Радиомикрофон поможет прослушать не только важные разговоры в закрытой комнате, но и даст возможность маме услышать плачь грудного ребенка и прийти ему на помощь. Без радиомикрофонов не обходится сейчас ни один концерт. В этом разделе представлено множество простых и полезных схем радиомикрофонов. Они систематизированы по принципу от «простого к сложному». Большинство конструкций могут изготовить радиолюбители, не обладающими значительным опытом и без использования сложной измерительной аппаратуры. Но, в то же время рассмотренные радиомикрофоны достаточно эффективны и надежны. Каждая из схем демонстрирует интересные схемотехнические и конструктивные решения использующиеся при разработке радиомикрофонов. При изготовлении схем на частоты более 100 МГц приходится сталкиваться с тем, что конструктивное исполнение устройства и применяемые компоненты значат гораздо больше, чем его принципиальная схема. В этом же разделе рассмотрены средства борьбы с использованием радиомикрофонов, в тех случаях, когда это необходимо: — во-первых, радиомикрофон можно обнаружить и ликвидировать; — во-вторых, ему можно поставить активную помеху, сделав его использование мало эффективным. Этим вопросам посвящена отдельная книга, очередное издание которой вышло в нашем издательстве. Ее авторы В. Г. Белолапотков и А. П. Семьян. Книга называется «500 схем для радиолюбителей. Шпионские штучки и не только…» Начнем рассмотрение схемотехники радиомикрофонов. Лучшие схемные решения из этой книги, в числе других, приведены в соответствующих главах этой книги.
Схема № 1. Эта наиболее распространенная схема жука, которую можно встретить в Интернете. Отличается простотой сборки и настройки, малыми размерами, а также своей не очень высокой стабильностью. Ее автор Андрей Мартынов (http://cxem.net/radiomic/radiomic.php) называет схему «Жучок для начинающих», т. е. новичкам он рекомендует начинать творчество именно с нее. Все используемые детали — в SMD корпусах (размер 0805), но для начала можно взять элементы в корпусе 1206. Совет. Между плюсом и минусом питания (параллельно батарейке) нужно поставить конденсатор емкостью 0,01 мкФ.
Катушка должна иметь 5 витков провода диаметром 0,5 мм на оправке диаметром 4–5 мм (возьмите стержень от гелевой ручки) Питание — батарейка «Крона» 9 В. Антенна — кусок провода, длиной 40 см. Принципиальная схема устройства и его печатная плата приведены на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Радиомикрофон для начинающих: а—принципиальная схема; б—печатная плата
Настройка схемы производится так. Включить FM радиоприемник, установить частоту примерно 96 МГц. Подключить питание. Покрутить слегка ручку настройки приемника влево-вправо. Если себя плохо слышите: — поищите еще; — посжимайте или порастягивайте катушку. Если при включении передатчика в приемнике не слышно изменений, то может быть две причины: — ошибочный монтаж; — неисправен второй транзистор. Если плохо слышно, то можно подобрать вместо резистора (на плате в верхнем левом углу 10 кОм) другой или заменить первый транзистор.
Для уменьшения размеров можно использовать микрофон минимального размера, но все равно батарейка «Крона» будет определять размер всего изделия.
Схема № 2. Рассмотрим еще один простейший радиомикрофон (рис. 3.2). Он собран на транзисторе КТ3107Б, можно использовать КТ3107БМ. К коллектору транзистора VT1 надо припаять кусок провода длиной 37 см. В качестве источника питания можно использовать литиевую «таблетку» на 3 В. Катушка содержит 6 витков провода 0,5 мм, ее можно намотать на стержне от гелевой ручки. После включения схема должна работать сразу. Способ настройки такой же, как у схемы № 1.
Рис. 3.2. Схема простейшего радиомикрофона на KT3107Б
Совет Если частота передатчика лежит ниже диапазона 88—108 МГц, то надо поставить конденсатор С2 на 30 пф.
Схема № 3. Эта схема обеспечивает дальность передачи сигнала до 100 м при сохранении хорошей акустической чувствительности. Это достигается благодаря включению транзистора по схеме с трансформаторной связью (схема Майсснера). Это позволяет регулировать все параметры только сжатием/растяжением витков катушек! Рабочая частота — 94 МГц. Схема радиомикрофона представлена на рис. 3.3. Конструктивно схема выполняется как насадка на батарейку «Крона». Весь монтаж производится прямо на панельке от использованной «Кроны».
Рис. 33. Радиомикрофон, собранный по схеме трехточки
Катушка L1 содержит 6 витков провода ПЭВ-0,5 на стержне от шариковой ручки (3–4 мм). Катушка L2 содержит 3 витка провода ПЭВ-0,2 и наматывается поверх катушки L1 в том же направлении. После сборки потребляемый ток должен быть в пределах 10 мА. Совет Если ток больше, то надо подобрать величину резистора R2. Транзистор надо ставить с как можно большим коэффицентом усиления.
Затем нужно припаять антенну, в качестве которой служит кусок провода длинной 60 см. Потребляемый ток должен возрасти, это свидетельствует о хорошей работе схемы. Настройка схемы. Сжатием/растяжением витков L1 следует настроить передатчик на нужную частоту. После чего начать растягивать витки L2. При этом чувствительность микрофона должна возрастать. Примечание Растягиваем витки до максимальной чувствительности, при которой еще сохраняется генерация.
Окончательно подстроив частоту, заливаем катушку парафином или клеем. Для повышения стабильности частоты рекомендую подключать антенну через конденсатор 2–3 пФ, а также зашунтировать схему конденсатором 0,1 мкФ.
Схема № 4. Этот жучок с высоким КПД собран по схеме Хартли (рис. 3.4) с нестандартным включением обратной связи, благодаря чему имеет КПД на 10–20 % выше аналогичных схем. При длине антенны 20 см дальность действия достигает 140 м. Катушка L1 (5+5 витков) провода ПЭВ-0,5 мотается на оправке 3 мм. Как правило, схема начинает работать сразу после сборки. Если в приемнике слышен писк, следует зашунтировать схему конденсатором емкостью не менее 1 мкФ.
Рис. 3.4. Принципиальная схема радиомикрофона, собранного по схеме Хартли
Совет Антенну лучше подключить через конденсатор емкостью 1–2 пФ.
Схема № 5. Данный радиомикрофон построен на полевом транзисторе с изолированным затвором (МОП-транзисторе) (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Схема радиомикрофона на полевом транзисторе с изолированный затвором
Схему разработал и опубликовал А. Колтыков на сайте http://cxem.net. При использовании источника питания 9 В данная схема обеспечивает дальность передачи (на частоте 74 МГц) 150–200 м на открытом пространстве при чувствительности УКВ-приемника 10–15 мкВ. При этом ток потребления составляет 12–14 мА. Длина передающей антенны — 1 м. Катушка L1 — это дроссель, например, Д0.1 индуктивностью 40—100 мкГн. Катушка L2 (3+1 витка) — это бескаркасная катушка, имеющая внутренний диаметр 6 мм. Диаметр провода должен составлять 0,8 мм. Желательно использовать посеребренный провод.
Схема № 6. Схема этого радиомикрофона построена на микросхеме DA1 К174ПС1. В качестве микрофона в передатчике используется трехвыводный электретный микрофон ВМ1 (рис. 3.6). Его равноценно можно заменить двухвыводным по схеме, представленной на рис. 3.7. Радиомикрофон работоспособен в диапазоне напряжений питания от 4,5 до 9 В. Примечание Этот микрофон должен обладать достаточно большой отдачей по звуковому напряжению или иметь после себя один усилительный каскад на транзисторе.
Осуществление частотной модуляции без использования усилителя низкой частоты, варикапов и т. п. позволяет получить высокую линейность и большой динамический диапазон звукового сигнала с характеристиками ограниченными только свойствами микрофона. Благодаря этому схема имеет очень высокое качество звука.
Рис. 3.6. Схема радиомикрофона на микросхеме К174ПС1
Рис. 3.7. Варианты включения в схему двухвыводного электретного микрофона
Светодиод VD1 стабилизирует напряжение питания микрофона и является индикатором работы. Светодиод может быть любого типа с падением напряжения на нем 1,5–3 В или при применении двухвыводного микрофона отсутствовать. Блокирующие конденсаторы номиналом 1000 пФ должны быть в исполнении для поверхностного монтажа или обычные, но с возможно более короткими ножками. Катушки индуктивности L1, L2 — бескаркасные, имеют по пять витков каждая. Наматываются медным проводом диаметром 0,2–0,5 мм, например, на сверле. Диаметр намотки составляет: — 3,5 мм для диапазона 88—108 МГц; — 2,5 мм для диапазона 100–140 МГц; — 1,5 мм для диапазона 140–200 МГц. Настройка передатчика заключается в установке требуемой частоты подстроечным конденсатором С5. Затем подстройкой С9 нужно добиться максимальной мощности излучения. Степень включения антенны в выходной контур можно подобрать экспериментально по наилучшей стабильности и отдаваемой мощности. При изменении мощности передатчика резистором R2 (рис. 3.6) возможно потребуется изменить емкость конденсатора обратной связи Сб. Емкость следует увеличивать при уменьшении номинала резистора R2.
Схема № 7. Это радиомикрофон на линии с распределенными параметрами. Такую схему можно встретить во многих изданиях, ведь он выполнен по классической схеме LC генератора с общей базой. Для звукового сигнала микрофона схема представляет собой повторитель напряжения и модулирует частоту контура L1, С4 изменением выходной емкости транзистора. Включение генератора по схеме с общей базой делает ненужным применение варикапа для создания частотной модуляции, но схема требует стабильного питающего напряжения. Применение в такой конструкции обычного LC контура и обычных деталей может привести к генерации схемой непредсказуемого пучка частот. Однако, соблюдая некоторые правила конструирования высокочастотных конструкций, можно добиться неплохих результатов. Самым главным является выбор элемента, задающего частоту. Одна из конструкций радиомикрофона, схема которого приведена на рис. 3.8, показана на рис. 3.9. Она представляет собой плату из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 45x30 мм, помещающуюся в спичечный коробок. Катушка L1 представляет собой выполненную печатным способом линию. Элемент питания GB1 прижимается к поверхности «+» припаянной подпружиненной стальной скобкой ХТ1, которая служит минусовым контактом.
Рис. 3.8. Схема радиомикрофон на схеме с распределенными параметрами
Рис. 3.9. Печатная плата
При использовании в качестве элемента питания щелочного элемента типа AG13 напряжением 1,5 В схема будет излучать на частотах около 420 МГц (подстраивается С4). При использовании литиевой трехвольтовой «таблетки» частота передачи будет около 610 МГц. Такой передатчик удобно использовать как подопытный для поиска «жучков». Транзистор генератора желательно взять с граничной частотой не менее 4—10 ГГц. Из доступных отечественных транзисторов для этой цели хорошо подходят КТ640, КТ642, КТ647, КТ648, КТ657. Резисторы и блокировочные конденсаторы — в исполнении для поверхностного монтажа. Микрофон желательно взять с наименьшей чувствительностью. Печатная линия L1 одновременно служит антенной, транзистор VT1 включен в часть контура и не шунтирует его. Примечание. Подобную конструкцию в действии можно увидеть, разобрав пульт недорогой автомобильной сигнализации.
