Полосовые фильтры для трансивера дружба своими руками
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 18.09.2024
Можно сказать, для того, чтобы радио устройство (приемник, передатчик) функционировало должным образом, в нем должны быть резонансные (или широкополосные) цепи, то есть катушки и конденсаторы. Проще говоря, LC-контур в приемнике позволяет выделить ту частоту сигнала, которую мы хотим получить.
Экранирование (размещение катушки в металлическом экране) имеет большое влияние на параметры катушки. В завершение представленной информации следует также упомянуть полосовые фильтры, которые на практике присутствуют на входе почти каждого приемника или трансивера. Чтобы понять работу таких фильтров, можно вспомнить основные свойства и формулы параллельного резонансного контура.
Простейший полосовой фильтр (полосовой фильтр) состоит из двух параллельных цепей, соединенных конденсатором (рисунок).
Хорошо, если катушки в этой схеме будут экранированы, т.е. разделены экранами, и целиком также помещены в экран. Существенным элементом, влияющим на передаточные характеристики фильтра, является конденсатор связи. Часто используется так называемая критическая связь, то есть связь, при которой максимальная мощность передается во вторичную цепь. Изменяя емкость разделительного конденсатора, мы можем получить требуемые передаточные характеристики фильтра.
Уменьшая емкость, мы получаем более узкую частотную характеристику и более крутой срез, а при увеличении емкости — более широкую частотную характеристику. На практике эта емкость не может быть изменена ни в каких пределах, потому что в какой-то момент частотная характеристика такого фильтра может выглядеть не очень хорошей, в этом случае рабочая частота фильтра будет той величиной, при которой схемы показывают текущий резонанс, а частота напряжение для этой частоты имеет наибольшее значение.
Чтобы обеспечить лучшую производительность полосовых фильтров, следует увеличить количество связанных LC-контуров. По этой причине на схеме, показанной на рисунке, используются трех контурные полосовые фильтры. Они обеспечивают более ровную полосу пропускания с более крутым наклоном по сравнению с двухконтурными фильтрами.
Привести готовые формулы для расчета такого фильтра очень сложно. Часто, несмотря на точные расчеты с использованием компьютерных программ, все же необходимо использовать подстроечные конденсаторы, потому что не все можно предугадать.
На рисунке выше приведены схемы полосовых фильтров для всех любительских диапазонов в коротковолновом участке. Параметры LC-контуров были выбраны таким образом, чтобы обеспечить согласование с обеих сторон с сопротивлением 50 Ом. Это очень удобно, потому что такие фильтры могут быть подключены непосредственно к коаксиальному кабелю 50 Ом.
Данная конструкция фильтров для любительских диапазонов может успешно использоваться во всех КВ трансиверах, то есть в каскадах смесителей, ВЧ усилителях или уже в упомянутых входных цепях. В простейшем варианте в качестве катушек индуктивности можно использовать готовые заводские дроссели.
Однако лучше все же намотать катушки на ферритовых тороидальных сердечниках. Такие фильтры имеют лучшие параметры и большую широкополосность. При намотке можно использовать имеющийся провод обмотки, не повредив изоляцию провода острыми краями сердечника при намотке.
Для сборки фильтров для всех ВЧ-диапазонов можно использовать девять идентичных печатных плат, пример которой показан на рисунке. Из-за простоты их можно просто прорезать на плате.
После пайки фильтра остаётся его настройка. Лучше всего для этого использовать анализатор спектра, но будет достаточно даже настройки на слух путем установки подстроечных конденсаторов на самый сильный принимаемый сигнал. Конечно, нужно немного поэкспериментировать в нескольких участков диапазона.
Еще одна так называемая проблема, которую также следует решить самостоятельно, - это выбор способа переключения фильтров. Самое простое, а также самое надежное и, вероятно, самое дешевое решение — использовать многооборотный переключатель (для всех диапазонов требуется 9-позиционный переключатель).
Принципиальная схема не сложного самодельного трансивера КВ диапазона из широкодоступных деталей.
Схема основного блока
Рис. 1. Принципиальная схема основного блока трансивера РОСА.
Имея в своем распоряжении готовый синтезатор частоты, решил его куда нибудь пристроить, выбор пал на данную схему.
Замечания и исправления
При сборке сразу же обнаружились множественные ошибки на рисунке монтажа деталей сверху. На обозначения на этом рисунке можно не ориентироваться, чтобы не путаться.
Рис. 2. Печатная плата основного блока (вид со стороны деталей).
Монтажная плата со стороны дорожек выполнена почти без ошибок. Обратите внимание: разводка
под транзистор КП903 - неправильная, его нужно развернуть на 360 градусов.
Рис. 3. Печатная плата основного блока трансивера РОСА.
При сборке смотрел на схему, потом на плату и вставлял нужную деталь,так не ошибешься. Простота схемы позволяет без особых заморочек набить плату за день, не спеша.
Если будете использовать электретный микрофон,то из микрофонного усилителя нужно исключить компоненты
С33, С29, C25. Все остальное по схеме - без замечаний.
Детали трансивера
Теперь несколько слов о деталях. В качестве дросселей L2-L5 использовал фабричные серии ДПМ. Первоначально, в первом давно собранном таком же трансивере, в качестве дросселей использовал
ферритовые кольца со следующими размерами:
- внешний диаметр 7мм,
- внутренний 4мм,
- высота 2мм.
На эти ферритовые кольца наматывал 30 витков проводом 0,2мм, лучше всего в шелковой изоляции,
но у меня обычным ПЭВ намотано.
Трансформаторы (кроме Т5) намотаны на кольцах тех же размеров, скрученными вместе тремя и двумя проводами - 12 витков проводом 0,12мм.
В качестве Т5 использовал контур от китайского радиоприемника. Желательно найти контур размерами побольше. Обмотки имеют 12 и 4 витка проводом 0,12мм.
Схема усилителя мощности
Схема оконечного усилителя составлена из двух, не помню каких, схем. Фотография готового усилителя показана на фото.
Рис. 4. Принципиальная схема усилителя мощности для трансивера. (Оригинал фото автора - 200КБ ).
Начальный ток покоя оконечных транзисторов устанавливаем в 160ма. Если все собрано правильно то работает сразу без дополнительной наладки.
Рис. 5. Фото готовой платы усилителя мощности (В большом размере - 300КБ).
Ферритовые кольца брал от компьютерного блока питания. К сожалению, нужных размеров ферритовых не нашлось - пришлось использовать эти. Как оказалось с ними тоже работает усилитель вполне удовлетворительно.
Цвет колец - желтый. Грубые измерения мощности этого ШПУ показали:
- около 20 Ватт на диапазонах 80, 40 метров;
- около 10 Ватт на 20-ти метровом.
Ничего не поделать, завал АЧХ из-за колец. На другие диапазоны не проверял. Выходной трансформатор Т4 намотан проводом 0,7мм, в количестве 12-ти витков. Трансформатор Т3 - тоже самое, а вот Т1 намотан на кольце 7х4х2 - 12 витков скрученным вместе проводом 0,2мм.
Полосовые фильтры
Полосовые фильтры взяты от трансивера дружба, смотреть фото.
Рис. 6. Полосовые фильтры трансивера.
В качестве телеграфного опорника использовал схемку из трансивера Мясникова - "одноплатный универсальный тракт".
Рис. 7. Принципиальная схема полосовых фильтров.
Синтезатор частоты
Также прикладываю схему синтезатора частоты. Прошивки на него не имею, поскольку достался уже готовый.
Рис. 8. Схема синтезатора частоты (увеличенный рисунок - 160КБ).
Трансивер в сборе
Ну и на остальных фото - то что получилось и как собиралось. Чтобы посмотреть фото в полном размере - кликните по нему.
Рис. 9. Конструкция трансивера в корпусе от DVD (фото 1).
Рис. 10. Конструкция трансивера в корпусе от DVD (фото 2).
Рис. 11. Конструкция трансивера в корпусе от DVD (фото 3).
Рис. 12. Фото готового трансивера в сборе.
Еще два слова по самому трансиверу: не смотря на свою простоту, он имеет очень даже неплохие параметры, на мой взгляд. Работать на нем комфортно.
- PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН.
- Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет.
- Проекты с открытым исходным кодом - доступ к тысячам открытых проектов в сообществе PCBWay!
"Неплохо. А как поворачивает? А если дорога так себе? А если вообще нет дороги?" - Из рекламы.
вобще то антенна,развернутый диполь. а про антенну бедного радиолюбителя могу сказать только положительно. твой комментарий отдает сарказмом
Просто я с антеннами дела не имел, вот и ". отдает сарказмом".
при плохой антене и самый навороченный японский трансивер работать не будет
Фильтрации излучаемых передающими устройствами сигналов уделяется все больше и больше внимания. Излучение сигналов на частотах, отличающихся от рабочей, можно расценить, по аналогии с дорожным движением, как выезд на встречную полосу из-за негабаритности транспортного средства.
При желании увеличить мощность выходного сигнала передатчика радиолюбитель изготавливает или приобретает усилитель мощности, который имеет в своем составе только ФНЧ (например, в виде выходного П-контура). Такой фильтр в известной степени подавляет гармоники основного сигнала, а сам усилитель усиливает весь спектр сигнала, который поступает на него с трансивера. Следовательно, подавление гармонических составляющих, которые обусловлены нелинейностью каскадов как в трансивере, так и в усилителе мощности, уменьшается. Другие составляющие, частоты которых находятся ниже частоты среза ФНЧ усилителя мощности, поступая на него, усиливаются и проходят в антенну. Резонансная, хорошо согласованная на рабочей частоте антенна частично подавляет нежелательные спектральные составляющие, которые становятся, однако, причиной помех в ближней зоне.
Полосовой фильтр можно изготовить как по схеме с индуктивнои связью, что более желательно, так и по схеме с автотрансформаторной связью.
На рис.1 приведена схема фильтра с индуктивной связью для использования на УКВ, на рис.2 — с автотрансформаторной связью для применения на УКВ. На УКВ для улучшения параметров фильтра следует вместо катушек применять резонаторы (на более низких частотах — спиральные, на более высоких — коаксиальные).
По аналогии с УКВ, на KB можно применять как спиральные резонаторы, так и обычные катушки.
На рис.3 приведена схема полосового фильтра с катушками связи, на рис.4 — с автотрансформаторной связью. Фильтры с катушками связи позволяют обеспечить согласование без вскрытия резонаторов, а фильтры с автотрансформаторной связью при согласовании требуют перемещения отводов для входа и выхода по виткам катушки L1 (рис.4), или по центральному проводнику коаксиального резонатора (рис.2).
Настройку фильтра и согласование по входу и выходу можно производить простым методом с помощью ГСС и ВЧ вольтметра, но нагляднее всего провести ее с помощью измерителя частотных характеристик (например, Х1-48). Полосовой фильтр — симметричное устройство, поэтому вход и выход можно менять местами.
Конденсатор С1 предназначен для настройки полуволнового резонатора (в идеале) на рабочую частоту, излучаемую передатчиком, в реальности — на среднюю частоту полосы пропускания фильтра, ширина которой зависит от соотношения L1/C1 и степени нагрузки этого контура через индуктивную (с помощью последовательных контуров L2-C2 и L3-C3 — рис.1 и 3) или автотрансформаторную связь с ним, через отводы от L1 (рис.2 и 4).
На экране ЭЛТ Х1-48 видна характеристика ПФ, влияние на нее подстроечных элементов (С1—СЗ) и нагрузки.
Резонатор, конечно же, имеет большую физическую длину, но нет худа без добра — это обстоятельство позволяет отнести УМ от трансивера, что снижает напряженность электромагнитного поля в месте нахождения оператора, у трансивера. Благодаря этому улучшается экологическая обстановка на рабочем месте и повышается устойчивость всей радиопередающей системы к наводкам, самовозбуждению и т.д.
Если полосовой фильтр используется не только на входе усилителя мощности, но и на выходе (что весьма желательно), то следует обратить особое внимание на детали фильтра, точнее, их пригодность для применения в таком фильтре. Так, например, конденсатор переменной емкости С1, установленный в месте максимума напряжения на контуре, в зависимости от выходной мощности усилителя и добротности резонатора (катушки) должен иметь зазор между пластинами 3-10 мм. Очень важен надежный контакт с общим проводом у катушки L1, т.к. в этом месте контура имеет место максимум тока, поэтому диаметр провода катушки L1 должен быть достаточно большим.
Оптимальную настройку полосового фильтра можно зафиксировать по максимальному отклонению стрелки измерителя анодного тока лампового усилителя мощности, или индикатора тока антенны, или по максимальной яркости свечения неоновой лампочки, расположенной непосредственно у антенного выхода фильтра или усилителя мощности.
На плате расположены 9 фильтров, выполненных по классической "рэдовской" схемотехнике. Эти же фильтра давно используются ,например в SDR1000 и других подобных конструкциях. Однако, если вы взглянете на номиналы компонентов, то заметите весьма существенное отличие от других вариантов. Это результат кропотливой работы по настройке (адаптации) фильтров в условиях данной разводки печатной платы.
При компоновке платы, я применил так называемую "последовательную" схему коммутации фильтров. В сравнении с общепринятой "параллельной", это позволяет значительно сократить необходимое количество весьма дорогостоящих малосигнальных реле. На 9 фильтров, на плате присутствует 10 реле, одно из которых является вспомогательным и позволяет переключаться между двумя антеннами либо использовать его для RX/TX коммутации в QRP решениях, до 5 Ватт.
Кроме того, при такой схемотехнике, режим "байпас" получается "автоматически" и нет необходимости выделять для него отдельную пару реле. При отсутствии управляющего сигнала (код 0), радиочастотный сигнал беспрепятственно проходит от входа до выхода.
Плата имеет размеры 120*75мм и может быть установлена в стандартные корпуса Hammond 1455K1201 либо 1455J1201. Для крепления в корпусе трансивера, предусмотрены отверстия под болты для стоек.
Питание платы 5 вольт, требуется использовать стабилизированное напряжение. Ток потребления около 40мА.
Для управления фильтрами используется 4 линии управления (двоичный код) + отдельная линия для управления дополнительным реле.
Собираем плату ДПФ для использования в трансивере, купленную в радио-лавке RV3YF.
Для повышения характеристик приёма в DDC трансивере решил попробовать подключить ДПФ, чтобы подавить ненужные излучения соседних станций.
На сайте заказал 9 диапазонную версию фильтров с реле на 12 вольт. Посылка пришла быстро и без проблем.
Сначала запаял реле.
Далее основные компоненты.
Ну и под конец намоточные изделия.
Настройку проводил с помощью прибора, собранного своими руками из Arduino и генератора (статья).
Возможно где-то были допущены ошибки монтажа или намотки, но результаты получились следующие (PS. катушки залиты воском после настройки).
Читайте также: