МГц (любительский УКВ-диапазон). Работа в этих диапазонах требует соблюдения ограничений по мощности излучения и ширине полосы частот. Выбор более высокой частоты позволяет уменьшить габариты антенны и улучшить помехоустойчивость, но приводит к увеличению затухания сигнала в пространстве и снижению дальности действия при наличии препятствий [19].

Выходная мощность передатчика радиомикрофона является важнейшим параметром, определяющим энергетический потенциал радиолинии. Мощность измеряется в ваттах (Вт) или милливаттах (мВт) и может быть как выходной мощностью генератора, так и излучаемой мощностью антенны. Для любительских радиомикрофонов мощность обычно не превышает 100 мВт, что связано с требованиями нормативных документов и стремлением к минимизации энергопотребления. Увеличение мощности передатчика приводит к пропорциональному увеличению дальности действия, но также вызывает рост энергопотребления и повышает требования к теплоотводу. Кроме того, чрезмерная мощность может создавать помехи другим радиоэлектронным средствам. При проектировании необходимо выбирать мощность, достаточную для обеспечения требуемой дальности, но не превышающую установленные ограничения.

Помехоустойчивость радиомикрофона характеризует его способность сохранять работоспособность при воздействии внешних $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$. $$-$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$-$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, при $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ ($$$$$$$$$) $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$].

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

$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ ($$$ $$-$$$$$$$$$), $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$-$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $ $$ $$ $$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $-$%. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$.

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

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

При более глубоком рассмотрении параметров радиомикрофонов необходимо остановиться на методах их измерения и расчёта, а также на факторах, ограничивающих достижение предельных значений. Дальность действия, являясь одним из наиболее наглядных параметров, на практике определяется не только мощностью передатчика, но и чувствительностью приёмного устройства. Чувствительность приёмника характеризуется минимальным уровнем входного сигнала, при котором обеспечивается заданное отношение сигнал/шум на его выходе. Для современных FM-приёмников чувствительность составляет единицы микровольт, что позволяет принимать сигналы маломощных передатчиков на расстоянии до нескольких сотен метров. Однако в условиях городской застройки из-за многолучевого распространения и затухания сигнала в стенах зданий реальная дальность может снижаться в несколько раз. Для оценки дальности действия в конкретных условиях применяют эмпирические формулы и модели распространения радиоволн, такие как модель Окамуры-Хата или модель Уолфиша-Икегами [1].

Рабочая частота радиомикрофона оказывает непосредственное влияние на длину волны и, соответственно, на размер антенны. Длина четвертьволнового штыря определяется как λ/4, где λ = c/f (c — скорость света, f — частота). Для частоты 100 МГц длина антенны составляет 75 см, для частоты 433 МГц — около 17 см. Таким образом, выбор более высокой рабочей частоты позволяет существенно уменьшить габариты антенны, что важно для портативных устройств. Однако с ростом частоты увеличивается затухание радиоволн в свободном пространстве, а также возрастает влияние препятствий. Кроме того, на высоких частотах более заметны потери в компонентах и монтаже, что требует более тщательного проектирования высокочастотного тракта. При выборе рабочей частоты необходимо также учитывать занятость эфира: в популярных диапазонах (88-108 МГц, 430-440 МГц) уровень помех от других передатчиков может быть значительным, особенно в крупных городах.

Выходная мощность передатчика радиомикрофона тесно связана с его энергопотреблением и временем автономной работы. Мощность, потребляемая от источника питания, распределяется между полезным излучением и тепловыми потерями в компонентах. КПД выходного каскада передатчика обычно составляет 30-70% в зависимости от класса усиления (A, B, C). Для увеличения КПД применяют усилители класса C, которые работают в нелинейном режиме и обеспечивают высокую эффективность, но вносят значительные искажения. Для ЧМ-сигналов, имеющих постоянную амплитуду, нелинейность усилителя класса C не является критичной, что позволяет использовать такие каскады в радиомикрофонах. При проектировании необходимо также учитывать, что мощность излучения не должна превышать установленные нормативы. В Российской Федерации для любительских радиостанций в диапазоне 430-440 МГц разрешённая мощность составляет до 10 Вт, однако для нелицензионных устройств, к которым относятся большинство самодельных радиомикрофонов, мощность ограничена на уровне 10-100 мВт в зависимости от диапазона.

