|
Описание сменного ВЧ-модуля Futaba FP-TQ-FM
Сменный ВЧ-модуль FP-TQ-FM от Futaba является одним из самым распространенным на сегодня. Фирма Hitec выпускает аналогичное устройство, конструктивно и электрически совместимое с футабовским модулем, но обладающее, на мой взгляд, несколько худшими параметрами.
Внешний вид модуля FP-TQ-FM
Сборка печатных плат модуля в экране
Модуль FP-TQ-FM, в разных модификация, отличающихся только рабочим диапазоном (от 29 МГц до 75 МГц), выполнен как законченное устройство в пластмассовом корпусе размером 59х37,3х20,7 мм. В корпусе находится полностью экранированная луженой жестью сборка из двух печатных плат - плата формирователя управляющего сигнала, и плата, собственно, передатчика. На последней имеется два разъема - разъем под сменный канальный кварц, и разъем для подключения модуля к пульту управления. Плата формирователя расположена вертикально с одной стороны платы передатчика, и спаяна с ней восемью неразборными перемычками.
Вид печатных плат модуля со стороны деталей
Вид печатных плат модуля с обратной стороны
Архив со схемой доступен здесь (архив содержит два файла - графический Tx-FC18.gif, и файл, созданный в программе-"рисовалке" RusPlan, которую я описал в своей статье "Программы для рисования электронных схем и печатных плат").
Так как схема модуля срисовывалась с печатных плат устройства, не могу гарантировать ее абсолютную достоверность, но надеюсь, что ошибок в схеме нет, по крайней мере, принципиальных. Передающая часть модуля, несмотря на большое сходство с описанными выше схемными вариантами, имеет несколько особенностей. Прежде всего, это наличие катушек связи между каскадами, и способ подключения транзисторов задающего и буферного каскадов к контурной катушке - их коллекторы соединены со средней точкой индуктивности контура. Этим достигается более эффективный режим работы каскадов, и улучшается межкаскадное согласование. Еще одна особенность: выходной каскад на транзисторе Т5 шунтируется ключом на транзисторе Т6. Этот ключ управляется контроллером пульта, и скорее всего "запирает" выходной каскад по высокой частоте в некоторых режимах программирования, предотвращая "засорение" эфира. Честно говоря, у меня не было ни желания, ни времени подробно разбираться с алгоритмом работы всего пульта - это совсем другая тема...
В остальном схема передатчика идентична описанным выше. Обратите внимание на то, что выходной каскад модуля от FC-18 собран практически по той же схеме, что и выходной каскад от более простой и дешевой Attack-SR (разница лишь в номиналах резисторов базовой цепи, задающих режим работы по постоянному току.
А вот о формирователе модулирующего сигнала стоит рассказать несколько подробнее.
Схема формирователя (насколько мне удалось ее срисовать с реального устройства) собрана на двух микросхемах ОР1 и ОР2, и двух транзисторах. Первая микросхема - сдвоенный операционный усилитель, вторая - счетверенный компаратор. Такое, на первый взгляд, неоправданное усложнение простого узла передающего модуля преследует единственную цель - обеспечить максимальную спектральную чистоту выходного сигнала передатчика, Это диктуется, с одной стороны, строгими требованиями международных норм, предъявляемых к радиопередающим устройствам, а с другой стороны, обеспечивает максимальную совместимость одновременной работы нескольких передатчиков, и минимизирует влияние передатчика на "чужие" приемники. Главная хитрость схемы заключается в наличии интегратора, собранного на ОР1.1, который преобразует прямоугольные импульсы сигнала от РРМ/РСМ кодера в трапециидальные импульсы. Кроме того, модулятор нормирует амплитудные параметры модулирующего сигнала, обеспечивая стабильность работы варикапа задающего генератора передатчика. Для чего это делается?
Как известно, спектр выходного ВЧ-сигнала передатчика пропорционален спектру модулирующего НЧ -сигнала (в нашем случае это PPM или PCM сигнал кодера). И чем шире спектр модулирующего сигнала, тем больше "рассыпается" ВЧ-спектр.
"Гребенка" РРМ (а тем более РСМ) сигнала, состоящая из чередующихся пачек коротких прямоугольных импульсов, в свою очередь разделенных паузами, длительность которых определяется положением ручек управления, имеет очень широкий спектр - в нем присутствуют как четные, так нечетные высшие гармоники канальных импульсов вплоть до десятой-пятнадцатой гармоники. Спектрограмма "чистого" (прямоугольного) РРМ сигнала занимает полосу частот от 50 Гц до 15-20 кГц, при этом самые высшие гармоники сигнала имеют достаточно большую амплитуду.
Очевидно, что такой сигнал промодулирует ВЧ несущую передатчика "по полной программе", и реально излучаемый сигнал передатчика будет занимать в эфире полосу уж никак не меньше тех самых 15-20 кГц! Учитывая, что соседние каналы в большинстве диапазонов, выделенных для дистанционного управления моделями, разнесены всего на 10 кГц, сигнал этого передатчика будет попадать в полосу соседних частотных каналов, создавая очень сильные помехи.
Как же добиться того, чтобы сигнал передатчика "уложился" в отведенные +/- 5 кГц, сохранил при этом свою информационную составляющую?
Прежде всего необходимо в кодере увеличить длительность импульсов, разделяющего каналы. Обычно эти импульсы формируются длительностью порядка 0,2-0,3 мсек. Однако учитывая, что это время входит в общую длительность канального импульса, можно смело увеличить ее до 0,4-0,5 мсек. Большее увеличение не даст результата - ведь минимальная длительность канального импульса в одном из крайних положений ручки управления может быть 0,9-1,0 мсек, и в этом случае скважность канального импульса будет равна 2. Более широкие разделительные импульсы в некоторой мере уменьшат общую ширину спектра РРМ сигнала, что положительно скажется и на ВЧ спектре.
Второй способ ограничения ВЧ спектра заключается в низкочастотной фильтрации модулирующего сигнала, так, как это сделано в схеме передатчика ИГВА (цепь С1, R1,C3,R2,С2). Резкие фронты прямоугольных импульсов на выходе этого цепочки "заваливаются" за счет фильтрации их высокочастотных гармоник, форма сигнала из прямоугольной становится более плавной. Этот способ применяется в абсолютном большинстве промышленных передатчиков - от Hitec до JR.
И только в футабовском модуле FP-TQ-FM мне встретилась иная схема обработки низкочастотного РРМ сигнала. Как я уже писал выше, в формирователе модулирующего сигнала имеется интегратор (ОР1.1), который не просто сглаживает фронты прямоугольных импульсов, а преобразует их в импульсы, нарастающие и спадающие с неизменной скоростью. Постоянная интеграции задается емкостью С4. В итоге короткий импульс длительностью ~ 0,3 мсек из прямоугольного превращается в равнобедренный треугольный. А спектр треугольного сигнала самый узкий из всех импульсных сигналов - в нем присутствуют только нечетные гармоники, амплитуда которых резко затухает с увеличением номера гармоники.
Форма сигнала РРМ на выходе кодера, после НЧ фильтра и на выходе интегратора
Модуляция несущей частоты передатчика таким треугольным сигналом не заставляет ее "прыгать" с места на место, а плавно изменяет значение частоты несущей от одного крайнего положения до другого. На мой взгляд такое решение, не смотря на некоторое усложнение схемы передатчика, является очень разумным, т.к. обеспечивает формирование самого оптимального спектра ВЧ сигнала с полным сохранением информационной составляющей.
Не буду более подробно описывать схему формирователя, хотя чуть позже коснусь еще одного интересного фрагмента схемы - повторителя сигнала, выполненного на ОР1.2.
Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).
|
