آموزش کامل ساخت فرستنده رادیویی

فرستنده‌های رادیویی دستگاه‌هایی هستند که سیگنال صوتی یا داده را از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر ارسال می‌کنند. ازآنجاکه در زندگی روزمره ما ارتباطات بی‌سیم نقش مهمی دارند، درک نحوه‌ی کار این دستگاه‌ها و حتی ساخت نمونه‌ای ساده از آن‌ها می‌تواند هم کاربردی باشد و هم آموزشی.

در این مقاله، قصد داریم شما را با روش ساخت یک فرستنده‌ی رادیویی ساده FM آشنا کنیم که قادر به ارسال سیگنال صوتی (مانند صدای شما) تا شعاع حدود ۱۵ متر باشد. ساخت این دستگاه با استفاده از قطعات الکترونیکی ساده و قابل‌دسترس انجام می‌شود و برای علاقه‌مندان به الکترونیک، پروژه‌ای جذاب و آموزنده خواهد بود.

اصول اولیه کار فرستنده FM

در یک فرستنده FM، سیگنال صوتی ورودی (مثلاً صدای شما از طریق میکروفون) به یک موج حامل فرکانس بالا مدوله می‌شود. این موج مدوله‌شده سپس از طریق آنتن به فضای اطراف ارسال می‌شود.

به‌طورکلی، یک فرستنده FM ساده شامل بخش‌های زیر است:

• نوسان‌ساز: برای تولید سیگنال حامل با فرکانس بالا (بین ۸۸ تا ۱۰۸ مگاهرتز).
• مدولاتور: ترکیب سیگنال صوتی با موج حامل.
• تقویت‌کننده فرکانس بالا: برای افزایش دامنه سیگنال پیش از ارسال.
• آنتن: برای تاباندن سیگنال به محیط اطراف.

فهرست قطعات موردنیاز

• ترانزیستور NPN (مدل پیشنهادی: 2N2222 یا BC547)
• مقاومت 10 کیلو اهم
• مقاومت 4.7 کیلو اهم
• مقاومت 330 اهم
• خازن 10 نانوفاراد ( (10nF
• خازن 100 نانوفاراد ( (100nF
• خازن متغیر 5 تا 30 پیکوفاراد (برای تنظیم فرکانس)
• سلف سیم‌پیچ دست‌ساز با 5 دور سیم مسی 0.5mm
• میکروفون خازنی (الکترت)
• منبع تغذیه 3 ولتی (دو عدد باتری AA یا یک باتری لیتیوم 3V
• آنتن (سیم مسی 20 تا 30 سانتی‌متری، قابل افزایش تا 70 سانتی‌متر)
• برد سوراخ‌دار (یا برد بورد برای نمونه اولیه)
• سیم لحیم و هویه (در صورت استفاده از برد سوراخ‌دار)

طراحی مدار

مدار شامل یک نوسان‌ساز ساده کلپیتس (Colpitts Oscillator) است که فرکانس نوسان آن با سلف و خازن متغیر تنظیم می‌شود. ترانزیستور وظیفه تولید نوسانات و همچنین مدولاسیون سیگنال صوتی را بر عهده دارد.

بخش‌های اصلی مدار:

• ورودی صوتی: از میکروفون دریافت می‌شود.
• تقویت سیگنال صوتی: توسط ترانزیستور.
• مدولاسیون: ترکیب صوت با موج حامل.
• انتقال: توسط آنتن متصل به کلکتور ترانزیستور.

ساخت سلف (Coil)

سلف یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های مدار است که در کنار خازن متغیر، فرکانس نهایی موج حامل را تعیین می‌کند. برای ساخت آن:

• از سیم مسی با قطر ۰.۵ میلی‌متر استفاده کنید.
• روی یک میله پلاستیکی یا مداد، حدود ۵ دور بپیچید.
• طول سیم‌پیچ باید بین ۵ تا ۸ میلی‌متر باشد.
• سعی کنید فاصله بین پیچ‌ها یکنواخت باشد.

مونتاژ مدار

برای مونتاژ بهتر است از یک برد سوراخ‌دار استفاده کنید:

• میکروفون را با مقاومت سری به پایه بیس ترانزیستور وصل کنید.
• خروجی کلکتور را از طریق سلف و خازن به آنتن وصل نمایید.
• خازن متغیر بین بیس و کلکتور ترانزیستور قرار گیرد.
• پایه امیتر ترانزیستور را به منفی تغذیه وصل کرده و از آنجا یک خازن ۱۰ نانو فاراد به زمین متصل کنید.

تنظیم فرکانس

پس از مونتاژ مدار، فرستنده را روشن کنید و با یک رادیوی FM نزدیک، فرکانس خروجی آن را جستجو نمایید. با چرخاندن خازن متغیر، باید بتوانید سیگنال را در یکی از ایستگاه‌های خالی رادیویی (مثلاً ۹۸.۵ مگاهرتز) پیدا کنید.

برای آزمایش:

درحالی‌که به میکروفون صحبت می‌کنید، رادیو باید صدای شما را با کیفیت قابل‌قبولی دریافت کند.

با تنظیم دقیق خازن متغیر، صدای واضح‌تری خواهید داشت.

افزایش برد

برای افزایش برد انتقال:

از آنتن بلندتر (تا حدود ۷۰ سانتی‌متر) استفاده کنید.

از باتری با ولتاژ بالاتر (مثلاً ۴.۵ ولت) اما با احتیاط استفاده کنید (ممکن است مدار نیاز به تغییرات برای ولتاژ بالاتر داشته باشد).

مدار را روی برد چاپی بسازید تا تلفات سیگنال کمتر شود.

نکات ایمنی و قانونی

ساخت فرستنده‌های رادیویی، اگرچه در ابعاد کوچک آموزشی مجاز است، اما در بسیاری از کشورها ارسال سیگنال روی باند FM بدون مجوز رسمی ممنوع است؛ بنابراین:

از فرستنده فقط در مکان‌های بسته استفاده کنید.

از ارسال سیگنال روی فرکانس‌های شلوغ یا اشغال‌شده پرهیز کنید.

برد دستگاه را محدود نگه دارید (زیر ۱۵ متر).

جمع‌بندی

ساخت یک فرستنده رادیویی ساده نه‌تنها یک پروژه سرگرم‌کننده و آموزشی است؛ بلکه به شما دید دقیقی از نحوه‌ی کار سیستم‌های مخابراتی ابتدایی می‌دهد. با استفاده از قطعات ساده و قابل‌تهیه، می‌توان سیگنال صوتی را به شکل موج رادیویی در باند FM منتقل کرد.

در ادامه، می‌توانید پروژه را گسترش دهید:

• اتصال ورودی صوتی از موبایل یا  MP3 player
• استفاده از آمپلی‌فایر کوچک برای بهبود کیفیت صدا
• طراحی PCB سفارشی برای پروژه