Трансивер на 7 мгц своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 18.09.2024
Тема создания простого вседиапазонного КВ трансивера была интересна и привлекательна во все времена. Появление дешёвых и доступных синтезаторов частоты, интегральных смесителей и коммутаторов, позволяет создавать очень простые и технологичные конструкции. 10 лет назад мной была разработана схема реверсивного тракта с одним преобразованием частоты (ПЧ 8,865 МГц) на основе SA/NE612A и электронных ключей 74HC4053, с синтезатором частоты, послужившая основой трансивера под названием STEP, документацию на который можно скачать здесь.
Основная плата имеет следующие технические характеристики.
— чувствительность при соотношении сигнал/шум 10 дБ
на нижних диапазонах — не хуже 0,35 мкВ (SSB), 0,25 мкВ(CW);
на верхних диапазонах — не хуже 0,25 мкВ (SSB), 0,2 мкВ(CW);
— селективность по зеркальному каналу — не хуже 40 дБ;
— полоса пропускания в режиме SSB (по уровню – 6 дБ) – 2,54 кГц *
— полоса пропускания в режиме CW (по уровню – 6 дБ) – 0,5 кГц
— изменение уровня выходного сигнала не более чем на 6 дБ при изменении
уровня входного сигнала на 60 дБ;
— максимальная выходная мощность на нагрузке сопротивлением 8 Ом — 80 мВт.
— пиковое напряжение на выходе (на нагрузке 50 Ом) — около 45 мВ(SSB), 50 мВ(CW);
— подавление несущей частоты сигнала — не хуже 46 дБ;
— подавление зеркального канала — не хуже 40 дБ;
Принципиальная схема основной платы приведена на рис.1. Приемный тракт трансивера представляет собой супергетеродин с одним преобразованием частоты, рассчитанный на работу с 50-Омным ПДФ. В исходном положении на вход платы TX OUT напряжение управления не поступает (равно 0), транзисторы VT13,VT3 закрыты, напряжение на шине +13V TX близко к нулю и все электронные ключи находятся в нормально замкнутом положении, показанном на схеме. Плата работает в режиме приёма.
Сигнал с антенны, выделенный внешним ПДФ, поступает через конденсатор С1 и резистор R2 на вход УВЧ, выполненного на малошумящем транзисторе VT1, включённом по схеме с общей базой. УВЧ выполняет несколько функций – обеспечивает небольшое усиление сигнала, согласование ПДФ с высокоомным (примерно 1,5 кОм) входом смесителя DA1, коррекцию усиления на ВЧ и, совместно с транзистором VT2, переключение входа/выхода тракта в режиме приема/передачи. Такое решение вызвано тем обстоятельством, что сопротивление открытого ключа примененной микросхемы коммутатора 74НС4053 составляет порядка 25-30 Ом и даже может достигать 45-50 Ом в микросхемах других производителей! Поэтому, во избежание больших потерь,коммутация сигнала в 50-Омном тракте осуществляется путем замыкания ключом на общий провод баз транзисторов VT1,VT2. Так в исходном положении транзистор VT2 закрыт нормально замкнутым контактом (НЗК) ключа DD1.1 (выв. 12, 14), причём этот же ключ через цепочку С6, L5 одновременно шунтирует и сигнал с выхода смесителя (вывод 4 DA1), тем самым обеспечивая надёжную изоляцию тракта передачи.
Резистор R2 обеспечивает устойчивость работы и повышает входное сопротивление УВЧ примерно до 50 Ом. Нагрузка УВЧ состоит из низкоомного резистора R1 и корректирующего дросселя L4, который совместно с входной емкостью DA1 и емкостью монтажа образует размытый резонанс в районе 23 МГц. Благодаря этому усиление УВЧ изменяется от 3 нижнем краю КВ диапазона до 4 раз на ВЧ. Усиленный сигнал с коллектора VT1 через разделительный конденсатор С3 поступает на вход (выв.2) смесителя DA1, выполненного на микросхеме NE(SA)612A. Эта микросхема представляет собой двойной балансный смеситель, созданный на основе ячейки Гильберта, с симметричными входами и выходами. Второй вход смесителя (выв.1 DA1) через НЗК ключа DD1.2 (выв.2,15) шунтирован по ВЧ конденсатором С11.
