СОДЕРЖАНИЕ

В.АРТЕМЕНКО (UT5UDJ),

01021, г.Киев-21, а/я 16.

QRP ТРАНСИВЕР НА 40-МЕТРОВЫЙ ДИАПАЗОН

(Окончание. Начало в N1-2/2001)

Подавая на варикапы напряжение +1 ...8 В и подбирая емкости конденсаторов С114, С115, добиваемся необходимого перекрытия по частоте с небольшим запасом.

После этого заполняем свободный объем субблока 18А ватой, даем ей возможность хорошо просохнуть, и далее герметично закрываем этот субблок металлическим экраном. Затем проверяем кратковременную и долговременную стабильность частоты ГПД. Для этого подключаем частотомер к конденсатору С127, установив движок резистора R86 в крайнее верхнее (по схеме) положение.

Если уход частоты генератора плавного диапазона более 50...100 Гц/час после предварительного двухчасового прогрева ГПД и частотомера, следует заменить конденсаторы С114...С116 или варикапы.

Заметим, что очень важным условием высокой стабильности при работе ГПД является хорошее качество резисторов R76...R78 в узле настройки. Так, плохой контакт даже в одном из этих резисторов может привести к значительному снижению качества работы ГПД.

Проверить стабильность частоты ГПД при переходе с приема на передачу и обратно можно заменой резистора сопротивлением 51 Ом, например, резистором в 100 Ом. Важно при этом убедиться в устойчивости показаний частотомера. "Перескок" частоты при изменении нагрузки на С127 не должен превышать 10...20 Гц.

На этом настройку всего блока 18 можно считать законченной. При окончательной настройке трансивера необходимо более точно установить перекрытие по частоте с помощью перемещения движков подстроенных резисторов R76 и R 77 (блок 17) и установить оптимальное гетеродинное напряжение на СМ1 подстроечным резистором R86 в блоке 18.

В заключение следует отметить, что хотя применение варикапов в гетеродине и позволяет значительно уменьшить габариты платы и сделать электронный верньер (на двух резисторах), применять варикапы для перестройки частоты ГПД следует весьма осторожно. Дело в том, что иногда, при использовании варикапов для перестройки частоты ГПД, хорошей стабильности частоты достичь не удается несмотря на всяческие ухищрения. В таком случае от варикапов приходится отказаться.

Поэтому необходимо предусмотреть возможность установки в корпусе трансивера КПЕ для ГПД. КПЕ должен быть с воздушным диэлектриком, он устанавливается внутри корпуса ГПД.

ШП-усилители собраны по схемам с ОЭ и работают в линейном режиме усиления класса А, что способствует снижению уровня нелинейных искажений и позволяет получить высокое качество работы трансивера как в режиме приема, так и в режиме передачи.

Благодаря применению ряда частотноза-висимых ООС, все усилители дают практически равномерное усиление +20 дБ по напряжению и мощности в диапазоне частот 0.5...24 МГц.

При применении в схемах более высокочастотных транзисторов (например, КТ610, КТ922), получаем более широкий диапазон равномерно усиливаемых частот за счет значительного возрастания верхней предельной частоты для этих усилителей (до 50...100МГЦ).

При соблюдении указанных на принципиальной схеме номиналов деталей, усилители начинают работать практически сразу. Ток потребления каждого из блоков должен быть около 40 мА. (устанавливается резисторами R4 и R10).

При настройке реверсивных блоков также добиваемся одинакового потребления тока для каждого плеча. При этом, конечно, напряжение питания подается вначале на одно плечо, затем на другое. Подбором соответствующих резисторов добиваемся примерно равного потребления тока каждого из плеч реверсивных усилителей.

Чтобы полностью исключить возможность самовозбуждения проверяемого усилителя и правильно определить величину потребления тока, необходимо прямо на плате ко входу и выходу усилителя подключить (припаять) резисторы сопротивлением около 50 Ом.

Желательно проверить АЧХ всех ШПУ. Для этого с выхода 50-омного ГСС подают на вход усилителя сигнал уровнем 100 мВ, а к выходу этого усилителя подключают 50-омный эквивалент с выпрямительным диодом. АЧХ должна быть практически равномерной (возможно, со спадом в 1 ...2 дБ после 20 МГц при использовании КТ606А) в диапазоне частот 0.5...24 МГц. Немного скорректировать АЧХ каждого усилителя возможно при замене ВЧ-трансформатора (ШПТ(Л)) усилителя на другой. При этом следует заменять либо само ферритовое кольцо, либо число витков скрутки, либо то и другое вместе. Для смещения рабочего диапазона частот вверх уменьшают число витков скрутки на кольце или используют кольцо с меньшей начальной магнитной проницаемостью.

Сместить АЧХ вниз можно, используя ферритовое кольцо диаметром около 2 см и проницаемостью р=100...2000. Однако следует прежде всего учитывать частотные свойства применяемого в ШПУ транзистора, поскольку они диктуют верхнюю рабочую частоту усилителя (где усиление еще сохраняется на уровне +20 дБ).

На этом проверка и настройка ШПУ заканчивается. Заметим, что транзисторы всех ШПУ нуждаются в небольших радиаторах, поскольку при токе в 40 мА они довольно сильно нагреваются.

Оконечный усилитель передатчика (оконечный каскад) выполнен по схеме с общим заземленным эмиттером на биполярном транзисторе VT2 (блок 2). Данная схема имеет постоянный коэффициент усиления по мощности в широкой полосе частот (до 24 МГц для данного типа транзистора и напряжении питания +12 В), и достаточно устойчива в работе даже без применения ООСпоВЧ.

Настраиваютблок2, устанавливая коллекторный ток покоя в пределах 50...100 мА путем подбора номинала резистора R10. При этом транзистор будет работать в классе усиления В или АВ. В отличие от конструкции [1], в данном варианте усилителя отсутствуют ВЧ-трансформаторы на входе усилителя. Такое построение уже обсуждалось в [8], и как показала практика, это не приводит к заметному уменьшению выходной мощности и ухудшению качества SSB-сигнала.

Следует учесть, однако, тот факт, что работа устройств на ВЧ (не говоря об СВЧ) может иногда преподносить "неожиданные сюрпризы". Например, если окажется, что выходная мощность трансивера на 50-ом-ной нагрузке явно много меньше 5 Вт (при всех исправных узлах и их нормальной совместной работе), следует попробовать присоединить выход драйвера передачи к оконечному каскаду передачи через согласующее устройство. В качестве последнего проще всего использовать ШПТЛ на ферритовом кольце (рис.7). В этом случае согласование драйвера и оконечного каскада выполняется путем подбора точек отвода от ШПТЛ для присоединения выхода драйвера и входа оконечного каскада. Обмотку ШПТЛ выполняют витым жгутом из трех проводов диаметром около 0,3 мм в хорошей изоляции на ферритовом кольце (М=600...2000) с внешним диаметром 10...15 мм. При этом выполняют обычно 2...3 скрутки на 1 см длины витой "тройки". Затем эту "тройку" наматывают на ферритовое кольцо (обычно достаточно 6...12 витков на кольце) и производят фазировку обмоток ШПТЛ согласно рис.7.

Подключение к драйверу и оконечному каскаду осуществляется коаксиальным кабелем.

Резистор R8 способствует увеличению устойчивости работы усилителя, как и резистор ООС по ВЧ (резистор R9). На выходе усилителя находится широкополосный трансформатор L3, повышающий выходное сопротивление каскада, делая его близким к 50 Ом. Далее установлен обычный П-кон-тур (блок 3) для фильтрации гармоник, которые в значительной мере присутствуют в сднотактном варианте оконечного каскада.

Цепочка СЮ, R9—корректирующая, выравнивает усиление в диапазоне частот примерно от 2 до 24 МГц.

Смещение на базе транзистора VT2 обеспечивает кремниевый диод VD1, который включен в прямом направлении. Постоянное напряжение смещения на базе транзистора VT2 способствует уменьшению уровня интермодуляционных излучений усилителя, что повышает качество сигнала трансивера. Кроме установки тока покоя транзистора VT2, в каких-либо других регулировках блок 2 обычно не нуждается.

Рассмотрим методику настройки блока ФОС (блок 13) и ПФ (блоки 7 и 10).

Поскольку в данном трансивере используется 50-омная схемотехника, возникает необходимость согласовать ЭМФ с 50-омными блоками УПЧ1 (блок 12) и УП2(блок14).

С этой целью в конструкции трансивера использовались широкополосные трансформаторы L19, L20 и конденсаторы С92, С93. Путем подбора емкостей этих конденсаторов согласуют ЭМФ в блоке ФОС по минимальному затуханию в полосе пропускания.

Реально для этого, например, к среднему отводу L19 подключают выход 50-ом-ного ГСС и устанавливают на выходе ГСС напряжение 0,5 В. К среднему отводу L20 следует подключить 50-омный эквивалент нагрузки — вольтметр.

Подбирая емкости вышеуказанных конденсаторов, добиваемся максимального напряжения на ВЧ-50-омном эквиваленте нагрузки — вольтметре.

Приведенная методика согласования ЭМФ доступна для реализации даже начинающим радиолюбителям. Настройку "нижних" ЭМФ производим на частоте 499 кГц, "верхних" — на частоте 501 кГц. На этом настройку блока ФОС можно считать законченной. Что касается настройки "входных" полосовых фильтров, то в данном случае для них применялась та же методика, что и для настройки ЭМФ (отличие только в частоте ГСС).

Заметим, что один блок ПФ (трехзвенный) дает в полосе пропускания ослабление не более 10 дБ (7040...7100 кГц). На частотах, отличающихся на 1 МГц от полосы прозрачности (пропускания), т.е. в полосе задержания, один такой блоктрехзвенного ПФ должен иметь затухание не менее 35...40 дБ. Подстроечные конденсаторы в блоке ПФ имеют максимальную емкость, соизмеримую с емкостью постоянных конденсаторов этого фильтра. Поэтому с помощью подстроенных конденсаторов оказывается возможным компенсировать неточности при изготовлении катушек ПФ в домашних условиях.

Для надежной работы трансивера блоки ФОС и ПФ должны быть хорошо заэкранированы (необходимые экранирующие перегородки указаны на принципиальной схеме).

Остальные блоки трансивера, при отсутствии ошибок в монтаже и проверенных деталях, начинают работать фазу.

Следует учесть, что реле в трансивере должны надежно срабатывать уже при питании их напряжением 8...9 В, для чего необходимо индивидуально подобрать для каждого реле номинал токоограничивающе-го резистора.

Окончательная настройка собранного трансивера ("сотовой" конструкции)

Этап 1: предварительно балансируем смесители СМ1 и СМ2, установив движки подстроечных резисторов R47 и R74 в среднее положение;

Этап 2: оптимизируем гетеродинные напряжения, подаваемые на СМ1 и СМ2 (перемещением движков подстроечных резисторов R86 и R99);

Этап 3: выполняем окончательную (более тщательную) балансировку СМ1 и СМ2 на основе компромисса между наибольшей чувствительностью и динамическим диапазоном с одной стороны (режим RX), и максимальным подавлением побочных излучений (режим ТХ). Этот этап выполняем, перемещая движки балансировочных резисторов смесителей (R47 и R74) и вращая роторы подстроечных конденсаторов С61 ...С64;

Этап 4: проверка на устойчивость и стабильность работы трансивера как в режиме передачи, так и в режиме приема.

Для окончательной настройки "сотовой" конструкции переводим вначале трансивер в режим приема. Затем отключаем аттенюатор R25, "закорачивая" его с помощью контактов выключателя S1 "Отключение аттенюатора". При этом получаем максимальную чувствительность трансивера в режиме приема. Затем к антенному входу трансивера подключаем выход ГСС (выходное напряжение— 1...10 мкВ, вид модуляции ГСС—"немодулированная несущая"). Далее постепенно увеличиваем амплитуду напряжения на СМ1 и одновременно увеличиваем амплитуду напряжения ОКГ на СМ2 (одновременно перемещаем согласно схеме снизу вверх движки резисторов R86 и R99). Перестраиваем ГСС по частоте в пределах SSB-участка 40-метрового диапазона, добиваясь приема сигналов.

Фиксируем положение движков подстроечных резисторов R86 и R99, при которых практически прекращается увеличение громкости принимаемых трансивером сигналов ГСС.

По мере дальнейшего увеличения напряжений гетеродинов (сверх оптимального значения), значительного возрастания чувствительности не происходит. Наоборот, чувствительность (громкость приема сигналов ГСС) обычно несколько уменьшается, а в режиме передачи появляется несущая с большим уровнем. К тому же, при превышении оптимального гетеродинного напряжения смеситель обычно "отказывается" балансироваться.

Затем вместо головных телефонов к выходу телефонного УНЧ подключаем милливольтметр переменного напряжения, что позволяет точнее установить оптимальные гетеродинные напряжения.

Далее, согласно этапу 3, более тщательно балансируем смесители. Громкость приема сигналов ГСС и чувствительность при этом обычно несколько возрастают.

После этого подстраиваем ПФ до получения максимальных уровней чувствительности и громкости приема сигналов ГСС. Далее переводим трансивер в режим передачи при подключенном к антенному разъему 50-омном эквиваленте (с выпрямляющим диодом).

Произнося стандартное "а-а-а-..." (или подобное) в микрофон, измеряем ВЧ-напряжение на эквиваленте нагрузки.

После этого отключаем микрофон от трансивера и измеряем уровень побочных излучений (в основном несущей) на эк-

виваленте в режиме молчания. Уровень побочных излучений должен быть на 50...60 дБ меньше, чем пиковое напряжение при произнесении длительного "а-а-а-..." перед микрофоном.

До операции проведения измерения уровней сигналов на 50-омном эквиваленте необходимо проконтролировать линейность трансивера в режиме передачи (настройку блока 5). Если при этом подавление побочных излучений недостаточно (хуже40...50дБ),то причина в повышенном гетеродинном напряжении на СМ1 и/или СМ2. В этом случае немного уменьшаем напряжение гетеродина (гетеродинов). Если при этом чувствительность практически не уменьшается или уменьшается

Табл. 1

Примечания:

1. Все резисторы — безындукционные;

2. Конденсаторы СЮ, С11, С15...С17 рассчитаны на номинальное напряжение минимум 160 В (желательно 400 В)

3. Все остальные конденсаторы рассчитаны на номинальное напряжение 16В (электролитические) и 63 В (все остальные);

4. Конденсаторы С17, С18, С37 и С69 припаяны непосредственно к соответствующим разъемам трансивера;

5. В качестве разъемов использованы 50-омные разъемы типа СР-50-73ФВ.

Табл.2

не более чем в 1,4 раза, есть смысл в уменьшении гетеродинных напряжений только для СМ 1. В другом случае плохого подавления побочных излучений, вероятно, не были предварительно сбалансированы смесители (даже один из них). Кроме того, например, возможны неправильная фазировка трансформаторов в смесителях, неисправность диодов смесителя и др.

При соединении блоков ПФ, УПЧ, ФОС может возникнуть паразитное самовозбуждение как в режиме приема, так и в режиме передачи. Для исключения возможности самовозбуждения необходимо включить резисторы 150...220 Ом параллельно входам реверсивных усилителей.

Включение антипаразитных резисторов R1, R26, R38, R46, R48, R60, R61 и R73 (табл.1) практически устраняет возможность возникновения паразитных самовозбуждений в трансивере. Эти антипаразитные резисторы лучше установить сразу, при изготовлении блоков трансивера. На принципиальной схеме (рис.2...6) даны оптимальные с точки зрения автора номиналы этих резисторов (220 Ом), полученные на основе опытных данных при оценке эксплуатационной надежности нескольких вариантов данного трансивера, отличающихся типом применяемых ЭМФ, ферритовых колец и количеством витков широкополосных трансформаторов. Заметим, что подавление несущей, а также пиковая выходная мощность несколько изменяются при перестройке частоты ГПД.  

Пиковую мощность (при произнесении длительного "а-а-а-...") и мощность несущей и других побочных излучений (в режиме молчания) при передаче можно ориентировочно определять по формуле:

где U—напряжение ВЧ на эквиваленте [1] (реально это выпрямленное постоянное напряжение, фиксируемое вольтметром постоянного напряжения).

Подавление несущей и других побочных излучений равно

где Ртах (Вт) — "пиковая" мощность в режиме передачи (обычно выбирается минимальное значение из всех значений в пределах всего SSB-участка 40-метрового диапазона);

Рнес (Вт)—наибольшая мощность несущей и других побочных излучений в режиме молчания при передаче (микрофон от трансивера отключен).

При этом выбираем наибольшее значения Рнес из всех значений в пределах всего SSB-участка 40-метрового диапазона.

Блок питания трансивера с защитой от КЗ аналогичен приведенному в [1] и рассчитан на номинальный ток 5 А. Защита срабатывает при токе более 7 А. Назначение подстроечных и регулировочных элементов приведено в табл.1, моточные данные катушек индуктивностей и широкополосных трансформаторов—в табл.2.

Литература

1. Артеменко В. SSB-трансивер "ART-ALPHA". —Радиолюбитель. KB и УКВ, 1998, N11,C.20-24;N12,C.20-22.

2. Артеменко В. Простой SSB ВЧ-модем КВ-трансивера. — Радиохобби, 1999, N3, С.20-23.

3. Артеменко В А Универсальный реверсивный усилитель высокой частоты. — Радюаматор, 1998, N8, С.20-21.

4. Артеменко В. Простой ограничитель речевого сигнала. — КВ-журнал, 1998, N2, С.4848.

5. Артеменко В. Активный полосовой фильтр.—Радиолюбитель. KB и УКВ, 1999, N9.C.24-25.

6. Артеменко В. РЧ-тракт трансивера с ЭМФ. — КВ-журнал, 1997, N2, С.20-23, 26-27.

7. Артеменко В. Особенности налаживания смесителей. — КВ-журнал, 1997, N4, C.29-30;N5,C.22,27-28.

8. Бунин С.Г., Яйленко Л.П. Справочник радиолюбителя-коротковолновика—Киев: Техн1ка,1985,264с.