Содержание


QRP ТРАНСИВЕР НА 40-МЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН

    В.АРТЕМЕНКО (UT5UDJ),
    01021, г.Киев-21, а/я 16.
    
    QRP ТРАНСИВЕР НА 40-МЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН
    
    Трансивер  на 40-метровый диапазон,  несмотря  на
простую   схемотехнику,  обеспечивает  исключительную
"прозрачность"   при  прослушивании  эфира,   которая
обычно     характерна    для    приемников    прямого
преобразования. Эффект "прозрачности" достигается  ис
пользованием  минимального усиления по  промежуточной
частоте. Схема выходного каскада при питании +12 В вы
держивает как короткое замыкание, так и обрыв в  цепи
антенны.
    В   данном   варианте   трансивера   использованы
отдельные схемотехнические решения конструкции [1]  и
структура тракта [2]; применена разработанная автором
схема   ГПД,   обеспечивающая  высокую   стабильность
частоты  и  практически полностью  устраняющая  "пере
скок"  частоты  при переходе с приема на  передачу  и
обратно.  В конструкции использованы реверсивные  ВЧ-
усилители  [3],  а в качестве микрофонного  усилителя
применен спич-процессор [4].
    Структурная схема трансивера приведена на  рис.1,
а  принципиальная - на рис.2...6. Трансивер  выполнен
по  супергетеродинной схеме на  20  печатных  платах.
Отдельные  платы  (функциональные  узлы)  помещены  в
экраны из луженой жести.
    Каждая  плата экранируется со всех сторон,  кроме
верха  и  низа.  Исключение - задающий генератор  ГПД
(блок   18),   который  заэкранирован   полностью   и
герметично.
    Корпус  трансивера  изготовлен из  одностороннего
фольгированного стеклотекстолита.
    После  настройки каждой платы ее экран  соединяют
с  экранами уже настроенных ранее плат. При этом  для
удобства    настройки   и   дальнейших   модернизаций
коаксиальные  кабели  и шины питания  (и  управления)
находятся   сверху  плат  (со  стороны  деталей).   В
результате получаем компактную "сотовую" конструкцию,
которую после проверки общей работоспособности и окон
чательной настройки помещаем в корпус и припаиваем ко
дну  этого корпуса. В итоге неэкранированным остается
только верх этой "сотовой" конструкции.
    Такое   технологическое  оформление   значительно
сокращает  время настройки, т.к. имеется  возможность
настраивать   (подстраивать)  блоки   и   при   общей
настройке     аппарата     (например,     производить
балансировку    смесителей,   устанавливать    уровни
гетеродинных  напряжений и уровень модулирующего  НЧ-
сигнала на выходе спич-процессора в режиме передачи и
др.).
    Кроме   того,   за   счет  взаимной   экранировки
отдельных  узлов и очень хорошей "земли", значительно
повышается устойчивость работы трансивера.
    Все   узлы   соединены   между   собой   50-омным
коаксиальным  ВЧ-кабелем минимально возможной  длины.
Допускается    использовать   75-омный   коаксиальный
кабель,  что  не  приводит к значительному  ухудшению
параметров  трансивера, т.к. длина  коаксиального  ка
беля  будет  даже в наихудшем случае намного  меньше,
чем 1/10 длины волны самой высокой частоты, используе
мой в трансивере.
    Что    касается   проводов   (шин)   питания    и
управления,     их    можно    выполнять     обычным,
неэкранированным проводом.
    Полезно   также   сделать  пять  витков   провода
питания  на  колечке  из феррита типоразмера  К7х4х2,
р=1000  НН. Эти дроссели должны находиться на  рассто
янии  1...4  см  от соответствующей платы.  На  схеме
дроссели обозначены отдельно - FT1, FT2 и т.д.
    В  связи  с  тем,  что в трансивере  используются
узлы    (платы),   имеющие   входные    и    выходные
сопротивления  около 50 Ом, легко производить  замену
отдельных плат при различных модернизациях.
    