Сигнал синтезатора (ГПД) подаётся на вход платы через разъём VFO, ослабляется резистивным делителем R14,R17 до уровня 170…250 мВэфф (500…750 мВ Up-p) и через разделительный конденсатор С7 поступает на гетеродинный вход смесителя (выв.6 DD1). Если в качестве первого гетеродина будет применяться синтезатор другого типа (не на Si5351a) или ГПД, то подбором этих резисторов нужно добиться такого же уровня сигнала на входе смесителя. С выхода смесителя (выв.5 DA1) усиленный примерно в 5,5 раз сигнал ПЧ 8,865 МГц через НЗК ключа DD1.3 (выв.5,4) поступает на восьмикристальный кварцевый фильтр (КФ) с полосой пропускания 2,4-2,7 кГц (конкретное значение можно выбрать при заказе). Выходное сопротивление смесителя 1,5 кОм, а входное сопротивление авторского КФ порядка 400+-50 Ом. Для согласования КФ используется Г-образная согласующая цепь, состоящая из дросселя L1 с конденсаторами С9,С12. Для расчета (и перерасчёта, если у вас будет КФ с другим сопротивлением) этой цепи можно применить программу RFSimm. Расчётные значения для авторского КФ получились 12 мкГн и 19 пФ, но, как показали испытания, емкость монтажа достаточно велика – порядка 15 пФ, поэтому в авторском варианте С12 не устанавливаются, но на плате место для них предусмотрено, т.к. они могут потребоваться для других вариантов КФ. Триммером С9 можно в небольших пределах подстроить согласующую цепь по наилучшей АЧХ в режиме приема.
Нагрузкой УПЧ служит дроссель L3, который совместно с ёмкостью монтажа и входной ёмкостью смесительного детектора (выв.2 DA2), образует контур с резонансом на частоте ПЧ 8,865 МГц. Добротность этого контура не велика (примерно 3,5), т.к. он шунтирован входным сопротивлением (примерно 3,8 кОм) смесителя DA2, и он в точной подстройке не нуждается. Второй вход смесительного детектора постоянно шунтирован по ВЧ керамическим конденсатором С34 и через НЗК ключа DD2.3 (выв.4 и 5) электролитическим конденсатором С39, исключающим поступление НЧ помех с отключённого микрофонного усилителя-ограничителя (МУО), выполненного на транзисторе VT8.
Продетектированный сигнал с выхода детектора (выв.5 DA2) очищается трёхзвенным пассивным ФНЧ C35,R30,C38,R36,C43 с частотой среза примерно 3 кГц и поступает на инверсный вход усилителя звуковой частоты (УЗЧ)(выв.2 DA4). Такое включение в отличии от стандартного, обеспечивает лучшую устойчивость LM386 при её включении с большим усилением, равным 200 раз. К выходу УЗЧ (выв.5 DA4) подключены цепи АРУ, вспомогательного усилителя S-метра и регулятор громкости 0R2 с динамиком на 8 Ом или наушники.
АРУ обеспечивает полевой транзистор VT10, работающий в режиме управляемого сопротивления. Управляющий сигнал на затвор VT10 поступает с накопительной ёмкости С48 детектора АРУ, выполненного на кремниевых диодах VD10,VD11. Резистор R39 задаёт время отпускания АРУ порядка 1 секунды. Детектор АРУ подключён к выходу УЗЧ через разделительный конденсатор С54 сравнительно большой ёмкости, что исключило частотную зависимость порога срабатывания АРУ, R42 задаёт время срабатывания АРУ на уровне примерно 30…40 мсек, что уменьшает ложные срабатывания АРУ от импульсных помех и обеспечивает вполне комфортное прослушивание эфира.
Максимальное выходное напряжение УЗЧ стабилизируется АРУ на уровне примерно 0,7…0,8 Вэфф, чего недостаточно для работы встроенного в синтезатор Ёжик S-метра. Поэтому к выходу УЗЧ подключён дополнительный усилитель на транзисторе VT12 c Кус=4,7. Выпрямитель S-метра выполнен на германиевых диодах, что позволяет уменьшить порог индикации S-метра практически до нуля. Подстроечным резистором R34 калибруют показания S-метра. Для питания маломощных каскадов применяется интегральный стабилизатор DA3 на напряжение +6В.
Переход в режим передачи происходит при подаче на разъём платы TX OUT напряжения +5В (с синтезатора или любого другого управляющего узла), которое через ограничительный резистор R28 поступает на базу VT13, транзистор открывается и своим коллекторным током открывает ключ VT3. С коллектора VТ3 практически полное напряжение питания +13В поступает на шину +13VTX для питания как внешних устройств (предварительные каскады усилителя мощности), так и внутренних узлов тракта передачи. Резисторы R6,R9 ограничивают ток базы VT3 на уровне примерно 2мА, чего вполне достаточно для работы транзистора S8550С в режиме насыщения с малым падением напряжения на нём (не более 0,3…0,5В) при токах нагрузки до 200-300 мА. При использовании в качестве VT3 транзисторов с меньшим усилением или при большей нагрузке, ток базы потребуется пропорционально увеличить.