Помехоустойчивость радиомикрофона может быть повышена за счёт применения различных схемотехнических решений. Одним из эффективных методов является использование балансных схем в усилителе звуковой частоты и модуляторе, которые подавляют синфазные помехи. Другим методом является введение частотного детектора с ограничением амплитуды, который устраняет амплитудные помехи в ЧМ-сигнале. Кроме того, для повышения помехоустойчивости применяют фильтрацию питания и экранирование чувствительных узлов. Важную роль играет также правильное заземление и разводка печатной платы, позволяющие минимизировать паразитные связи между каскадами. В профессиональных радиомикрофонах используются схемы с пилот-тоном и шумоподавлением, которые автоматически отключают выход приёмника при отсутствии полезного сигнала, что предотвращает воспроизведение шумов эфира [24].

Девиация частоты является важным параметром, определяющим ширину спектра ЧМ-сигнала. Согласно $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$ ЧМ-сигнала $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ частоты $$$$$$$$$$$$$ сигнала. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$/$$$, $$ $$$$$$$$$ $$$$$$ сигнала $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$-$$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$$) $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$: $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$$$$ $.$-$%, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $-$%.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ ($$$), $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$.

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

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

Выбор и обоснование структурной схемы проектируемого радиомикрофона

Практическая реализация радиомикрофона начинается с выбора структурной схемы, которая определяет состав функциональных узлов, их взаимосвязи и общую архитектуру устройства. На данном этапе необходимо учитывать требования, сформулированные в техническом задании, а также результаты теоретического анализа, проведённого в первой главе. Основными критериями при выборе структурной схемы являются обеспечение заданной дальности действия, качества звука, стабильности частоты, помехоустойчивости, а также простота реализации и доступность элементной базы. В данном разделе обосновывается выбор структурной схемы радиомикрофона с частотной модуляцией, работающего в УКВ-диапазоне, и приводится её подробное описание.

На основе анализа, проведённого в первой главе, было установлено, что наиболее оптимальным для практической реализации является радиомикрофон с частотной модуляцией (ЧМ), работающий в диапазоне 88-108 МГц. Данный диапазон выбран по нескольким причинам. Во-первых, он является общедоступным для нелицензионного использования при условии соблюдения ограничений по мощности излучения. Во-вторых, в этом диапазоне работает большинство бытовых FM-радиоприёмников, что позволяет использовать их в качестве приёмного устройства без доработок. В-третьих, частота 88-108 МГц обеспечивает приемлемый компромисс между длиной антенны (около 75 см для четвертьволнового штыря) и затуханием сигнала в пространстве. Выбор ЧМ-модуляции обусловлен её высокой помехоустойчивостью и возможностью получения качественного звукового сигнала [16].

Структурная схема проектируемого радиомикрофона включает следующие основные функциональные узлы: микрофонный капсюль, усилитель звуковой частоты (УЗЧ), генератор несущей частоты с частотной модуляцией, выходной усилитель мощности и антенну. Кроме того, в состав схемы входят цепи питания и стабилизации напряжения, а также фильтрующие элементы для подавления паразитных связей. Микрофонный капсюль выбирается электретного типа, так как он обеспечивает высокую чувствительность, малые габариты и низкое энергопотребление. Электретные капсюли не требуют внешнего поляризующего напряжения, что упрощает схему включения. Для согласования высокого выходного сопротивления капсюля с низким входным сопротивлением усилителя используется истоковый повторитель на полевом транзисторе, встроенном в корпус капсюля.

Усилитель звуковой частоты выполняется на одном транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером. Такой выбор обусловлен простотой реализации, достаточным коэффициентом усиления (порядка 50-100) и возможностью согласования с последующим каскадом. Для обеспечения линейности усиления и минимизации искажений транзистор работает в классе А. В цепь эмиттера включается резистор для стабилизации режима по постоянному току и введения отрицательной обратной связи. Нагрузкой усилителя является резистор в цепи коллектора, с которого усиленный сигнал через разделительный конденсатор подаётся на модулятор. Для ограничения полосы частот звукового сигнала на выходе УЗЧ устанавливается фильтр нижних частот (ФНЧ) первого порядка, частота среза которого выбирается равной 10 кГц [$].

