Vezeték nélküli mikrofon

 

Az áramkör “lelke” egy feszültségvezérelt (feszültséggel hangolt) nagyfrekvenciás oszcillátor (VCO). Az oszcillátor működési frekvenciája olyan, hogy egy háztartási (CCIR FM adások vételére alkalmas) rádióvevőkészülék vételi sávjába essen. (A CCIR FM sáv – köznapi nyelven “nyugati URH sáv” – tartománya: 88 – 108MHz). Ha az oszcillátor hangolófeszültségét egy alapérték környezetében változtatjuk, akkor az oszcillátor által generált szinuszhullám frekvenciája az f0 alapérték körül változik. Ez a jel nem más, mint egy – a hangolófeszültséggel modulált – FM jel. Ha a hangolófeszültség történetesen egy mikrofon felerősített feszültség-változásai, akkor az áramkör “mini FM adó”-ként működik. Ilyet használnak az ún. “vezeték nélküli mikrofonok”, hogy a színpadon fellépők ne botorkáljanak egymás vezetékeiben, de a titkosszolgálatok is előszeretettel használnak ehhez hasonló kis áramköröket (“poloskákat”) virágcserép földjébe ültetve.

A laboratóriumi mérésen használt oszcillátor-kapcsolás az antenna vezetékén csak néhány x 10 mW nagyfrekvenciás teljesítmény előállítására képes, ezért hatósugara is erősen korlátozott (n x 10m).

Nagyobb teljesítményű adó működtetése engedélyköteles!

1. ábra Vezeték nélküli mikrofon kapcsolási rajza

A szaggatott vonal jobb oldalán található áramköri rész a nagyfrekvenciás oszcillátor, vezérlőfeszültsége az R10 baloldalára kapcsolt feszültség. A szaggatott vonaltól balra látható a mikrofonerősítő.

A nagyfrekvenciás oszcillátor

T2 tranzisztor közös bázisú kapcsolásban üzemel (bázisa C4, C5 kondenzátorok által nagyfrekvenciás földön található). R7, R8, R9 ellenállások a tranzisztor nyugalmi munkapont-áramát határozzák meg, a következőképpen:

ahol: UEB0 » 0.65V; b » 100 – 200 BFY90 esetén

behelyettesítve, valamint a fenti b tartományt figyelembe véve: IC = 2.5 – 3 mA, UCE = 7.7 – 7.4 V.

L, C7, C8, CD3 rezgőkört alkot (ahol CD3, a D3 varikap dióda kapacitása). Az oszcillátor által generált szinuszjel frekvenciáját lényegében ennek a rezgőkörnek a rezonanciafrekvenciája határozza meg a következőképpen:

C6 kapacitás által okozott pozitív visszacsatolás hatására oszcillál közös bázisú erősítőfokozatunk.

Néhány szó a varikap diódákról

Bármely pn félvezető átmenet (bármilyen félvezető dióda), záróirányban előfeszítve – feszültségvezérelt – kapacitásként működik. (lásd. A.) függelék) Kis zárófeszültség ® vékony kiürített tartomány ® vékony dielektrikum ® “kondenzátor fegyverzetei” közel vannak egymáshoz ® relatív nagy (elérhető legnagyobb) kapacitás. Ezzel szemben: nagy zárófeszültség ® vastag kiürített tartomány ® vastag dielektrikum ® “kondenzátor fegyverzetei” távol vannak egymástól ® relatív kis (elérhető legkisebb) kapacitás.

Ismétlem: bármilyen dióda rendelkezik eme fenti tulajdonsággal, azonban feszültségvezérelt kapacitás céljaira mégis varikap diódákat használnak. (Geometriájuk, előállítási technológiájuk speciálisan eme célnak megfelelően lett kialakítva.)

C8 szerepe: -egyen szempontból leválasztja a D3 diódát a T2 kollektoráról, így a varikap dióda zárófeszültségét kizárólag az R10 baloldalán beadott egyenfeszültség határozza meg (mivel a dióda záróirányban előfeszített, rajta gyakorlatilag nem folyik áram, ® R10 ellenálláson nem esik feszültség).

-nagyfrekvenciás szempontból rövidzárként viselkedik, a kapacitásdióda L-el és C7-el párhuzamosan szerepel (megj. a pozitív tápfeszültség nagyfrekvenciásan ugyanúgy föld, mint a D3 anódja).

A mikrofonerősítő

A felhasznált elektret mikrofon munkaellenállása az R1. Az ezen eső kisamplitúdójú hangfrekvenciás jel a C1 elektrolit kondenzátoron keresztül jut a T1 tranzisztorral alkotott közös emitteres erősítőfokozat bázisára (közös emitteres mivel: C2 a hangfrekvenciás tartományban gyakorlatilag rövidrezárja az R5 ellenállást). R2, P, R3, R5 ellenállások határozzák meg a tranzisztor nyugalmi munkapont-áramát a következőképpen:

ahol: UEB0 » 0.65V; b » 200 – 500 BC413 esetén

behelyettesítve, valamint a potméter x állását figyelembe véve: IC =0.33 – 1.73 mA., UCE = 7.9 – 3.5 V.

A hagyományos erősítőfokozat kollektor ellenállása (R4) kiegészült az R6, C3, D1, D2 elemekből álló kétpólussal. Kis kollektorköri hangfrekvenciás jel esetén (D1, D2 germánium diódák zárva vannak), a fokozat erősítése:

míg nagy jel esetén (amikor a diódák vezetnek):

Tekintettel R4 ill. R6 értékeire kiderül, hogy nagy jel esetén jelentősen csökken az erősítés. Ezáltal jelszinttől függően automatikus erősítés szabályozás valósul meg (mikrofont távol tartva [kis jel] nagyobb az erősítés, míg ha közelről beszélünk [nagy jel] az erősítő megpróbál visszaszabályozni).

Függelékek:

A.) BB139 varikap dióda kapacitás-függése

 

 

 

 

B.) Budapesten fogható FM rádióadók (2001)