TRASMETTITORE FM DA 1W CON DIODO VARICAP

Schema di un Trasmettitore Modulato in FM con Potenza di 1W e Diodo Varicap usato per Creare la Modulazione…

 

 

 

 




 

INTRO

Il diodo Varicap (a volte chiamato Varactor) è un diodo a giunzione n-p con particolare profilo di drogaggio che gli permette di avere una discreta variazione di capacità della giunzione al variare della tensione di polarizzazione inversa. Viene quindi utilizzato come condensatore controllato in tensione, non come diodo.
In realtà tutti i diodi hanno una cerca caratteristica tensione inversa – capacità di giunzione, ma in questo tipo di diodi il drogaggio della zona N e P viene fatto in modo da accentuare questa caratteristica.
Il suo simbolo è:

Quindi vi sarà un anodo e un catodo, visto che lavora in polarizzazione inversa bisogna avere una tensione maggiore sul catodo rispetto all’anodo.
In polarizzazione inversa nella giunzione n-p vi sarà una regione di svuotamento, ovvero una zona in cui i portatori liberi di cariche si ricombinano e scompaiono, restano solo cariche fisse ai lati della giunzione, come nel caso delle armature di un condensatore, mentre la zona svuotata agisce come dielettrico del condensatore.
Maggiore è lo spessore del dielettrico e minore sarà la capacità, quindi se la tensione di polarizzazione inversa è grande avrò una grande regione di svuotamento e quindi una piccola capacità, se invece la tensione inversa è piccola, la regione di svuotamento è piccola, il che equivale ad avere un dielettrico molto sottile e quindi il valore di capacità sarà maggiore rispetto il caso precedente.
In questo schema il diodo varicap viene utilizzato per andare a variare di poco la capacità di un risuonatore LC in modo tale da creare una variazione di frequenza nell’oscillatore in base alla tensione del segnale audio. Così facendo si realizza una modulazione di frequenza

 




 

SCHEMA

Lo schema è il seguente:

La tensione di alimentazione va da un minimo di 9V a un massimo di 12V con un assorbimento di circa 100mA. Con i 12V sarà possibile ottenere la piena potenza di 1W, mentre con i 9V di alimentazione sarà un pò minore.

Il segnale audio viene generato grazie ad un microfono passivo polarizzato dalla resistenza R9. Il microfono passivo potrebbe avere una polarità, quindi attenzione a come lo si collega. Il segnale audio generato dal microfono viene filtrato dalla componente continua grazie a C10 e viene amplificato di un valore pari a 5 o 50 volte dall’amplificatore formato da R8, R6, R7 e U1.  R7 è una resistenza variabile quindi può regolare l’amplificazione del amplificatore e quindi il volume del segnale audio. C9 è una capacità di filtro usata per eliminare componenti di segnale ad alta frequenza.

L’oscillatore a radio frequenza è composto dal transistor Q1 e dagli elementi passivi di contorno, come R1, C1, R2 e C2 per creare la polarizzazione della base, R3 per creare una resistenza di feedback stile stadio emettitore comune degenere, C4 come resistenza di retroazione positiva per il segnale a radiofrequenza e L1-C1 come risuonatore LC parallelo.

C3 è un compensatore variabile con valore massimo di 10pF in modo tale da decidere in che range di frequenza trasmettere tra gli 88MHz e i 108MHz.

La bobina L1 è fatta con filo di diametro 1mm e la bobina ha un diametro interno di 5mm con una lunghezza di 1Cm, in modo tale da avere una induttanza di circa 0.1uH. Per realizzarla basta prendere del filo smaltato con diametro da 1mm e avvolgerlo fino a realizzare 6 spire su una punta di trapano con diametro di 5mm. Una volta avvolto sfilare la bobina dalla punta di trapano, stagnare i terminali e allungarla fino a che i terminali non siano a 1Cm uno dall’altro.

Il segnale a radiofrequenza presente sul collettore del transistor Q1 viene prelevato dal filtro passa banda composto da L2, C6 e C7.

Questo filtro ha un guadagno di 6.5dB nel centro della banda FM ovvero 98MHz e permette un adattamento dell’impedenza tra stadio oscillatore e antenna andando inoltre ad amplificare il segnale. Anche se non si trasmette a 98MHz il filtro introduce un guadagno intorno i 6dB. L’antenna è anch’essa calcolata per il centro banda ed è uno spezzone di filo di lunghezza 76cm, ovvero un quarto della lunghezza d’onda a 98MHz.

Lo schema realizzato su breadboard è il seguente:

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 e LTspice al seguente LINK!!!