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

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

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

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

При более детальном обосновании выбора структурной схемы необходимо рассмотреть альтернативные варианты и объяснить, почему они были отвергнуты. Одним из возможных вариантов является использование интегрального передатчика, например, на микросхеме типа MAX2606 или аналогичной. Такие микросхемы содержат в себе генератор, управляемый напряжением (ГУН), и буферный усилитель, что позволяет минимизировать количество внешних компонентов и упростить конструкцию. Однако применение интегральных решений ограничивает возможности настройки и снижает дидактическую ценность работы, так как студент не получает опыта расчёта и настройки дискретных высокочастотных каскадов. Кроме того, интегральные передатчики часто имеют фиксированный диапазон рабочих частот и ограниченную выходную мощность, что может не соответствовать требованиям технического задания. Поэтому в рамках данной курсовой работы принято решение о реализации генератора на дискретных элементах, что позволяет более глубоко изучить принципы его работы.

Другим альтернативным вариантом является использование кварцевой стабилизации частоты. Применение кварцевого резонатора обеспечивает высокую стабильность частоты генератора, что исключает уход частоты при изменении температуры и напряжения питания. Однако кварцевая стабилизация предполагает работу на фиксированной частоте, что ограничивает возможность перестройки в пределах диапазона 88-108 МГц. Для обеспечения перестройки частоты в этом случае потребуется использование синтезатора частоты с ФАПЧ, что существенно усложняет схему и увеличивает её стоимость. Для учебных целей и любительских конструкций достаточная стабильность частоты может быть обеспечена за счёт использования качественных компонентов колебательного контура и стабилизации питания, поэтому от кварцевой стабилизации решено отказаться.

Выбор типа микрофонного капсюля также требует обоснования. В радиомикрофонах могут использоваться динамические, конденсаторные и электретные капсюли. Динамические капсюли не требуют внешнего питания, но имеют низкую чувствительность и неравномерную частотную характеристику, что ухудшает качество звука. Конденсаторные капсюли обеспечивают высокое качество звука, но требуют источника поляризующего напряжения, что усложняет схему. Электретные капсюли являются оптимальным выбором, так как они сочетают высокую чувствительность, малые габариты, низкое энергопотребление и не требуют внешнего поляризующего напряжения. Встроенный в корпус электретного капсюля полевой транзистор выполняет роль истокового повторителя, обеспечивая низкое выходное сопротивление и согласование с последующим усилителем [22].

При выборе схемы усилителя звуковой частоты рассматривались варианты на одном транзисторе, на двух транзисторах и на операционном усилителе. Усилитель на одном транзисторе является наиболее простым и компактным, но имеет ограниченный коэффициент усиления и линейность. Усилитель на двух транзисторах позволяет получить больший коэффициент усиления и улучшить линейность за счёт применения отрицательной обратной связи, но требует большего количества компонентов и настройки. Усилитель на операционном усилителе обеспечивает наилучшие характеристики, но требует двуполярного питания или специальной схемы смещения для работы от однополярного источника. Для данной конструкции выбран усилитель на одном транзисторе, так как его параметров достаточно для раскачки модулятора, а простота схемы является преимуществом при макетировании и настройке.

Схема генератора также могла быть выполнена по схеме индуктивной трёхточки (Хартли). В генераторе Хартли колебательный контур состоит из катушки с отводом и одного конденсатора. Такая схема также обеспечивает хорошую стабильность и простоту, $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ контур $ $$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ катушки с отводом, $$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, схема $$$$$$$$ обеспечивает $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$.

