اتصال کوتاه

.

.

آشنایی با الزامات و محدودیت‌ها

ساختن فرستنده‌ها ایرادی ندارد، اما استفاده کردن از آن‌ها که سبب انتشار امواج در محیط می‌شود، باید با الزامات «سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی» انطباق داشته باشد. هر گونه انتشار امواج رادیویی به دور از قوانین و دستورالعمل‌های این سازمان جرم محسوب می‌شود و در صورت وارد شدن خسارت به مثلاً یک سرویس رادیویی، فرد مجرم موظف به تادیه‌ی خسارت نیز هست.

هدف از نوشتن این چند جمله آن بود که خواننده‌ی محترم بداند این تارنما در کنار انتشار مطالب علمی خود، آگاهی و هشدار لازم را به خوانندگان داده است. البته این تصمیم شخصی آنان است که در تجربیات علمی خود همواره رفتاری قانونی و مدنی داشته باشند، به ویژه در انتشار امواج در فضای رادیویی کشورمان.

من توصیه می‌کنم که این مدار را نسازید و از آن استفاده نکنید!

.

.

این فرستنده 30 وات توان خروجی را روی فرکانس قابل تنظیمی در بازه‌ی میان 800 کیلوهرتز تا 1/2 مگاهرتز تولید می‌کند. روی پانل دستگاه سه دکمه برای تنظیم فرکانس، مدولاسیون و توان خروجی تعبیه شده‌اند. پنجره‌ی توری‌داری که در سمت راست جعبه‌ی دستگاه دیده می‌شود، برای خروج هوای خنک‌کننده‌ی لامپ قدرت مدار پیش‌بینی شده است. اتصالات خروجی فرکانس بالا و ورودی برق روی پانل پشتی دستگاه قرار دارند.

تصویر زیر اسیلوگرام ولتاژ خروجی این فرستنده را روی یک بار 50 اهمی (روی کانال 1 اسکوپ)، و ولتاژ سیگنال مدوله‌شونده را (روی کانال 2 اسکوپ) نشان می‌دهد.

.

.

سیگنال مدوله‌شونده یک موج سینوسی یک کیلوهرتز است که توسط یک مدار ساده با یک آی.سی. «فانکشن ژنراتور» تولید شده است و خواننده می‌تواند به جای آن هر مولد صوتی دیگری را به دلخواه خود جایگزین کند.

همان طور که در تصویر بالا دیده می‌شود، مدولاسیون بسیار تمیزی روی سیگنال خروجی فرستنده صورت گرفته است. روی این تصویر پریودهای نسبتاً سریع موج حامل، یعنی موج فرکانس بالای مدوله‌کننده، قابل تشخیص نیست و فقط قلّه‌های پریودهای فرکانس بالا مانند دندانه‌هایی دیده می‌شوند و شکل کمی غیرعادی آن‌ها ناشی از دیجیتالیزه‌شدن در اسیلوسکوپ دیجیتالی است.

از روی مقدار دامنه‌ی ولتاژ روی یک مقاومت بار، یک «بار مصنوعی»، می‌توان بیشینه‌ی توان خروجی فرستنده را با استفاده از رابطه‌ی ساده‌ی زیر حساب کرد:

.

.

روشن است که در این‌جا برای محاسبه‌ی توان از ولتاژ قله‌به‌قله (Peak to Peak)، یعنی U_PP، استفاده می‌شود.

بر روی تصویر نقش بسته بر پرده‌ی اسیلوسکوپ ولتاژ قله‌به‌قله‌ی موج حامل برابر 60 ولت خوانده می‌شود. از آن‌جا و بر اساس رابطه‌ی بالا توانی برابر با 9 وات بر روی مقاومت بار 50 اهمی حاصل می‌شود. با تغییر دادن دور سیم‌‌پیچ‌های ترانسفورماتور آنود و تغییر مکان هسته‌ی فریتی آن، طوری که با امپدانس بار 50 اهمی تطبیق بهتری پیدا کند، مدار ما توانست تا 30 وات توان رادیویی تولید کند.

.

.

اعضا و جوارح این فرستنده‌ی موج متوسط در تصویر بالا دیده می‌شود.

در قسمت جلو سمت چپ ورودی 250 ولت از ترانس تغذیه‌ی مدار و پل دیود یکسوساز و خازن الکترولیت صافی تغذیه دیده می‌شوند. در کنار این خازن مقاومت آجری 20 واتی کاتود لامپ طبقه‌ی قدرت خروجی فرستنده ، که یک لامپ تلویزیون‌های قدیمی از تیپ PL504 است، قرار دارد. در سمت راست این لامپ الکترونی، مدار تنظیم و تشدید بار دیده می‌شود، که از دو خازن و ترانسفورماتور آنود (پیچیده شده روی یک میله‌ی فرّیت) تشکیل یافته است. پشت سر آن‌ها ترانس تغذیه و هواکش خنک کننده‌ی لامپ نصب شده‌اند.

.

.

عکس بالا را از بالا برداشتیم تا ترتیب و چینش افزاره‌های مدار بهتر نشان داده شوند و نمونه‌سازی از آن را آسان‌تر کند. در این تصویر به ویژه بخش ترانزیستوری مدار به خوبی دیده می‌شود. در قسمت پایین تصویر در سمت راست زیر خازن الکترولیت بزرگ، بخش تثبیت‌کننده‌ی ولتاز 24 ولت دیده می‌شود که تامین ولتاژ پایدار تغذیه‌ی بخش ترانزیستوری فرستنده را بر عهده دارد. تنها آی.سی. مدار یک «نوا‌ساز» (Melody Generator) است که با هدف مدوله کردن موج حامل فرستنده بدون نیاز به منبع صدای خارجی به کار گرفته شده است و استفاده از آن در کارکرد مدار به عنوان فرستنده هیچ نقشی ندارد.

.

مدار چگونه کار می‌کند؟

مدار فرستنده‌ی ما به طور کلی از چهار بخش تشکیل یافته است و به همین ترتیب هم می تواند پشت سر هم ساخته شود و مورد آزمایش قرار گیرد. برتری فرکانس موج متوسط در این است که سیگنال آن را می‌توان تقریباً با تمام اسکوپ‌های معمولی ارزان‌قیمت دید و تغییرات آن را زیر نظر گرفت و تماشا کرد.

.

1 - مدار نوسان‌ساز

در ساخت نوسان ساز که با ترانزیستور 1 شکل گرفته است، از مدار نوسانگر «مایسنر» استفاده شده. این ترانزیستور از تیپ BC548B به صورت یک طبقه‌ی «تقویت‌کننده‌ی سیگنال کوچک» بسته شده. تولید نوسان در این مدار تقویت‌کننده را از طریق برگرداندن سیگنال خروجی این مدار به ورودی خودش، به انجام رسانده‌ایم. با خازن متغیّر 2 می‌توان فرکانس نوسانات تولید شده در این طبقه را بین 800 کیلوهرتز تا 1/2 مگاهرتز تنظیم کرد. برای گرفتن نتیجه‌ی مطلوب، باید مشخصات القاگر 1 را که در مدار تشدید یا «مدار تانک» قرار دارد، با آزمایش و سعی و خطا (ابعاد استوانه‌ی پایه بوبین، نوع هسته، تعداد دور پیچش) تغییر داد و ساخت.

.

.

من برای ساختن القاگر 1 از ترانس آی.اف. یک رادیو ترانزیستوری موج متوسط قدیمی استفاده کردم. ترانس‌های آی.اف. (ترانسفورماتور فرکانس میانی با فرکانس تنظیم‌شده روی 455 کیلوهرتز) دارای یک هسته‌ی فریتی قابل تنظیم و یک خازن موازی هستند. ابتدا این خازن و سیم‌پیچ روی ترانس را باز کرده و از آن جدا می‌کنیم. مقدار اندوکتانس داده شده روی شماتیک بالا (150 میکروهانری) را از پیچیدن 70 دور سیم لاکی 0/12 میلی‌متر روی آن به دست آوردم. پیچش فیدبک از همان سیم و شامل 5 دور است.

.

.

اصولاً، در صورتی که مقادیر خازن فیدبک (خازن 5) و شبکه‌ی دکوپلاژ امیتر شامل خازن 3 و مقاومت 3 متناسباً تطبیق داده شوند، هر نوع پایه‌بوبین مشابه دیگری هم در این مدار قابل استفاده است.

کارکرد این مدار نوسانگر هنگامی رضایت‌بخش به حساب می‌آید که در خروجی آن (پس از خازن 4) یک سیگنال سینوسی تمیز، بدون شکستگی و اعوجاج و با دامنه‌ی ثابت در بازه‌ی فرکانسی پیش‌بینی شده قابل مشاهده و اندازه‌گیری باشد.

.

2 – مدولاتور

مدار مدولاتور با به کار گیری از یک ماسفت دو گِیته (Dual Gate MOSFET) از تیپ BF981 یا BF960 ساخته شده که به صورت «ضرب‌کننده» مداربندی شده است. این طبقه وظیفه دارد فرکانس کم موج صوتی و فرکانس بالای موج حامل را با هم بیامیزد و مخلوط کند. تقسیم‌کننده‌ی ولتاژهایی که روی دو گیت قرار داده شده‌اند، سطح دو سیگنال صوتی و حامل را طوری تنظیم می‌کنند که هیچ‌گونه بُرش و شکستگی در سیگنال‌ها پدیدار نشود. این طبقه با یک سیگنال سطح بالای صوتی و یک سیگنال سطح اندک فرکانس بالا کار می‌کند، چرا که به این ترتیب بهترین و تمیزترین سیگنال مدوله حاصل می‌گردد. سیکنال صوتی پس از ورود به مدار، توسط یک «پیش‌تقویت‌کننده (ترانزیستور 2) تقویت شده و از طریق خازن دکوپلاژ 8، و سیگنال فرکانس بالا از طریق مدار تقسیم ولتاژ شامل مقاومت‌های 4 و 10 به سطح و دامنه‌ی مطلوب رسانده شده و سپس به گیت‌های ماسفت فرستاده می‌شوند. (در اینجا دامنه‌ی سیگنال رادیویی در حدود 0/1 ولت قله به قله مطلوب است.)

حالا، محصول درآمیخته در خروجی ماسفت دربردارنده‌ی اجزای فرکانس صوتی و فرکانس رادیویی است و باید از یک فیلتر بالاگذر عبور داده شود. کیفیت مدولاسیون با مشاهده‌ی سیگنال در این نقطه قابل ارزیابی است. در صورتی که همه چیز درست باشد، تغییر و تنظیم تا مرز قطع مدولاسیون (جایی که بخش فرکانس بالا صفر می‌شود) امکان‌پذیر خواهد بود، بدون این که هیچ نوع شکستگی در جزء صوتی بوجود آید.

.

3 – فیلتر بالاگذر

این بخش فقط شامل خازن 9 و مقاومت‌های بیس ترانزیستور 4، یعنی مقاومت‌های 13 و 14 است. وظیفه‌ی این خازن و دو مقاومت این است که جزء صوتی را پشت در فیلتر نگه‌دارد و تنها به جزء فرکانس بالا اجازه‌ی گذار و ورود به طبقه‌ی تقویت‌کننده‌ای دهد که در پیرامون ترانزیستور 4 ساخته شده است. در خروجی این تقویت‌کننده، باید روی پرده‌ی اسکوپ یک سیگنال مدولاسیون دامنه‌ی تمیز مشاهد شود. خطی‌بودن مدولاسیون دامنه را می‌توان بوسیه‌ی یک اسکوپ در مُد کاری XY به بهترین حالت ارزیابی کرد، به این ترتیب که آنچه به «مثلث مدولاسیون» معروف است، روی پرده‌ی اسکوپ نقش بندد. در صورتی که سیگنال صوتی به محور X داده شود و روی محور Y سیکنال فرکانس بالای مدوله شده قرار گیرد، در نتیجه باید یک مثلت تمیز روی پرده‌ی اسکوپ پدیدار شود. هر گونه انحراف در اضلاع این مثلث نشانه‌ی یک شکستگی در سیگنال است.

.

4- تقویت‌کننده‌ی قدرت

تا اینجا توانستیم یک سیگنال با مدولاسیون دامنه با کیفیت رضایت‌بخش تولید کنیم. حالا وقت آن است که این سیگنال را به صورت مقتضی تقویت کنیم. در این‌جا من از یک لامپ الکترونی از تیپ PL504 از یک گیرنده‌ی تلویزیون قدیمی بهره‌گیری کردم.

.

.

مدار راه اندازی و تحریک این لامپ، مدار درایور، با استفاده از یک طبقه تقویت‌کننده با ترانزیستور 1 از تیپ BF871 ساخته شد که مستقیم با ولتاژ تغذیه‌ی 350 ولتیِ قله‌به‌قله‌ی آنود لامپ تغذیه می‌شود و سیگنال راه‌اندازی لامپ را با دامنه‌ی تقریبی 50 ولت قله‌‌به‌قله به آن تزریق می‌کند. این ترانزیستور یک ترانزیستور ولتاژ بالا است که ولتاژ کلکتور به امیتر آن می‌تواند تا 300 ولت هم برسد. از طرف دیگر، فرکانس قطع آن تا 100 مگاهرتز است و چون ظرفیت خازنی بسیار کمی از خود نشان می‌دهد، می‌توان از آن در مدارهای فرکانس بالا نیز استفاده نمود. بیشینه‌ی توان این ترانزیستور در حدود 1/5 وات است.

به علت ولتاژ کار بسیار بالای این ترانزیستور، برای اجتناب از تلف توان زیاد در مدار، برای تامین ولتاژ بایاس آن از کاربرد یک شبکه‌ی تقسیم‌کننده‌ی ولتاژ مقاومتی چشم‌پوشی شده است. به این دلیل، برای تنظیم نقطه کار ترانزیستور فقط از مقاومت 2/2 مگااهمی، مقاومت 2، استفاده شد که پایداری این طبقه را تا حدودی با چالش روبرو خواهد ساخت. در نتیجه، بخشی از وظیفه‌ی پایدارسازی این طبقه بر دوش مقاومتِ از نظر اهمی بزرگِ 3/3 کیلواهمی دکوپلاژ امیتر، مقاومت 4، خواهد افتاد. ظرفیت خازن موازی با این مقاومت، خازن 4، به عمد کوچک انتخاب شده تا پاسخ فرکانس طبقه‌ی قدرت مقداری خطی‌تر شود. در این بخش از مدار لزومی به ضریب تقویت خیلی زیاد وجود ندارد. سیگنال خروجی این ترانزیستور روی مقاومت 15 کیلواهمی و 5 واتی کلکتور ظاهر می‌شود. برای افزودن بر مقدار و دامنه‌ی ولتاژ فرکانس بالا، سری با این مقاومت یک القاگر در مسیر تغذیه‌ی کلکتور ترانزیستور بسته شده است.

ولتاژ فرکانس بالا از خازن 5 عبور کرده و مستقیم به «شبکه‌ی کنترل» لامپ (g1) می‌رود. این لامپ برای کار در «کلاس آ» تنظیم شده است. برای رسیدن به این کلاس کاری، وجود یک ولتاژ منفی اولیه بر روی شبکه‌ی لامپ ضرورت دارد که توسط مقاومت 6 روی پایه‌ی کاتود لامپ ایجاد می‌شود. خازن 7 که موازی با آن بسته شده، از برگشتِ غیرضروریِ بخش فرکانس بالا جلوگیری می‌کند.

حوزه‌ی خروجی و «بار» لامپ دربردارنده‌ی یک ترانس قدرت و خازن 6 است. این دو افزاره به همراه یکدیگر مدار تشدید بار را شکل داده‌اند که روی فرکانس تقریبی 900 کیلوهرتز تنظیم شده‌اند. با کوپلاژ خیلی نزدیک و فشرده‌ی پیچش‌های این ترانس، از پدیدار شدن ضربان‌ها و پیک‌های رزونانسی پیش‌گیری می‌شود. مقدای از سیگنال خروجی از روی دور دهم پیچش اولیه برداشته شده و از طریق مقاومت 7 که یک مقاومت 5 واتی 750 اهمی است، به «شبکه‌ی شتاب‌دهنده»، (g2)، برگردانده می‌شود. به این صورت یک «بازخور» خیلی ساده و موثر ایجاد می‌شود که به کارکرد خطی مدار تقویت‌کننده‌ی قدرت لامپی بهبود می‌بخشد. امپدانس پیچش خروجی ترانس آنود باید با «مقاومت موجی» کابل کواکسیال 50 اهمی از نوع RG-58، که آن را به آنتن یا مصرف‌کننده وصل خواهد کرد، تطبیق داشته باشد تا از برگشت انرژی فرکانس بالا به مدار تقویت قدرت و اتلاف آن به صورت گرما و داغ شدن افزاره‌های مدار و تخریب آن‌ها پیش‌گیری شود. در این خصوص می‌توان چنین فرض کرد که یک مقاومت 50 اهمی مستقیم و بدون هیچ کابلی به ترانس آنود وصل می‌شود و سپس آن‌قدر تعداد دور پیچش آن کم و زیاد می‌شود که روی مقاومت بالاترین ولتاژ ممکن اندازه‌گیری شود (بالاترین توان فرکانس بالا). با رسیدن به این نقطه، در واقع «مقاومت داخلی مجموعه‌ی تقویت‌کننده‌ی قدرت» نیز روی 50 اهم قرار می‌گیرد.

.

داده‌های ترانسفورماتور آنود

.

با استفاده از این فرستنده‌ی موج متوسط می‌توان آزمایش‌های متنوعی را روی فرکانس بالا انجام داد. نمونه‌هایی از این موارد در بخش‌های بعدی این مجموعه ارایه خواهد شد.

.

.

مطالب مرتبط:

یک مدار ساد‌ه‌ی نوسانگر کریستالی

ساخت یک نوسانگر همه‌کاره برای رادیوآماتورها

ساخت یک نوسانگر پرقدرت فرکانس بالا با مدار پوش-پول

.

.

.