    Электрические параметры трансивера:
    -  чувствительность  в режиме  приема  составляет
0.5...1  мкВ при отношении сигнал+шум/шум=+10  дБ  на
выходе телефонного усилителя;
    -  входное  сопротивление  приемника  и  выходное
сопротивление передатчика - около 50 Ом;
    -  пиковая  мощность SSB-сигнала при передаче  на
нагрузке 50 Ом-до 12 Вт;
    -  потребляемый от источника питания +12 В ток  в
режиме передачи - 1 А;
    - подавление зеркального канала - около 70 дБ;
    -  избирательность по соседнему каналу  в  режиме
приема и передачи составляет более 70 дБ и зависит от
качества применяемого в трансивере ЭМФ;
    -  побочные излучения подавлены более чем  на  60
дБ.
    В  режиме  приема  сигналы из  согласованной  50-
омной антенны через разъем Х1 (рис.2) и контакты реле
К1.1   (блок  4)  поступают  на  плавный  резистивный
аттенюатор, выполненный на переменном резисторе  R25.
Этот   аттенюатор  выполняет  также  роль  регулятора
громкости  трансивеpa в режиме приема.  Как  показала
длительная практика работы трансивера в эфире,  такое
решение  оказывается  весьма эффективным  при  приеме
слабых  станций (QRP и/или DX) на фоне сильных помех.
При  необходимости аттенюатор можно быстро  выключить
путем  закорачивания выводов резистора R25 с  помощью
тумблера S1 "Выключение аттенюатора".
    