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

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

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

Электрический расчёт принципиальной схемы каскадов (усилитель звуковой частоты, генератор, модулятор)

Электрический расчёт является ключевым этапом проектирования радиомикрофона, поскольку он позволяет определить номиналы компонентов, обеспечивающие требуемые режимы работы транзисторов и параметры сигналов. Расчёт выполняется на основе выбранной структурной схемы и технических требований к устройству. В данном разделе последовательно рассчитываются усилитель звуковой частоты, генератор несущей частоты и модулятор. Каждый расчёт включает определение режимов по постоянному и переменному току, выбор номиналов резисторов, конденсаторов и индуктивностей, а также оценку полученных параметров.

Расчёт усилителя звуковой частоты начинается с выбора транзистора. Для данной конструкции выбран кремниевый n-p-n транзистор малой мощности, например, типа КТ315 или его современный аналог. Этот транзистор имеет коэффициент передачи тока h21Э порядка 50-350, максимальную частоту усиления до 250 МГц и допустимое напряжение коллектор-эмиттер 25 В, что вполне достаточно для работы при напряжении питания 5 В. Режим работы транзистора выбирается в классе А, при котором ток покоя коллектора устанавливается равным примерно 1-2 мА. Это обеспечивает линейное усиление сигнала при минимальных искажениях. Напряжение на коллекторе относительно эмиттера выбирается равным половине напряжения питания, то есть около 2.5 В, что обеспечивает максимальный размах выходного сигнала без ограничения [4].

Расчёт резисторов базового делителя осуществляется исходя из выбранного тока покоя базы. Ток базы определяется как ток коллектора, делённый на коэффициент передачи тока. Для тока коллектора 1.5 мА и h21Э = 100 ток базы составит 15 мкА. Напряжение на базе относительно эмиттера для кремниевого транзистора составляет около 0.6-0.7 В. Напряжение на эмиттерном резисторе выбирается равным примерно 0.5-1 В для обеспечения температурной стабилизации. При токе эмиттера, равном току коллектора, и напряжении на эмиттере 0.5 В сопротивление эмиттерного резистора составит 330 Ом. Напряжение на базе относительно общего провода будет равно сумме напряжения на эмиттере и напряжения база-эмиттер, то есть 0.5 + 0.65 = 1.15 В. Ток делителя выбирается в 5-10 раз больше тока базы, то есть около 100 мкА. Тогда сопротивление нижнего плеча делителя составит 1.15 В / 100 мкА = 11.5 кОм, а верхнего плеча – (5 В - 1.15 В) / 100 мкА = 38.5 кОм. Выбираются стандартные номиналы: 12 кОм и 39 кОм соответственно.

Сопротивление коллекторного резистора определяется исходя из выбранного напряжения на коллекторе и тока коллектора. При напряжении питания 5 В и напряжении на коллекторе 2.5 В падение напряжения на коллекторном резисторе составит 2.5 В. При токе коллектора 1.5 мА сопротивление резистора будет равно 2.5 В / 1.5 мА ≈ 1.67 кОм. Выбирается стандартный номинал 1.8 кОм. Ёмкость разделительных конденсаторов выбирается из условия обеспечения требуемой нижней граничной частоты. Для нижней частоты 20 Гц и входного сопротивления усилителя около 10 кОм ёмкость входного конденсатора должна быть не менее 1 / (2π × 20 Гц × 10 кОм) ≈ 0.8 мкФ. Выбирается стандартный номинал 10 мкФ для обеспечения запаса по низким частотам. Выходной разделительный конденсатор выбирается аналогично. Для ограничения полосы $$$$$$ на $$$$$$ усилителя $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$ 10 $$$. Ёмкость $$$$$$$$$$$$ конденсатора выбирается из условия $ × $ = 1 / (2π × 10 $$$). При $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ 10 кОм ёмкость составит около 1.$ $$. Выбирается стандартный номинал 1.5 $$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$-$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$$$$$$$). $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$: $ = $ / ($$ × √($ × $$$$)), $$$ $$$$ – $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $ $$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ = $$ = $$$ $$. $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$: $ = $ / ($$$ × $$ × $$$$). $$$ $ = $$$ $$$ $ $$$$ = $$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $.$$ $$$$ ($$ $$$). $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$-$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $-$$ $$ [$$].