Схема № 8. Рассмотрим микромощный радиомикрофон с двумя рамками. Одна из простых схем (рис. 3.10) придумана неизвестным гением и распространена во множестве разновидностей.  Рис. 3.10. Схема микромощного радиомикрофона
Транзисторы VT1, VT2 совместно с контуром L1, С2 образуют автогенератор, ток питания которого стабилизирован внутренним полевым транзистором в электретном микрофоне ВМ1. С одной стороны, частота генератора не зависит от напряжения источника питания. А с другой стороны, ток, задаваемый и модулируемый микрофоном, создает частотную модуляцию генератора за счет изменения выходных емкостей транзисторов VT1, VT2. Ток передатчика задается резисторами R3, R4. Частота передачи модулируется звуковым сигналом через регулятор R1 и цепочку R2, СЗ. Катушка L1 содержит семь витков провода диаметром 0,8 мм, намотанного на оправке диаметром 3,5 мм с отводом от середины. Стабилизатор напряжения или тока в устройстве отсутствует, так как при низком потреблении тока устройством и использовании элемента типа АА напряжение элемента питания долгое время не будет изменяться. Конструктивное исполнение схемы (рис. 3.11) предусматривает вместо сосредоточенных LC контуров применение линий с распределенными параметрами, которые одновременно служат антенной. Линии L1, L2 должны быть изготовлены из провода диаметром 0,3–0,7 мм и иметь одинаковую длину. При соблюдении указанных размеров и компонентов (форма рамок может быть любой) радиомикрофон стабильно работает на частоте около 94 МГц при напряжении питания от 1,5 до 12 В.
Рис. 3.11. Конструкция стабильного микромощного радиомикрофона
Частота его излучения слабо зависит от расположения внешних предметов, мощность достаточна для приема сигнала через 2–3 стены на бытовой ЧМ радиоприемник. Примечание. Размер рамок можно уменьшить, подключив параллельно им конденсаторы емкостью несколько пикофарад. В этом случае стабильность частоты и дальность передачи будут меньше.
Применение. Эту конструкцию совместно с любым ЧМ приемником удобно использовать в качестве «радионяни», для реагирования на голос находящегося в другой комнате малыша. Совет. Можно уменьшить размеры рамок до длины 30–40 мм каждая, используя аккумулятор «таблетку» на 1,5 В и СВЧ транзисторы передатчик превращается в «жучка» с частотой передачи около 400–600 МГц и радиусом действия 5—10 м. С такими крошечными размерами и малой излучаемой мощностью возможность его нахождения любыми видами техники становится случайной.
Схема № 9. Схема представляет собой образец коммерческой схемы радиомикрофона со стабилизацией ПАВ резонатором. Она снабжена акустопуском (см. рис. 3.12).
Рис. 3.12. Схема ПАВ радиомикрофона с акустопуском
Сигнал микрофона ВМ1 (трехвыводного или двухвыводного) усиливается двумя транзисторами VT1, VT2 и поступает одновременно: — на модулирующий варикап VD2; — систему акустопуска выполненную на КМОП инверторах микросхемы DD1 и ключе VT3. На элементах DD1.1, VD1, С4 выполнен пиковый детектор звукового напряжения, подстроечный резистор R6 задает линейный режим работы элемента DD1.1 с сохранением его высокого входного сопротивления (устанавливается на половину напряжения питания). Последовательно включенные элементы DD1.2, DD1.3 исполняют роль компаратора. Время удержания напряжения пиковым детектором (для того, чтобы передатчик не выключался во время коротких пауз) зависит в основном от времени саморазряда конденсатора С4, поэтому он может быть небольшой емкости 1—10 нФ. Через ключ на транзисторе VT3 включается высокочастотный генератор на транзисторе VT4, стабилизированный ПАВ резонатором ZQ1. Для большего сдвига ПАВ резонатора по частоте последовательно с ним включена катушка L1.Катушка L1 имеет 6 витков проводом 0,3 мм на оправке 1,5 мм. Катушка L2 имеет 4 витка проводом 0,4 на оправке 2 мм. Совет. Диод VD1 желательно взять с небольшим прямым падением напряжения — германиевый или Шотки.
| 