    
    Далее,  через  контакты реле К2 (блок  8)  сигнал
поступает  на входной полосовой фильтр N1  (блок  7).
Входной полосовой фильтр в полосе прозрачности  имеет
сопротивление, близкое к 50 Ом. Затем сигнал попадает
на  реверсивный усилитель ВЧ (блок 6), который  имеет
коэффициент  усиления 20 дБ по мощности и напряжению.
Транзистор VT7 находится в активном режиме,  т.к.  на
него подается напряжение +12 В.
    С  выхода реверсивного усилителя ВЧ (в режиме  RX
это  конденсатор С38) усиленные сигналы  попадают  на
вход  полосового фильтра N2 (блок 10). Этот полосовой
фильтр  полностью  идентичен по  схеме  и  параметрам
onknqnbnls  фильтру  N1. Применение  двух  идентичных
трехконтурных    полосовых   фильтров    продиктовано
стремлением   получить   хорошую   селективность   по
зеркальному  каналу  на  частотах  свыше  5  МГц  при
использовании в качестве ФОС ЭМФ на частоту 500 кГц.
    Заметим,   что   применение   реверсивного    ВЧ-
усилителя   (блок   6)   обусловлено   необходимостью
компенсировать  затухание в двух  полосовых  фильтрах
для   получения  высокой  чувствительности  в  режиме
приема  (и  достаточно высокого уровня SSB-сигнала  в
режиме  передачи). Затем принимаемый сигнал поступает
на первый смеситель (СМ1) трансивера (блок 11).
    СМ1  является  пассивным и полностью реверсивным.
Это  двойной  балансный смеситель (ДБС) с увеличенным
динамическим диапазоном (ДД) и повышенной  симметрией
на  восьми кремниевых ВЧ-диодах. Использование ДБС на
таких  диодах позволяет сделать полностью реверсивным
весь  тракт  трансивера  и обойтись  практически  без
дополнительных   подчистных  и/или  согласующих   LC-
фильтров  и  диплексоров, а  также  дает  возможность
подавлять   напряжение  гетеродина  и   преобразуемых
сигналов  в  самом  смесителе на величину  40  дБ  (а
иногда   и  более).  В  данном  трансивере  применены
модернизированные  схемы обоих смесителей  -  введены
дополнительные     симметрирующие     высокочастотные
трансформаторы. Такое решение известно и хорошо  себя
зарекомендовало, особенно в трансиверах  с  ПЧ  5...9
МГц и более.
    На  СМ1 (блок 11) через буфер-усилитель ГПД (блок
19)  поступает также сигнал ГПД (блок 18). На  выходе
смесителя СМ1 выделяется сигнал ПЧ, равный  500  кГц,
поэтому  используется  ЭМФ  типа  ДП-500-3.1В   (т.н.
"верхний"  ЭМФ), поэтому блоком ФОС (под  блоком  ФОС
понимается  ЭМФ  и  цепи  согласования)  пропускаются
частоты ПЧ в пределах от 500,1 до 503,0 кГц.
    Между  СМ1  (блок  11)  и блоком  ФОС  (блок  13)
находится первый реверсивный усилитель ПЧ (блок  12),
который  по  схеме и параметрам полностью  аналогичен
блоку реверсивного усилителя ВЧ (блок 6).
    При  применении  широкополосного  апериодического
усилителя  ПЧ  это обычно приводит к  самовозбуждению
усилителя    ПЧ.   Для   устранения   самовозбуждения
установлены  резисторы R48 и R60  (см.  рис.3  в  ел.
номере). Эти резисторы в данной схеме выполняют  роль
диплексора.
    Отсутствие  диплексоров  и  подчистных  фильтров,
как    указывалось   выше,   продиктовано    желанием
максимально упростить конструкцию, что возможно  лишь
при использовании в трансивере высокодинамичных ДБС и
высокочастотных усилителей.
    Блок  первого усилителя ПЧ (блок 12) компенсирует
потери  в СМ1, составляющие до 6... 12 дБ, и  отчасти
потери в блоке ФОС, составляющие 20...25 дБ (в полосе
прозрачности).  Поэтому в данном варианте  трансивера
никогда  не  возникают  проблемы,  связанные   с   пе
регрузкой блоков.
    С  выхода первого усилителя ПЧ усиленные  сигналы
ПЧ   поступают  на  блок  ФОС,  выделяющий  колебания
bepumei боковой полосы (ВБП).
    Колебания,  прошедшие через блок ФОС, усиливаются
вторым реверсивным усилителем ПЧ (блок 14). Этот блок
полностью аналогичен (по схеме и параметрам) блокам 6
и  12  трансивера. Применение двух идентичных усилите
лей  ПЧ  диктуется весьма большими потерями  в  блоке
ФОС.  Поэтому избыток усиления, даваемый двумя  каска
дами  реверсивных  усилителей ПЧ, практически  всегда
оказывается не более 10 дБ (а часто еще меньше).  Вот
почему   об  избытке  усиления  по  ПЧ  говорить   не
приходится.
    Далее  отфильтрованный и усиленный  сигнал  ПЧ  с
ВБП поступает на СМ2 (блок 15), выполненный также  по
схеме ДБС.
    На   гетеродинный  вход  СМ2  поступают   сигналы
опорного  кварцевого гетеродина (блок 20) с  частотой
500 кГц.
    Заметим,   что   попытки   использовать   опорный
генератор  с  делением частоты  (например  5  МГц)  с
помощью цифровых ИС успехом у автора не увенчались  -
появилось большое число пораженных точек. Дело в том,
что   чувствительность   со  входа   СМ2   составляет
несколько  микровольт,  что  и  создает  условия  для
возникновения   пораженных  точек  при  прямоугольном
сигнале  ОКГ.  Сигналы ГПД и ОКГ в данном  трансивере
должны  быть  только  синусоидальными  и  создаваться
только  LC-генераторами или кварцевыми  генераторами.