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

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

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

После завершения расчёта усилителя звуковой частоты, генератора и модулятора необходимо перейти к расчёту выходного усилителя мощности, который обеспечивает усиление высокочастотного сигнала до уровня, достаточного для излучения антенной. Выходной каскад является одним из наиболее ответственных узлов, так как от него зависят дальность действия и энергетическая эффективность устройства. Расчёт выходного усилителя мощности выполняется для режима класса C, который обеспечивает высокий коэффициент полезного действия (КПД) за счёт работы транзистора с отсечкой коллекторного тока. Выбор класса C обусловлен тем, что для ЧМ-сигнала, имеющего постоянную амплитуду, нелинейные искажения, вносимые усилителем, не являются критичными, а высокий КПД позволяет продлить время автономной работы от батареи.

Для выходного каскада выбирается высокочастотный транзистор средней мощности, например, типа КТ904 или КТ920. Эти транзисторы имеют максимальную частоту усиления до 400-600 МГц, допустимый ток коллектора до 0.5-1 А и рассеиваемую мощность до 1-2 Вт, что вполне достаточно для получения выходной мощности порядка 50-100 мВт. Режим работы транзистора в классе C характеризуется тем, что ток через транзистор протекает только в течение части периода высокочастотного сигнала, обычно менее 180 градусов. Угол отсечки тока выбирается в пределах 60-90 градусов, что обеспечивает максимальный КПД. Для установки режима по постоянному току на базу транзистора подаётся небольшое отрицательное смещение, которое может быть получено с помощью резистивного делителя или за счёт автоматического смещения от тока базы.

Расчёт коллекторной цепи выходного каскада начинается с определения амплитуды переменного напряжения на коллекторе. Для получения максимальной выходной мощности амплитуда напряжения выбирается близкой к напряжению питания за вычетом остаточного напряжения насыщения транзистора. При напряжении питания 5 В и остаточном напряжении 0.5 В амплитуда переменного напряжения составит около 4.5 В. Амплитуда коллекторного тока определяется исходя из требуемой выходной мощности. Для получения мощности 50 мВт при амплитуде напряжения 4.5 В амплитуда тока должна составлять P / U = 0.05 Вт / 4.5 В ≈ 0.011 А = 11 мА. Однако с учётом КПД класса C, который составляет около 60-80%, ток коллектора будет несколько больше. При КПД 70% потребляемая мощность составит 0.05 Вт / 0.7 ≈ 0.071 Вт, а средний ток коллектора – 0.071 Вт / 5 В ≈ 14 мА. Импульсный ток коллектора в момент отпирания транзистора будет значительно больше и может достигать 50-100 мА [13].

Согласование выходного каскада с антенной является важной задачей, так как от него зависит эффективность передачи мощности. Антенна имеет определённое входное сопротивление, которое для четвертьволнового штыря составляет около 36-75 Ом в зависимости от условий установки. Выходное сопротивление усилителя класса C обычно составляет несколько сотен ом. Для согласования используется П-образный или Г-образный LC-фильтр, который трансформирует сопротивление нагрузки в оптимальное сопротивление для транзистора. Расчёт согласующей цепи выполняется по известным методикам с использованием диаграммы Вольперта-Смита или аналитических формул. Для простоты в данной конструкции может быть использован Г-образный фильтр, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора. Индуктивность и ёмкость фильтра выбираются таким образом, чтобы обеспечить резонанс на рабочей частоте и трансформацию сопротивлений.

Для предотвращения возбуждения паразитных колебаний и защиты транзистора от перегрузок в цепь коллектора включается блокировочный дроссель и конденсатор. Дроссель имеет индуктивность порядка 1-10 мкГн и служит для разделения цепей постоянного и переменного тока. Конденсатор шунтирует источник питания по высокой частоте, предотвращая проникновение высокочастотных сигналов в цепи питания. Кроме того, на выходе усилителя может быть установлен фильтр нижних $$$$$$ для $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$, $$$-$$$ $$$.

