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自制FM调频信号发射器

发射器

  自制一款容易制的 FM 调频发射器 今天笔者要介绍的是一款容易 DIY 的 FM 调频发射器,采用 FM 调频发射技术对 立体声音频信号进行发射, 使用普通的具有 FM 调频收音功能的接收器(如无线耳 机或收音机)就可以接收。而且使用了控制频率稳定电路,使频率 不再漂移。如 果在 DIY 过程中选件和加工稍微用心一点,此 FM 立体声发射器发射出的立体声 信号分离度可以达到 50dB,失线%,而且电路的稳定 性大大加强。 就 收发效果而言,已基本接近正规的 FM 电台。 一、立体声调频发射电路图解析 为了降低 DIY 的难度, 我们可以选择专用的调频发射集成电路来完成此发射 器,笔者重点推荐东洋公司(ROHM)的调频立体声发射专用芯片 BH1417F。 BH1417F 是一款集立体声调制、FM 调制、频率合成和 RF 放人器等功能于一体的 大规模集成电路, 仅仅需要很少的外围元器件就能够获得优异的立体声调频信号, 其内部功能框图和引脚功能如图 1 所 示。 应用 BH1417F 打造立体声调频发射器的应用电路如图 2 所示。 该电路大致分为互个部分: 由 BH1417F 的 22、21、20、19、1、2、3、4 管脚配合与其连接的分立元件组成立体声信号 输入和立体声调制部分;15、16、17、18 管脚设定载波频 率;BH1417F 的 5、7、9、10、 12 管脚配合于其连接的分立元件,构成调频载波的频率振荡和射频调制部分;13、14 管脚 外接晶体振荡器形成系统 时钟;6、8 为电源部分;11 脚与外部连接的元件构成调频信号发 1 射部分。 2 立体声信号通过 1、22 脚输入,配合 2、3、20、21 这几个管脚外部的阻容组合,完成立 体声信号的低通、预加重和调制,调制后的复合信号通过 5 脚输出。 15、16、17、18 脚输 入的频率代码经过解码和鉴相后,由 7 脚输出 PLL 振荡器的控制信号 VCO。此 VCO 控制外 部的分立元件组成的高频振荡电路产生 FM 调频的载波信号,并通过一个达林顿三极管 2SD2142 对 5 脚输出的复合立体声信号进行 FM 频率调制。调制后的信号通过 9 脚输入到 BH1417F,经过内部的射频放大器放大后的射频信号由 11 脚输出。输出后的信号可以直接 接到发射天线上进行发 射, 或者输入到射频功率放大器进行放大后发射, 以扩大发射距离。 13、14 脚需要外接 7.6MHz 的晶体振荡器,提供给 BH1417F 内部的鉴相、立体声 信号调制 等部分所需要的稳定时钟。 由 BH1417F 内部工作昕需的时钟部是来自 7.6MHz 的晶振, 而晶振的工作频率一般都十分 稳定。外部调频载波信号和载波调制电路都使用 VCO(压控振 荡)控制的 PLL(锁相环)电路进 行工作, 锁相环电路也足以频率稳定性著称, 在大多数通信电路中部用来稳定系统频率和产 生系统时钟。所以,由 BH1417F 组成的调频发射器发射频率十分稳定,不会在发射过程中 出现跑频或者自激振荡。 如果完全按照技术白皮书来依葫芦画瓢, 在实际的 DIY 过程中你会发现图 2 中的一些元件 并不好找。因此,为方便读者进行实际制作,笔者对电路和元件稍做了改动,并优化了一部 分比较重要的元件,经过实际试验达到了不错的效果(图 3)。 由于存在音频相关电路,所以相关的器件需要选择对音频重放有利的型号。如图中涉及 到音频信号耦合的电容,一般选用无极性的大厂 CBB,甚至 WIMA 的 MKP 此类发烧音响用 电容也不过分。图 3 中标示出的元件是经过重新改动的,其参数如表 1 所示。 表 1:改动后电路中使用的主要元件 R1 电阻 1/4W 47kΩ 选用 5 色环金属膜的较好 R2 电阻 1/4W 47kΩ 选用 5 色环金属膜的较好 R3 电阻 1/4w 3.3kΩ 选用 5 色环金属膜的较好 R4 电阻 1/4W 6.9kΩ 选用 5 色环金属膜的较好 C1 无极性电容 1uF 选用无感 XBB 系列较好好 C2 无极性电容 1uF 选用无感 CBB 系列较好 C3 无极性电容 1uF 选用无感 CBB 系列较好 C4 电解电容 22uF 选用损耗角小的系列较好 C5 电解电容 22uF 选用损耗角小的系列较好 Q1 高频三极管 9018 β 值尽量高 Q2 高频三极管 9018 β 值尽量高 L1 电感 5T 直径 0.6~1 毫米漆包线 圈,线 毫米左右 改进后的电路,把电位器换成了普通的电阻,达林顿三极管用两个常用的 9018 来组合, 去掉了天线”这个极难采购的带通滤波器,并优 化了音频回路中的信号 质量,对于提高可制作性和信号发射质量有很大的帮助。这样,在具体 DIY 制作中,仅有 BH1417F 这个主芯片和 KV1417E 这个 变容极管相对来说难购买一些,但通过邮购或大型电 子市场还是可以买到的。BH1417F 的价格大约 14~18 元,KV1417E 的价格在 2 元左右。 二、无线调频发射器的制作 读者可以使用万用试验电路板按上述的电路图进行搭制。焊接过程中,首先 要将 BH1417F 这个贴片 SOP22 封装的器件使用转接板进行转接, 然后再通过引线 焊接到试验板中心的位置。 焊接贴片元件的时候,要使用细头的电烙铁。先对芯片进行焊盘定位, 并 3 固定住四个脚上的焊盘, 然后再逐一焊接其他焊盘。为了避免 BH1417F 各管脚 短路,可以先向转接板上的焊盘镀上一层很薄的锡,然后依次用烙铁烫各管脚, 使锡融化,即可牢固焊接。 对其他分立元件, 如果有条件的话, 在上板之前用万用表等仪器测试一 下, 判断其好坏。两个 9018 三极管尽量选用 β 值高的,并无需进行配对。L1 电感 需要自行绕制,制作时,可以使用一段直径 0.6~1mm 的漆包线 mm 的圆棒上绕制 5 圈,绕制后,抽出圆棒,把线圈两端的漆磨掉上锡即可。在进行 有极性的电解电容焊接时,必须注意电容的极性,如果焊错的话,通电后电容肯 定爆浆。 焊制成功后,一定要仔细裣查一下电路再通电。笔者在实践过程中发现,供 电电源的质量对整机的稳定性和信号的保真度有较大的影响。建议大家使用 LM317 或 7805 等三端稳压电路进行供电。当然,最方便的就是使用 USB 接口取 电了。 要注意的是。 BH1417F 的供电电压不要超过 6V, 推荐使用 5V。 否则会对 芯 片造成损害。通电后,一般无需做测试,只要 BH1417F 没有发热,就可以给 L- CH 和 R-CH 两端输入立体声信号,然后设置 15、16、17、18 脚 来确定一个发 射频率进行发射。建议在调试时,把这些管脚用 10 K 的电阻接到电源负极,这 样设置出来的频率就是 87.7MHz,便于调试。这些管脚和发射频率的对应关系如 表 2。 表 2 针脚定义(L:低电平:H:高电平) 上图中的 87~89MHZ 的频段是可以直接设置使用的,不必对振荡电路参数进行调整。如 果要使用 106~107MHZ 频段的话,则需要对振荡电路中的几个电容值进行调整,此处不进 行详细的叙述,留给读者自行研究。 如果在确保焊接正确的情况下 ,发射器却不能正常工作,怎么办?此时,你可以试着慢 慢拨动一下 L1 线圈的各匝间距。如果你的收音机在对应频率点还是没有接收信号,你就需 要检查电路其他 部分有没有焊接失误。由于二极管的个体差异都较大。如果读者焊制的发 4 射器工作失线 的偏置幅度进行倜整,也就是说需要调整 BH1417F 的第 7 脚连接的 20K 电阻的阻值以达到满意的效果。 三、发射器效果与进一步改进的思路 此发射器接上约 50cm 长的电线做天线,在开阔地段有效发射距离大概是 10 米左右,对于在家庭房间内接收音乐或使用无线话筒而言已经足够。但是,如果 你要 使用在其他场合的话,需要提高发射功率,也就是在天线输出的地方加上 高频功率放大器。对于高频功率放大器,受限于各种法规约束,在此我们不做过 多讨论。 另外,由于 BH1417F 的发射频率是调整 15、16、17、18 这 4 个管脚的电平 进行控制的。 所以, 上述电路 DIY 成的 FM 调频立体声发射器在调整发射 频率时 不是很方便。为了提高实用性,读者可以进一步使用常规数字电路 74HC4040, 对 BH1417F 的 4 个频率设管脚的电平进行控制,如图 6 所示。 图 6 中,仅用一个轻触的按键就可以做到频率的切换控制,以 LED 灯进行频率(代码)的指 示。具体的原理,请大家自己研究。 5

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本站文章于2019-11-01 08:13,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。 转载请注明:自制FM调频信号发射器 发射器