 

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11 pensieri su “TRASMETTITORE FM DA 1W CON DIODO VARICAP

  1. Ciao,
    sono ancora Gabriele.
    Avevo scritto sul trasmettitore 5 watt ma preferisco provare questo che
    ha il diodo Varicap.
    Domanda: la simulazione del filtro che carica l’antenna con cosa l’hai fatta?

    grazie e ciao

    • ciao Gabriele….
      ho simulato solamente il segnale senza antenna, quindi lasciando il ramo dell’antenna aperto. Non so se questa sia la cosa migliore oppure bisognerebbe usare un carico da 50 ohm

  2. Mi piacerebbe fare un approfondimento dello stadio oscillatore.
    So che non sono cose semplici ma magari due chiacchiere potrebbero starci.
    Gabriele

    • l’oscillatore è un colpitts… potresti leggere la teoria da qualche libro, sarà sicuramente spiegata meglio rispetto a me. in realtà Q1 fa da oscillatore e da mixer in quanto oscilla ad una frequenza fissa se non varia il segnale sul diodo varicap. cambiando il segale sul varicap cambi la sua capacità quindi l’oscillatore reagisce camnbiando la sua frequenza.
      Se non mi sbaglio, in quello da 5W il segnale audio va sulla base del transistor, cambiando la sua polarizzazione di base il tranistor diventa meno o più conduttivo cambiando la frequenza di oscillazione. anche in quel caso il transistor funziona da oscillatore e da mixer

      • Ciao, sto facendo un po’ di esperimenti, cosi’ per gioco.
        Ho assemblato l’oscillatore su breadboard e lo sto pilotando con un lettore MP3.
        ho collegato un piccolo spezzone di filo sul collettore dell’oscillatore senza filtro in uscita.
        Funzionare funziona, la cosa strana che ho visto e che se vado a sintonizzare la radio di un lettore Mp3 della Creative sento la radio sui 107.2 , la sento bene e senza disturbi anche allontanandomi un po’.
        Se uso invecie una radio analogica degli anni 70, sintonizzo la radio in vari punti anche piu’ in basso rispetto ai 107.2. come se ci fossero delle armoinche. Pero’ piu’ in basso e’ strano. Ma con il filtro si ha una trasmisione piu’ pulita? Come si fa a trasmettere suuna frequenza e solo su quella senza andare su altre frequenze? Si deve usare il Varicap?

        gabriele

        • Ciao Gabriele,
          sono contentissimo dei tuoi esperimenti, è da molto tempo che non provo circuiti RF.

          Il filtro in uscita dovrebbe eliminare tutte le armoniche spurie, più è buono il filtro più riesci a trasmettere ad una frequenza precisa. La radio digitale ha in ingresso un filtro migliore quindi si sintonizza a quella che rileva più forte mentre la radio analogica prende un pò tutto.

          ovviamente lo stadio di uscita è “economico” quindi ha molte frequenze spurie.

          il varicap serve solo per la modulazione… andrebbe migliorato l’oscillatore e quindi la frequenza fondamentale… sarebbe bello avere un oscilloscopio potente per vedere il segnale in uscita, purtroppo ho sempre avuto quersta limitazione

  3. Ciao, ho aggiunto il filto in uscita al monostadio (quello senza varicap) …. un altro pianeta!!!
    Prima cambiando la lunghezza della antenna variava anche la freuenza di oscillazione e quindi non sapevo mai
    a che frequenza dovevo sintonizzare.
    Ora è sempre fissa alla frequenza di oscillazione.
    Ho notato una cosa però, con antenne corte se passo la mano vicino all’antenna non succede nulla, con una antenna (filo) di circa 76 cm, nella parte finale se la sfioro con la mano sparisce il segnale nella radio ma solo da metà antenna in poi.
    Una ultima cosa, ho uno strumento vecchiotto che mi hanno regalato che misura le frequenze fino a 220 Mhz. Se vado in trasmisisone con un Alan 38 il “frequenzimetro” mi fa vedere i 27 Mhz, se trasmetto con il monostadio non mi fa vedere la frequenza corretta. Dipenderà dalla potenza?

    ciao
    Gabriele

    • Ciao,
      l’antenna va dimensionata come 1/4 di c (velocità luce) / f (frequenza) .
      Toccando l’antenna tu diventi il carico del circuito, quindi il finale potrebbe non riuscire a caricare l’antenna. Se studi come si distribuisce il segnale sull’antenna forse riesci a capire perchè solo in alcuni punti sparisce il segnale.
      per quanto riguarda lo strumento, potrebbe essere che il segnale che provi a misurare sia molto piccolo e quindi non lo rileva

  4. Ciao,
    ho costruito un piccolo circuito accordato sulla stessa frequenza di trasmissione e cosi il frequenzimetro rileva la frequenza.
    Dove posso trovare info su come si distribuisce il segnale sulla antenna?

    grazie
    gabriele

    • Dovresti trovare un qualche libro universitario, specializzato sulle antenne… Non so quanto sia interessante capire in particolare le leggi fisiche delle antenne… se vuoi realizzare circuiti e non sei tanto interessato potresti cercare sul sito il libro di nuova elettronica sulle antenne, magari inizi da quello… l’ho caricato da qualche parte ma non ricordo dove

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