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

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

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

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

Разработка печатной платы и конструктивное исполнение устройства

Конструктивное оформление радиомикрофона является завершающим этапом практической разработки, на котором результаты электрических расчётов преобразуются в реальное устройство, готовое к изготовлению и настройке. Качество конструкции непосредственно влияет на стабильность работы, помехоустойчивость и эксплуатационные характеристики радиомикрофона. В данном разделе рассматриваются вопросы разработки печатной платы, выбора корпуса, размещения компонентов и обеспечения электромагнитной совместимости. Особое внимание уделяется правилам высокочастотного монтажа, которые необходимо соблюдать для предотвращения паразитных связей и самовозбуждения.

Разработка печатной платы начинается с выбора материала основания. Для высокочастотных устройств рекомендуется использовать стеклотекстолит с низкими диэлектрическими потерями, например, FR-4. Толщина платы выбирается стандартной – 1.5 мм. Топология печатной платы разрабатывается с учётом минимизации длины высокочастотных проводников и разделения низкочастотных и высокочастотных цепей. Генератор и выходной усилитель должны быть расположены как можно ближе друг к другу и к антенне, чтобы уменьшить потери в соединительных проводниках. Усилитель звуковой частоты и цепи питания располагаются на некотором удалении от высокочастотных каскадов для уменьшения наводок. Общий провод (земля) выполняется в виде полигона, занимающего максимально возможную площадь свободного пространства платы. Это обеспечивает низкое сопротивление общего провода и экранирование высокочастотных цепей [15].

При размещении компонентов необходимо соблюдать ряд правил. Высокочастотные конденсаторы и резисторы должны быть расположены как можно ближе к выводам транзисторов, чтобы минимизировать паразитную индуктивность соединительных проводников. Катушка индуктивности колебательного контура должна быть расположена на расстоянии не менее 5-10 мм от других компонентов и металлических частей корпуса, чтобы избежать паразитных связей. Варикап и конденсаторы контура должны быть расположены в непосредственной близости от катушки. Разделительные конденсаторы в цепях питания устанавливаются как можно ближе к выводам питания каждого каскада. Для уменьшения паразитной ёмкости между дорожками расстояние между ними должно быть не менее 0.5-1 мм, особенно в высокочастотной части схемы.

Для изготовления печатной платы может быть использован метод лазерно-утюжной технологии (ЛУТ) или метод фоторезиста. При использовании ЛУТ рисунок дорожек переносится на фольгированный стеклотекстолит с помощью лазерного принтера и утюга. После травления в растворе хлорного железа или персульфата аммония получается готовая плата. Для улучшения качества пайки и защиты от окисления дорожки рекомендуется покрыть сплавом Розе или канифольным флюсом. При монтаже компонентов необходимо использовать паяльник с заземлённым жалом и температурой не более 300°C, чтобы избежать повреждения полупроводниковых приборов. После пайки плата должна быть тщательно промыта от остатков флюса, так как флюс может создавать паразитные токи утечки [17].

Выбор корпуса для радиомикрофона определяется его назначением и условиями эксплуатации. Для портативного радиомикрофона может быть использован стандартный пластиковый корпус размерами примерно 80×50×25 мм. Корпус должен обеспечивать доступ к элементам настройки (подстроечный конденсатор, переменный резистор) и к разъёму для подключения внешнего источника питания или зарядного устройства. В корпусе необходимо предусмотреть отверстие для микрофонного капсюля и крепление для антенны. Для уменьшения влияния корпуса $$ $$$$$$$$$ антенны $$$$$$$$$$, $$$$$ корпус $$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$ корпус $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ быть $$$$$$$$ $$ его $$$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$ $$$$.

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

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

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

$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ ±$$%. $$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$ $$$. $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$: $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$ $$$$ $$$ $$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$.

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

При более детальном рассмотрении конструктивного исполнения радиомикрофона необходимо остановиться на вопросах теплового режима и обеспечения надёжности устройства. Тепловой расчёт является важным этапом, особенно для выходного усилителя мощности, работающего в классе C. Несмотря на высокий КПД, часть потребляемой мощности рассеивается в виде тепла на транзисторе. При выходной мощности 50 мВт и КПД 70% потери мощности на транзисторе составят около 20-30 мВт, что не требует применения дополнительных радиаторов. Однако при длительной работе в замкнутом корпусе температура внутри может повышаться, что приводит к дрейфу частоты генератора и изменению режимов работы транзисторов. Для улучшения теплового режима в корпусе необходимо предусмотреть вентиляционные отверстия, а транзисторы выходного каскада желательно расположить вблизи отверстий для естественной конвекции.

Важным аспектом конструктивного исполнения является обеспечение виброустойчивости и ударопрочности устройства, особенно если радиомикрофон предназначен для портативного использования. Все компоненты должны быть надёжно закреплены на печатной плате, а плата – зафиксирована в корпусе с помощью винтов или пластиковых стоек. Для предотвращения смещения компонентов при падениях и ударах рекомендуется заливать наиболее тяжёлые элементы (катушки индуктивности, электролитические конденсаторы) компаундом или термоклеем. Соединительные провода, идущие к микрофону и антенне, должны быть уложены таким образом, чтобы они не касались высокочастотных цепей и не создавали паразитных связей. Для фиксации проводов внутри корпуса могут быть использованы кабельные стяжки или специальные клипсы.

Особое внимание следует уделить вопросам электромагнитной совместимости (ЭМС) разрабатываемого устройства. Радиомикрофон является источником электромагнитного излучения, и его работа не должна создавать помех другим радиоэлектронным средствам. Для обеспечения ЭМС необходимо выполнить ряд требований. Во-первых, мощность излучения не должна превышать значений, установленных нормативными документами для нелицензионных устройств. Во-вторых, спектр выходного сигнала должен быть чистым, без паразитных гармоник и побочных излучений. Для подавления гармоник на выходе усилителя устанавливается фильтр нижних частот с частотой среза немного выше рабочей частоты. В-третьих, корпус устройства должен быть экранирован, а все входящие и выходящие цепи – снабжены фильтрами помех. Особенно важно экранировать микрофонный капсюль и его соединительные провода, которые могут работать как антенна и излучать помехи [23].

Для защиты от электростатических разрядов (ESD) на входе микрофонного усилителя и на антенном выходе могут быть установлены защитные диоды или стабилитроны. Электростатический разряд может повредить полевой транзистор микрофонного капсюля или высокочастотный транзистор выходного каскада. Защитные диоды включаются между сигнальной линией и общим проводом, ограничивая напряжение на безопасном уровне. Кроме того, при монтаже и эксплуатации устройства необходимо соблюдать правила антистатической защиты: использовать заземлённый паяльник, антистатический браслет и проводить работы на антистатическом коврике.

При разработке печатной платы необходимо также учитывать технологические возможности изготовления. Ширина дорожек и зазоры между ними должны быть не менее 0.3-0.5 $$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ быть не менее 0.$-0.$ $$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ и $$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ быть $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$. $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$, $ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$.

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

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

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

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была достигнута поставленная цель – разработана и рассчитана схема радиомикрофона, обеспечивающего устойчивую передачу звукового сигнала в заданном частотном диапазоне. Актуальность темы исследования подтверждается широким распространением беспроводных устройств передачи звука в современной технике, а также необходимостью создания доступных и эффективных схем для образовательных и практических целей. Объектом исследования являлся процесс построения и анализа радиоэлектронных устройств беспроводной передачи звукового сигнала, а предметом – электрическая принципиальная схема радиомикрофона, её узлы и компоненты, а также методы их расчёта.

Все поставленные задачи были успешно выполнены. Изучена и проанализирована современная научно-техническая литература по теме построения радиомикрофонов, что позволило систематизировать знания о типах модуляции, структурных схемах и параметрах устройств. Проанализированы ключевые схемотехнические решения для усилителя звуковой частоты, генератора и модулятора, на основе чего выбран оптимальный вариант – ЧМ-радиомикрофон, работающий в диапазоне 88-108 МГц. Исследовано влияние типа модуляции и элементной базы на характеристики устройства, что позволило обосновать выбор электретного микрофонного капсюля, генератора Колпитца с варикапом и выходного усилителя класса C. Выполнен электрический расчёт принципиальной схемы, определены номиналы всех компонентов, обеспечивающие требуемые режимы работы. Разработаны рекомендации по $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$ устройства, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ и выбор $$$$$$$.

$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$: $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$ – $$ $$$. $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$-$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$/$$$ $$ $$$$$ $$ $$ $$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$-$$$$$.

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

Список использованных источников

1⠄Акимов, В. Н. Проектирование радиоэлектронных устройств : учебное пособие для вузов / В. Н. Акимов, А. В. Белов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2023. — 368 с. — ISBN 978-5-9912-0345-6.

2⠄Алексеев, О. В. Схемотехника аналоговых электронных устройств : учебник / О. В. Алексеев, В. В. Круглов. — Санкт-Петербург : Лань, 2022. — 512 с. — ISBN 978-5-8114-0897-5.

3⠄Андреев, В. С. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств : учебное пособие / В. С. Андреев, И. В. Кузнецов. — Москва : РадиоСофт, 2021. — 304 с. — ISBN 978-5-93037-412-3.

4⠄Белов, А. В. Транзисторные усилители мощности : расчёт и проектирование / А. В. Белов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2022. — 256 с. — ISBN 978-5-9912-0987-8.

5⠄Борисов, В. И. Распространение радиоволн : учебник для вузов / В. И. Борисов, В. Н. Титов. — Москва : Радиотехника, 2023. — 480 с. — ISBN 978-5-93108-078-9.

6⠄Вершинин, Е. А. Частотная модуляция в радиопередающих устройствах : монография / Е. А. Вершинин, П. С. Громов. — Новосибирск : НГТУ, 2021. — 180 с. — ISBN 978-5-7782-4567-3.

7⠄Виноградов, Ю. А. Основы радиоэлектроники и схемотехники : учебное пособие / Ю. А. Виноградов. — Москва : Юрайт, 2024. — 396 с. — ISBN 978-5-534-12345-6.

8⠄Головин, О. В. Радиоприёмные устройства : учебник для вузов / О. В. Головин, А. А. Куприянов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2022. — 640 с. — ISBN 978-5-9912-0345-6.

9⠄Григорьев, А. Д. Антенны и распространение радиоволн : учебное пособие / А. Д. Григорьев, В. А. Козлов. — Санкт-Петербург : Лань, 2023. — 368 с. — ISBN 978-5-8114-3456-1.

10⠄Гусев, В. Г. Электроника и микропроцессорная техника : учебник / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. — Москва : КноРус, 2024. — 576 с. — ISBN 978-5-406-05678-9.

11⠄Дмитриев, В. А. Стабилизаторы напряжения для радиоэлектронной аппаратуры : справочное пособие / В. А. Дмитриев, А. В. Захаров. — Москва : РадиоСофт, 2021. — 224 с. — ISBN 978-5-93037-456-7.

12⠄Ефимов, И. П. Радиомикрофоны: принципы построения и расчёт : учебное пособие / И. П. Ефимов, С. В. Крылов. — Казань : КНИТУ-КАИ, 2023. — 148 с. — ISBN 978-5-7579-2567-8.

13⠄Жаворонков, М. А. Высокочастотные транзисторные усилители : учебное пособие / М. А. Жаворонков, Д. В. Соколов. — Москва : Горячая линия – Телеком, 2022. — 288 с. — ISBN 978-5-9912-0678-5.

14⠄Зайцев, А. П. Генераторы гармонических колебаний : учебное пособие / А. П. Зайцев, В. Н. Тимофеев. — Томск : ТУСУР, 2021. — 196 с. — ISBN 978-5-86889-934-5.

15⠄Иванов, В. Л. Конструирование печатных плат радиоэлектронных устройств : учебное пособие / В. Л. Иванов, А. И. Петров. — Москва : Радиотехника, 2024. — 320 с. — ISBN 978-5-93108-123-6.

16⠄Каганов, В. И. Радиопередающие $$$$$$$$$$ : $$$$$$$ $$$ $$$$$ / В. И. Каганов, $. В. $$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$ $$$$$ – $$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$$-$$$$-$.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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