Полезным продуктом преобразования сигналов ПЧ с ВБП и
ОКГ  в  СМ2 является низкая (звуковая) частота.  Этот
сигнал   34  выделяется  на  НЧ-выходе  СМ2.   Другие
побочные   продукты  преобразования   эффективно   от
фильтровываются конденсатором С105 (см. рис.4  в  ел.
номере).
    Сигнал  низкой  (звуковой) частоты  поступает  на
вход  высокочувствительного усилителя низкой  частоты
(блок  9).  Чувствительность  применяемого  в  данном
трансивере телефонного УНЧ должна составлять  единицы
микровольт.  В  этой конструкции использована  (с  до
работками автора) хорошо себя зарекомендовавшая схема
УНЧ приемника прямого преобразования RA3AAE.
    Нафузкой    УНЧ   служат   высокоомные   головные
телефоны  (сопротивление обмоток  -  800...3200  Ом).
Однако  всегда  можно добавить оконечный  каскад  уси
ления  НЧ  на  микросхеме К174УН14 (с  радиатором)  и
обеспечить   громкоговорящий  прием  на  динамический
громкоговоритель. Коэффициент усиления по  напряжению
для оконечного УНЧ на ИМС выбирают в пределах 3...5.
    В   режиме   передачи  сигнал  низкой  (звуковой)
частоты  с  микрофона (например МД-201) поступает  на
вход    микрофонного   усилителя-ограничителя   (блок
5)-т.н.  спич-процессор [4]. Усиленный и ограниченный
по  уровню речевой низкочастотный модулирующий сигнал
поступает на НЧ-вход СМ2.
    На  гетеродинный вход СМ2, как и в режиме приема,
поступают колебания ОКГ с частотой 500 кГц  (с  блока
20).  На  выходе СМ2 образуется DSB-сигнал с частотой
500+3   кГц.  Далее  DSB-сигнал  усиливается   вторым
реверсивным  УПЧ (блок 14). При этом транзистор  VT13
находится  в  активном режиме, т.е.  на  него  подано
напряжение питания (рис.4).
    Усиленный  вторым УПЧ сигнал DSB с  выхода  этого
УПЧ (в режиме передачи это конденсатор С94) поступает
на  блок  ФОС.  ЭМФ,  входящий в  состав  блока  ФОС,
выделяет  из  этого DSB-сигнала SSB-сигнал  с  ВБП  и
частотой  500...503 кГц, поскольку,  как  указывалось
выше,  в  данной  конструкции используется  "верхний"
ЭМФ.
    На  выходе блока ФОС получается SSB-сигнал с ВБП.
Далее этот сигнал усиливается первым УПЧ (блок 12). В
этом  случае при передаче в активном режиме находится
транзистор  VT11 (см. рис.3 в ел. номере).  Усиленный
ПЧ-35В-сигнал  "снимают"  с  выхода  блока  12   (при
передаче это конденсатор С81).
    Применение двух идентичных каскадов УПЧ (как и  в
режиме приема) позволяет компенсировать потери в  бло
ке   ФОС,   смесителях,  линиях  передачи   и   цепях
согласования.
    Таким образом, тракт ПЧ трансивера, состоящий  из
блоков  11...15 и 20, при приеме и передаче полностью
реверсивный.  Такое  решение упрощает  конструкцию  и
процесс  настройки трансивера. С выхода  первого  УПЧ
усиленный ПЧ-ЗЗВ-сигнал поступает на вход СМ1.
    На  гетеродинный  вход СМ1  поступают,  как  и  в
режиме  приема, сигналы ГПД (блок 18), предварительно
усиленные буфер-усилителем ГПД (блок 19).
    ГПД  содержит  задающий генератор (субблок  18А),
выполненный на полевом транзисторе с p-n-переходом, и
ряд     последовательно     включенных     эмиттерных
повторителей  (субблок 18В). ГПД  работает  в  полосе
частот   7540...7600  кГц,  что  позволяет   при   ис
пользовании в блоке ФОС "верхнего" ЭМФ работать в SSB-
участке   40-метрового  радиолюбительского  диапазона
7040...7100  кГц  с  НБП.  На  выходе  СМ1  при  этом
выделяется  полезный  k  SSB-сигнал  с  НБП   (нижней
боковой  полосовой) с частотой 7040...7100 кГц,  т.е.
происходит инверсия боковой полосы. 
    При  применении  "нижнего" ЭМФ в блоке  ФОС,  ГПД
должен  генерировать  частоты в пределах  6540...6600
кГц.  Соответственно,  в этом  случае  для  полезного
выходного  SSB-сигнала с НБП и  частотой  в  пределах
7040...7100  кГц, на выходе СМ1 (при перестройке  час
тоты  ГПД  в  пределах 7540...7600 кГц  и  применении
"верхнего"    ЭМФ)    будет   также    образовываться
"зеркальный" SSB-сигнал с ВБП и частотой  в  пределах
8040...8100 кГц.
    Зеркальный    канал    является    побочным     и
присутствует как при передаче, так и при приеме.  Для
хорошего  подавления сигналов "зеркального" канала  в
состав трансивера входят два трех-контурных полосовых
фильтра (блоки 7, 10). Для компенсации потерь в  этих
фильтрах  между ними установлен реверсивный усилитель
ВЧ  (блок 6). Степень подавления "зеркального" канала
в  первую  очередь зависит от качества  исполнения  и
тщательности настройки полосовых фильтров [5].
    Далее SSB-сигнал через контакты реле К2 (блок  8)
поступает  на  предварительный усилитель  передатчика
(драйвер,    блок   1).   Этот   блок   работает    в
высоколинейном   классе   усиления   "А"   и    имеет
коэффициент усиления +20 дБ по мощности и напряжению.
    В   конструкции  трансивера  применен  лишь  один
драйвер  передатчика, поскольку реверсивный усилитель
ВЧ  (блок 6) компенсирует потери в полосовых фильтрах
практически полностью.
    
    (Продолжение следует)
    



Содержание

 

Hosted by uCoz