По шине +13VTX напряжение порядка 13В через резистор R15 поступает на стабилитрон VD1, который ограничивает его на безопасном для цепей управления цифровых микросхем DD1 и DD2, запитанных напряжением +6В, на уровне 5,6В и, заодно, обеспечивает стабилизированным и сглаженным от помех питанием микрофонный усилитель-ограничитель (МУО) на VT8. Сигнал управления +Т величиной +5,6В поступает на управляющие входы ключей DD1.1, DD1.2, DD1.3, через НЗК DD2.1 (выв.2,15) на D2.2, DD2.3 и переключает их. Также сигнал управления +Т открывает транзисторные ключи VT5, закрывающий транзистор УПЧ VT6 по второму затвору, и VT9 (через диод VD4), блокирующий вход УНЧ. Одновременно стабилизированное напряжение +5,6В через развязывающий фильтр R18C52 поступает на МУО. Таким образом, включается режим передачи SSB.
— переключает ключ DD2.1, который переключает управляющие входы ключей DD2.2, DD2.3 от шины +Т на общий провод, запрещая таким образом переключение приемного тракта УПЧ, детектора и УНЧ при переходе на передачу;
— открывает ключ VT7, подключающий к выходу детектора дополнительный фильтрующий конденсатор С36, в результате полоса пропускания НЧ тракта чего ограничивается сверху примерно на уровне 800 Гц;
— открывает ключ VT11, который блокирует микрофонный вход и закрывает транзистор VT8, замыкая его базу на общий провод;
— подает смещение в базовую цепь телеграфного гетеродина VT4, подготавливая его к работе от телеграфного ключа.
Конструкция и детали
Все компоненты смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размером 100х105 мм.
TRX STEP II by US5MSQ _1
TRX STEP II by US5MSQ _5
Плата рассчитана на установку малогабаритных радиодеталей, перечень которых приведён в таблице. Дроссель L5 устанавливается вертикально вместе с конденсатором С6 в посадочное место последнего.
Полевой транзистор 2N7000 может быть заменен BSN254, ZVN2120a, КП501а. Вместо BF980 можно применить BF961a, BF981a, КП327а,б. Диоды 1N4148 можно заменить на любые кремниевые — КД503, КД509, КД521, КД522. В качестве VD6, VD7 можно применить любые германиевые диоды – Д2, Д9, Д18, Д311 и т.п. Готовую печатную платы, как и весь набор деталей для сборки основной платы трансивера STEP II можно приобрести здесь.
Настройка
Перед первым включением платы нужно ещё раз внимательно проверить монтаж, подключить все показанные на схеме внешние цепи. Напряжение питания установить 13,8В. Ток потребления не должен превышать 30мА. Затем цифровым мультиметром в режиме вольтметра проверяем режимы по постоянному току на соответствие указанным на схеме в режиме приема. Всю остальную проверку проводим, включив на синтезаторе или ГПД диапазон 3,5 МГц. В динамике должен бать слышен негромкий шум. Если мультиметр поддерживает режим измерения среднеквадратичного значения переменного напряжения (TRUE RMS), то можно измерить уровень собственных шумов на выходе УНЧ – он не должен превышать 10-12 мВэфф (типовое значение 7-8 мВэфф). Прикосновение руки или пинцета ко входу УНЧ (выв.2 DA4) должно вызывать появление в динамике достаточно громкого, рычащего звука. Прикосновение руки к выводу 2 микросхемы DA2, а затем к дросселю L2 приводит к существенному росту шумов, а зачастую и к громкому приему наиболее мощной местной радиовещательной станции (АМ, ЧМ). Это означает, что опорный генератор и смесительный детектор исправны. В работоспособности первого смесителя и КФ убеждаемся, прикоснувшись рукой к выводу 2 микросхемы DA1. А прикосновение руки к разъёму IN должно привести к заметному увеличению уровня шумов с явными признаками присутствия радиосигналов.
При помощи ВЧ пробника можно проверить уровень гетеродинов на входах смесителей: в опорном гетеродине (на выв.6 DА2) в зависимости от активности кварца показания пробника должны быть в пределах 250-500 мВ, в первом смесителе (на выв.6 DА1) порядка 200-300 мВ, а на эмиттере VT4 в режиме CW и нажатом ключе показания пробника должны быть в пределах 0,7-1,5В. Работу и исправность ключей DD1, DD2 можно проверить во включённом состоянии обычным цифровым мультиметром в режиме измерений сопротивления. Испытательное напряжение при этом не превышает 0,2В и совершенно безопасно для микросхем. Сопротивление канала открытого ключа не должно превышать 50 Ом, типовое значение 27-33 Ома.
Закончив проверку работоспособности основных узлов, приступаем к собственно настройке. Она состоит из трёх этапов:
Вот вся настройка.
Для желающих копнуть поглубше (Hi!):
В этой новой теме рассмотрим принципы построения SSB (при желании легко добавляется CW) трансиверов для начинающих. В принципе за последние 60 лет в этой области особо ничего нового не изобрели. Все эти передатчики, приёмники, трансиверы состоят из функциональных узлов известных ещё в 40- х годах. Отличие только в современном уровне комплектующих и радиокомпонентов. Это те же самые автогенераторы LC, кварцевые, усилители НЧ(ВЧ) на триодах, пентодах, тетродах, повторители, блоки питания. Несколько лет назад появились полупроводники- транзисторы(биполярные и полевые), ставшие выполнять те же функции что и лампы. Учитывая что все узлы радиааппаратуры функциональные, позволило при серийном производстве их в начале унифицировать, а за тем на этой основе появились функциональные аналоговые и цифровые интегральные микросхемы- ИС. Дальнейшее развитие электроники пошло в направлении создания полных функциональных больших ИС, в которых были узловые ИС сгруппированы в полные конструкции., то есть в одной БИС мог быть полностью тракт ПЧ, тракт приёмника, передатчика, преобразователя и т.д. Большинству из вас известна ИС К174ХА2 полный АМ приёмник. Таким образом начинающий радиолюбитель может начать конструировать свои поделки как на лампах, так и на транзисторах и микросхемах. Для начинающих, которые не особо хотят разрабатывать печатные платы для полупроводниковых или на ИС конструкций, ламповые более предпочтительные, расставил детали на шасси-и паяй. Навесной монтаж имеет свои прелести. Некоторые узлы, в частности стабилизаторы питания(КРЕН8), УНЧ(TDA2003), микрофонные усилители(LM386) проще использовать готовые(не требующие настройки).
Кому не по карману купить эти изделия, лучше навесным монтажом на ширпотребовских транзисторах вполне можно выполнить эти узлы. Кстати слухи о том, что начинающие обязательно должны начинать строительство трансиверов, у которых в качестве ФОС(фильтра основной селекции) используются ЭМФ(электромеханические фильтры) основано на том, что у начинающих в качестве приборов для настройки имеется только мультиметр, как это было в 60- х годах в СССР, когда ЭМФ был диким дефицитом. В наше время начинающим не только доступны все необходимые приборы, но доступны ЭМФ в любом асортименте и любые кварцевые фильтры. Поэтому предлагаемая схемотехника универсальная и применяя в ПЧ тракте кварцевый фильтр вполне можно изготовить достойный аппарат. Здесь только нужно помнить несколько моментов- мы имеем любительские диапазоны от 1,8 мГц до 29,7 мГц. Золотая середина расположена на частотах порядка 13Мгц. То есть если выбрать частоту ПЧ порядка 13 мГц то ГПД будет допустим на 2 мГц работать на 15мГц, и на 29 -16мГц. равномерно удалён от высшей и низшей нужных частот. В настоящее время довольно распространены кварцевые фильтры на частоты порядка 9мГц. С точки зрения упрощения аппарата лучше использовать целое значение ПЧ и равное 11мГц. При некотором увеличении количества поражённых точек, резко упрощается поиск кварцевых резонаторов(а самые добротные из них стоят в РПУ типа Р-250) и можно на 4-х резонаторах построить довольно не плохой мостовой фильтр, при этом ЦШ превращается в примитивный частотомер( в отличие от микроконтроллеров), у которого считаются только килогерцы и сотни герц, а мегагерцы искусственно зажигаются от переключателя диапазонов. На расположенной ниже схеме изображена версия трансивера для начинающих у которой в реверсивном тракте ПЧ используются триоды 6Н23П и в качестве ФОС используется ЭМФ, (вместо него спокойно можно использовать вышеуказанный кварцевый фильтр, или купленный и изготовить трансивер на все диапазоны). Аналогичный тракт можно выполнить на широко распространённых 6Ф1П, ранее применяемых в телевизорах. Схему перерисую выложу. А за тем постараемся всё унифицировать, чтобы вы могли собирать трансиверы разных конфигураций как из кубиков как на лампах, транзисторах, так и совмещённых, лампово- полупроводниковых, транзисторно-микросхемных, лампово-микросхемных, в общем в любых комбинациях. Естественно параметры ваших поделок будут не на высшем уровне, но как писалось выше - они для начинающих. Пытаться делать супер – пупер аппараты из ширпотреба и переплюнуть заводские конструкции, профессионалов, задачу не ставим. По причине отсутствия оснований.
На следующей схеме вместо достаточно дефицитных триодов 6Н23П стоят широко распространённые 6Ф1П, при чём в тракте ПЧ приёмника используются пентоды, а в тракте ПЧ передатчика триоды.Таки образом изменён только ПЧ тракт, всё остальное осталось то же самое.
На следующей схеме изображена версия когда в тракте ПЧ приёмника используются триоды, а в тракте ПЧ передатчика пентоды.
И вот последняя комбинация выполнения ПЧ тракта, когда в первом каскаде СМ в канале приёмника используется триод. а в СМ передатчка - пентод. Таким образом манипулируя сочетанием ламп можно получить несколько вариантов построения реверсивного в данном случае тракта ПЧ. Следует отметить, что переключение приём передача во всех версиях осуществляется "по катодам", то есть катоды тракта приёмника и передатчика объединены в отдельные шины, подключаемые к "земле" (шасси) соответственно режиму приёма или передачи.УМ коммутируется путём переключения напряжения смещения в режим запирания лампы, при отключении стабилитрона в цепи управляющей сетки. Питание -12в подаётся на микрофонный усилитель в режиме "передача". Учитывая что в ламповом УМ применяется фиксированное отрицательное напряжение смещения, оно же используется для питания коммутационных реле и транзисторной части трансивера. Это сделано для уменьшения количества обмоток силового трансформатора и с учётом того что граничная частота первого транзистора МК.Ус. порядка 1мГц работающего в качестве естественного фильтра нижних частот не усиливающего наводки своего передатчика на микрофонный вход. Для формирования АЧХ 400 -3400Гц на входе Мк.Ус. стоит пассивный фильтр. Транзистор П27 имеет нормированный уровень шума и не имеет аналогов среди транзисторов структуры n-p-n. Применение транзисторов в узлах ни влияющих на качество работы трансивера обусловлено снижением потребляемой мощности, температурной нагрузки внутри.Но так как современные ИС в большинстве имеют плюсовое питание, в следующих схемах шина "минус" будет малоточная, а основное питание полупроводниковой части будет переведено на + 12в., что даст свои преимущества.
Как видно из схемы, во время приёма сигнал с антенны через П-контур, проходную ёмкость участка анод-пентодная сетка ГУ-50 поступает на УВЧ - (лампа 6К13П) охваченный АРУ, далее через диапазонный полосовой фильтр (ДПФ) поступает на СМ приёмника, на который в катод подаётся сигнал ГПД(гетеродина плавного диапазона, далее выделившись в ЭМФ-(электромеханическом фильтре) сигнал ПЧ(алгебраическая сумма входного сигнала с эфира и ГПД) он поступает на ОДИН каскад УПЧ(усилитель ПЧ) и далее смешавшись в кольцевом балансном детекторе с сигналом опорного(телеграфного) гетеродина 500кГц поступает на УНЧ(усилитель низкой частоты) выполненный на лампе 6Ф1П(6Ф3П, 6Ф5П) с цепи анода которого часть звукового переменного напряжения через делитель напряжения, выпрямитель с удвоением напряжения, выполненный на достаточно высокочастотных диодах Д220, поступает на усилитель напряжения АРУ, которое в отрицательной полярности поступает на управляющую сетку УВЧ приёмника-6К13П. одновременно со вторичной обмотки анодной нагрузки УНЧ 6Ф1П выходного трансформатора звука(ТВЗ) звуковой сигнал через регулятор громкости подаётся на громкоговоритель. Трансивер выполненный по такой схеме имеет всего один каскад УПЧ, поэтому для повышения его чувствительности можно пойти тремя путями: первый выполнить УНЧ не двух каскадный, а трёх, установив на шасси две лампы 6Н2П и 6П1П(6П14П), двух каскадный предусилитель на 6Н2П имеет гораздо большее усиление чем один каскад на триодной части 6Ф1П. второй путь , предусилитель УНЧ выполнить на пентоде 6Ж1П(6Ж3П, 6Ж5П), и последний третий путь-добавить перед ЭМФ(фильтром основной селекции ФОС) ещё один каскад УПЧ для приёмника и для передатчика. По аналогии с выше расположенными схемами этот каскад также можно выполнить на различных лампах: двойном триоде 6Н23П, пентод-триоде, триод пентоде. Всё вышеперечисленное сейчас изобразим в схемах. Во время передачи, катод УМ УНЧ -пентодной части 6Ф1П отрывается от "земли", на Микрофонный усилитель подаётся напряжение питания.Сигнал с микрофона через пассивный фильтр НЧ поступает на балансный детектор, который теперь выполняет функцию балансного модулятора, смешивается с сигналом опорного генератора 500кГц и поступает на усилитель DSB(двухполосного сигнала с подавленной несущей в БМ), далее пройдя через ЭМФ, выделенная боковая частота поступает на смеситель передатчика нагруженный на ДПФ, отфильтрованный суммарный сигнал(алгебраическая сумма) поступает на предусилитель выполненный на лампе 6Ж52П(драйвер) усиливается до нужного значения определяемого режимом лампы УМ(ГУ-50) усиливается в ней, и профильтровавшись через П-контур поступает в антенну.В этом режиме вход УВЧ приёмника и пентодная сетка ГУ-50 заземляется через контактные группы реле, катод УВЧ и катод смесителя приёмника отрываются от "земли" и таким образом они отключаются. В этот момент запирающее ГУ-50 отрицательное напряжение на управляющей сетке снижается, благодаря подключению в её цепи цепочки стабилизации(балластный резистор и подобранное количество стабилитронов типа Д814).Здесь следует отметить, ранее я писал как балластный резистор в этой цепи стабилизации можно заменить обмоткой реле "приём-передача).Если отрицательного напряжения для запирания ГУ-50 не достаточно, можно использовать свободную группу на любом реле для отключения эранной сетки от шины +300в. во время приёма. В некоторых радиолюбительских конструкциях для упрощения коммутации "приём-передача. катод УМ передатчика отрывают от "земли", здесь следует знать что при поданных анодно-экранных напряжениях при оторванном от "земли" катоде между ним и шасси(землёй) озникает разность потенциалов, и в случае если накальная обмотка УМ заземлена возможен пробой в лампе между катодом и накалом! Накал лампы УМ для уменьшения возможной модуляции анодного тока переменным напряжением накала обычно заземляют, а в идеале выполняют накальную обмотку со средней точкой и заземляют её. Можно отрывать накал УМ, если её катод соединён со средней точкой накального трансформатора, а уже точку этого соединения отключать от шасси(земли).В таком случае между накалом и катодом разности потенциалов не будет.Эта контактная группа самостоятельная и объединять её с общими шинами "земли" приём -передача трансивера нельзя! Так как возникающая разность потенциалов между катодом УМ передатчика и накалами всех остальных ламп превышает паспортные значения для этих ламп, и в самой слабой из них катод обязательно замкнёт на накал, что может вызвать отключение каскада.Пример -замкнёт катод в лампе СМ, то есть сигнал ГПД заземлится, СМ перестанет работать.
И вот на новой схеме у нас смеситель приёмника и передатчика и УПЧ выполнены на 6Н23П, а УНЧ выполнен на двойном триоде 6Н2П(6Н23П) и 6П1П(6П15П). В скобочках указаны лампы с большей крутизной, обеспечивающей больший коэффициент усиления.
Ранее мы изучили конструкцию простого супергетеродинного приемника с одной ПЧ на диапазон 40 метров. Данный приемник был доработан до SSB-трансивера с выходной мощностью 5 Вт. Рассмотрим его устройство.
Примечание: Для повторения проекта не требуется какое-либо сложное оборудование. Вполне достаточно мультиметра и RTL-SDR v3. Если у вас еще нет радиолюбительской лицензии, это не страшно. Вы можете совершенно легально передавать все что захотите в эквивалент нагрузки. Сигнал можно будет принять на расположенный рядом RTL-SDR с проводом длиной 20 см в качестве антенны.
Начнем с внешнего вида трансивера:
Все компоненты были размещены в самодельном корпусе из листового алюминия размером 21 x 21 x 7 см. Надписи нанесены при помощи маркиратора Brady. Тангента тоже самодельная:
Она сделана из кнопки, электретного микрофона и разъема 3.5 мм, помещенных в пластиковый корпус Gainta G431. Последний неплохо сидит в руке.
Корпус трансивера был сделан довольно большим по следующим соображениям. Во-первых, мне не хотелось испытывать недостатка в месте. Делать миниатюрные трансиверы тоже интересно. Но я бы предпочел заняться таким в качестве отдельного проекта, и тогда уж сразу использовать SMD-компоненты. Во-вторых, продумать новый корпус для трансивера, нарезать и согнуть алюминий, просверлить отверстия, пройти все напильником и установить элементы управления — серьезная задача на несколько дней, плюс затраты на материалы. С целью экономии времени и денег было решено сделать относительно универсальный корпус, который может быть переиспользован в будущих проектах. Четыре кнопки и разъем для телеграфного ключа, которые можно видеть на фото, в данном проекте не используются.
Экранчик на ST7735, что изначально использовался в приемнике, был заменен на ЖК-индикатор 1602 с интерфейсом I2C. Экранчики 1602 большие, легко читаются и стоят недорого. Также было установлено, что ST7735 создает наводки на некоторых частотах в диапазоне 40 метров.
Микроконтроллер был заменен на STM32F030:
Отладочная плата как на фото чуть компактнее, чем плата Blue Pill, использованная изначально. Это позволяет более плотно разместить компоненты внутри корпуса. Также данная плата дешевле. Рядом находится плата с Si5351. Она такая же, как была в приемнике, тут ничего не поменялась. Над платами можно видеть регулятор напряжения LM7805 с небольшим радиатором. Экранчикам 1602 для работы нужны 5 В, поэтому без регулятора не обойтись. Также этот регулятор позволяет уменьшить падение напряжения на регуляторах 3.3 В, которые находятся на платах с микроконтроллером и генератором частот.
Все компоненты трансивера были размещены на плате 20 x 20 см:
Платы едва хватило. Я рад, что решил использовать корпус побольше. На фото можно видеть, что в трансивере нет каких-либо экранирующих перегородок. В них не возникло необходимости.
Рассмотрим структурную схему трансивера:
На прием все работает, как работало раньше. Единственное отличие заключается в кварцевом фильтре, который был заменен на более узкополосный QER-фильтр. ПЧ осталась прежней, 12 МГц.
Усиленный сигнал с микрофона переносится первым смесителем на ПЧ, проходит через буфер и фильтруется кварцевым фильтром. В итоге мы получаем SSB. Ранее в статье о диодном кольцевом смесителе говорилось, что для получения SSB нужно НЧ сигнал подавать на порт IF, а порт RF использовать как выход. Но здесь мы делаем наоборот. На самом деле, работает и так и так. Разница в том, что использованный здесь вариант дает сигнал с уровнем на ~25 dB ниже.
При данном подходе необходим микрофонный усилитель. Если делать, как в статье про смесители, то вместо усилителя нужен буфер и аттенюатор. Был опробован как первый вариант, так и второй. Оба работают, оба позволяют проводить радиосвязи. В качестве окончательной была выбрана схема с подачей НЧ сигнала на порт RF, потому что она чуть проще.
Таким образом, первая ступень превращается в буфер для второго смесителя, как ранее было описано в статье про усилители с обратной связью. Только аттенюатор здесь стоит на входе усилителя, а не на выходе. Если мы поставим аттенюатор на выходе, то при работе на прием часть сигнала с BPF начнет идти в аттенюатор. Нам понадобится дополнительное реле, чтобы избежать этого. Сейчас при работе на прием сигнал с BPF видит высокий импеданс на выходе обесточенного усилителя, и потому не идет в него.
С буфера сигнал проходит через BPF. Это необходимо, потому что выход диодного кольцевого смесителя помимо желаемого сигнала также имеет побочные продукты. Если попытаться отфильтровать их потом, произойдет следующее. Выходной каскад будет усиливать сигналы, которые нам не нужны. Это приведет к падению КПД выходного каскада и росту интермодуляционных искажений. Кроме того, нежелательные сигналы потом будет крайне трудно отфильтровать. Как результат, мы создадим помехи как на радиолюбительских диапазонах, так и за их пределами.
Далее отфильтрованный сигнал проходит еще через две ступени выходного каскада и фильтр нижних частот, после чего идет на антенну. Вместо ФНЧ можно было бы использовать еще один полосно-пропускающий фильтр. Но в данном случае ФНЧ хорошо подавляет нелинейные искажения выходного каскада. При этом он имеет меньшие вносимые потери, чем полосовой фильтр.
Побочные продукты в выходном сигнале удалось подавить на 40+ dB:
А так выглядит SSB-сигнал, принятый на RTL-SDR:
Здесь видна одна проблема, которую я не смог решить. Если молчать в микрофон, то в эфир идет несущая с уровнем 27 dBm (0.5 Вт). На анализаторе спектра видно, что уровень несущей падает, если говорить в микрофон. Это можно разглядеть и на водопаде. Я счел данную проблему некритичной.
Было проведено несколько тестовых радиосвязей. Корреспонденты дают неплохие рапорты, а также отмечают качество и разборчивость сигнала. Не могу не отметить, что работать в QRP на самодельный трансивер намного веселее, чем на покупной. Людям интересно, как устроен трансивер, а что за микрофон, а что за антенна, а как она повернута, и так далее. Сразу разговор завязывается, не просто 59-59, 73-73.
Как мне кажется, для первого SSB-трансивера получилось неплохо. Схему вы можете скачать здесь [PDF], а прошивку для МК — здесь. На схеме и в коде прошивки есть дополнительные комментарии. А на этом у меня все. Как обычно, буду рад вашим вопросам и дополнениям.
Схемотехника узлов предлагаемого трансивера хорошо известна. Она в той или иной части позаимствована из разных, достаточно распространенных радиолюбительских конструкций и, возможно, не отличается оригинальностью. Большинство таких схемных решений уже давно стали классикой и для многих радиолюбителей не являются откровением. Особенность же схемы приведенного трансивера состоит в том, что все его узлы, взятые из различных источников, собраны в единую конструкцию, которая легко повторима и проверена в работе.
Источники, откуда взят материал, приведены в конце статьи (да простят меня авторы, название материалов которых запамятовал и не включил в сей список - его дополнение, как и критику, приму с благодарностью).
Общим узлом трансивера (работа на прием и передачу) является ГПД в составе микросхемы МС3362.
Коммутация антенного входа осуществляется секцией SA 1.4 переключателя на три положения (Выкл. - Прием - Передача).
Таким образом, увеличив чувствительность приемного тракта введением УРЧ, обеспечивается более эффективная АРУ - по ВЧ и по НЧ. АРУ по ВЧ можно отключить ( SA 2), по НЧ - неотключаема. Работа схемы УРЧ и собственно приемника подробно описана в [1,2,3]. Т.к АРУ подключается по входу к УРЧ и ее подключение заметно снижает усиление полезного сигнала, выключатель SA 2 можно применять и как аттенюатор.
Громкость приема регулируется по выходу звукового сигнала с микросхемы DA 2 резистором R 18 или переменным сопротивлением в составе телефонной гарнитуры.
Для раскачки этих микросхем оказалось недостаточным простое подключение электретного микрофона по входу смесителя. Поэтому был применен микрофонный усилитель (МУ) по стандартной схеме: усилитель на VT 1 КТ3102Е(Д) и эмитерный повторитель на VT 2 КТ814. По схеме к МУ подключен динамический микрофон, но можно подключить и электретный, подобрав R (часть схемы выделена пунктиром).
Как в приемном тракте, так и здесь не применялись схемы согласования кварцевых фильтров по сопротивлению входа-выхода смесителей (рисунки схем согласования показаны ниже основной схемы в блоке ТХ). Для подбора конденсаторов в состав фильтров применялась программа xlc _ util . Результаты расчета конденсаторов с указанной на схеме емкостью меня устроили и их номиналы далее не подбирались, хотя согласования по сопротивлению не было. Для оптимального же согласования кварцевых фильтров с примененными в трансивере микросхемами целесообразно подобрать LC -цепочки, с помощью программы RFSimm 99 .
В радиолюбительской литературе существует множество как схем ФНЧ и их согласование с антеннами, так и самих выходных каскадов на разных транзисторах (в т.ч. полевых). Поэтому у радиолюбителей имеется громадный выбор вариантов применения того или иного схемно-конструктивного решения, что может привести к увеличению эффективности трансивера (по мощности, например)…
1. Микросхема МС3362 в связной аппаратуре. - Радио:
2. Б.Степанов. Возвращаясь к напечатанному… - Радио, 2008, № 2, с. 52-53.
4. В.Скрыпник . Усилитель мощности КВ трансивера. - Радио, 1988, № 12.
7. SA 612 в приемо-передающих трактах любительской аппаратуры. - Радиомир КВ и УКВ, 2009, №№ 1,2,4,5.
10. Po Wodniku Byk. Taurus - transceiver QRP SSB/20m. - Świat Radio, 2005, №9, с .28.
11. Piotr Faltus ( SP9LVZ). abc konstruktora urządzeń QRP, czyli z czego składa się amatorski transceiver SSB i CW.
Читайте также: