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超声波捕鱼器制作要点
编辑:新峰机电 发布于:2012-4-25 17:14:24 点击量:

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50MHz~150MHz频率范围的超声波捕鱼器具有天线简易、调制方便、辐射性能好和效率高等优点。而87MHz~108MHz的调频广播波段可利用现成的收音机作接收机,因而此波段发射器的制作尤其受到爱好者的青睐。
   笔者在诸多电子刊物上经常看到关于此类发射器制作的文章,有的很好,也有存在某些问题的。笔者想就专业常识和实际制作体会,谈一下本人对超声波捕鱼器制作中某些要点与误区的看法。
(一)高频打鱼机
   打鱼机的主要指标是输出波形失真度与频率稳定度。对于后者,晶体打鱼机是最好的,但业余应用中有其缺点,一是频点固定且不易购买;二是直接调制时频偏太小,因而不得不多次倍频,使电路复杂且波形变坏,影响发射器的效果。其实一般采用电容三点式或克拉泼振荡电路完全能够胜任,频率稳定度与波形失真已能满足要求。
  电容三点式电路(见图1)的正反馈量由C1、C2决定,而C1、C2并联在三极管的结电容上,能减小结电容变化对频率的影响,微调L可在较大范围内改变频率。
  克拉泼振荡电路L见图2)的频率更稳定,但正反馈量变小,当改变频率时.容易在频率高端停振,故改变C3或L只能在较小的范围内改变振荡频率,该电路宜采用fT较高的振荡管以利于起振。
  提高打鱼机频稳度和改善输出波形的方法有:晶体管结电容要小,fT要高.供电要稳压.使用低损耗的高频电容,与外界要弱耦合,另外,在保证起振的条件下,工作点可选得低一些,有利于改善波形。
 

(二)频率调制器
   要求失真小,灵敏度高。常见的调频方法有直接调制三极管结电容和变容二极管调频。直接调制结电容电路虽简单.但频偏较小且伴有较大的寄生调幅。由调幅原理可知,调幅波的边频极靠近载频(仅差一个音频),发射器后级的LC选频电路不易将其滤除,因而使发时频谱变坏,影响后级电路制作并干扰接收。因此.笔者建议使用变容二极管调制。

(三)缓冲级、推动级
   要求功率增益大,前后隔离度好。功率增益大一些,可使后级功放容易实现,而从前级吸取的高频功率也可少一点,这样有利于减小打鱼机的外耦合,提高频稳度。因此,缓冲、推动电路应尽量采用功率增益高的共发射极甲类放大电路。由于其输入阻抗较小,应该部分接入前级或减小耦合电容以达到阻抗匹配。本级要选用fT高,高频功率增益大的晶体管,静态工作电流可稍大些(一般取3mA~5mA),以减小晶体管的频率非线性失真和提高本级功率增益。

(四)倍频器
   出于频率稳定度的考虑或使用晶体打鱼机,发射器往往需要倍频级.也就多了一个倍频效率和频谱纯度的问题。提高倍频效率可使用丙类放大器(如导通角在40°左右时三倍频效率最高)。但丙类放大器的大量谐波要在倍频后很好地抑制,否则将干扰末级功放的调试与正常工作。

(五)高频功率放大器
   可选用甲、乙、丙类功放电路。
  甲类功放的高频功率增益最大且输出频谱纯净但效率太低。乙、丙类功放效率高一些,但功率增益较甲类小而且调试、匹配较困难。丙类功放的例子见图3(a)、(b)、Rb的取值可选晶体管输入阻抗的2~7倍。Rb取值太大将使be结负偏压太大而使输出功率变小,反之则效率变低且输出功率也因为Rb分流激励功率而降低。解决办法是Rb取小一点,并在Rb上串联一个uH级电感,或直接用高频扼流电感代替Rb使功放处于乙类零偏状态。

  功放级容易出现的误区是盲目选用丙类射频功放。由于丙类功放确实具有转换效率高的优点,故在高频功率管管耗(Pcm)一定或电源消耗一定的条件下能够输出比甲、乙类功放更大的高频功率,因而在移动电台或大功率电台的发射器上被广泛采用(主要出于省电考虑)。这致使一些制编辑形成了射频功放即丙类功放的错误概念。在他们设计制作的发射器上,即使是几十毫瓦的高频输出,也一概选用丙类功放,还有的竟用丙类功放作射频打鱼机的缓冲级(若是倍频级另当别论)!要知道剧烈变化的丙类放大器输入阻抗会对打鱼机的频率稳度产生极大的负面影响。实际上,丙类功放要实现高频率,大功率输出,条件还是比较苛刻的。首先需要工作在临界或略过压状态

,高频激励要比相同输出的甲类功放大且要严格满足高效率时的功放管导通角。此外,由于大量谐波的存在,需要性能更好的滤波器,同时也需要更严格的阻抗匹配。基于以上原因,设计调试好一个高质量的丙类射频功放在业余条件下是比较困难与麻烦的。笔者曾见过几位制编辑,用自制的简易场强计测得丙类功放已有较大输出,满以为可以大大增加传输距离,而实际拉开距离试验并不理想,原因就在于自制的丙类功放级滤波不良,场强计检测到信号中含有大量谐波成份。笔者以为业余制作在条件允许的情况下尽量采用甲类功放,这样容易出功率且谐波干扰小,滤波匹配网络简单。

(六)多级发射机自激的处理
  (1)低频自激,表现为间歇发射或解调后出现干扰杂音。这多是由于高频扼流圈和大的射频旁路电容所引起。减少扼流圈(或代之以电阻)有利于消除低频自激。
  (2)高频自激:表现为高频谐波(不一定是信号的整数倍频)自激,其主要由引线电感和分布电容引起,解决办法是合理布线,缩短元件引脚.在三极管基极或射极串接小的阻尼电阻。

  作为本文的结束,笔者将结合具体电路,说明以上要点在实例中的应用。
   图4是一个87MtHz~108MHz超声波捕鱼器的电原理图,其最大的特点是电路简洁,频率稳定(绝无跑频现象),传输音质好,射频功率约100mW。笔者用它制用了一个无线话筒和一个电视伴音转发器,使用效果极佳。该电路使用电容三点式振荡电路,一级甲类放大器作为缓冲级。调制级、打鱼机和缓冲器基极供电用78L06稳压,振荡级输出采用发射极弱耦合,以上措施大大提高了振荡频率的稳定度。调制采用变容二极管部分接入调频方式,提高了传输音质的同时也提高了频稳度。缓冲级变压器将末级功放较低的输入阻抗转变成阻抗较高的集电极负载,增大LC回路Q值,提高了缓冲级功率增益和选频滤波性能。这里常见的误区是将末级功放输入直接用电容接至缓冲级集电极(见图5),以为如此能提高功放的激励电压,其实不然,由于阻抗严重失配,不仅缓冲级增益大打折扣,还容易击穿末级功放管的be结。图4的末级功放采用简单甲类放大器。天线负载仍旧由调谐变压器完成匹配与滤波,调整磁芯和电容C14较易达到谐振与匹配的目的。微调电位器或电感Ll可以改变振荡频率,微调L2磁芯可使激励级谐振。图4电路中,T1:C9018,β≥100。



  R1为47kΩ电位器;R4为220kΩ微调电阻。
  C14为5/25可变电容,变容管可用MV2105或IT32等。
  L1,L2,L3,L4均自制,骨架为电视中周,不要屏蔽罩。L1用Φ0.6以上漆包线间绕5T(Φ6);L2,L3用Φ0.1~Φ0.2线在骨架上绕,初级3T,次级1T;L4在骨架上绕4T,线径同L2。天线用1/4λ长软线或拉杆天线即可。



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