Описываемый трансивер предназначен для работы на диапазоне 21 МГц (21...21,45 МГЦ). Он построен по схеме с одним преобразованием частоты. При простоте устройства - в трансивере три блока, два из которых полностью обеспечивают работу телеграфом, а третий необходим для работы телефоном - и массе 1 кг он позволяет даже с простейшей антенной проводить связи с самыми удаленными корреспондентами. Так, например, с антенной GROUND PLANE из Санкт-Петербурга автором при первом включении трансивера телеграфом проведена связь с K8GL, телефоном - с UA0BFF из Дудинки.
Трансивер питается от источника постоянного тока напряжением 12 В, что позволяет устанавливать аппарат в автомобиле, работать от батарей в аварийных ситуациях. Чувствительность приемного тракта - 1 мкВ. Избирательность при расстройке на 10 кГц - 80 дБ. Выходная мощность передатчика на нагрузке сопротивлением 75 Ом - 10 Вт. Потребляемый ток от источника питания при приеме не превышает 150 мА, при передаче - 1.5А. Цена деления шкалы частот в трансивере - 5 кГц.
Принципиальная схема трансивера приведена на рис.1. Большинство узлов сосредоточено в трех блоках. Блок А1 состоит из усилителя радиочастоты и смесителя приемника, предварительного усилителя мощности, смесителя передатчика и высокостабильного ГПД. Вне блока находятся связанные с ним крупногабаритные элементы: транзистор выходного каскада передатчика VT1 со стабилизирующим его режим диодом VD3 и переменный конденсатор С6 установки частоты ГПД. В блок А2 входят кварцевый фильтр основной селекции трансивера, используемый как при приеме, так и при передаче, усилитель промежуточной частоты, смесительный детектор со вторым гетеродином приемника и усилитель звуковой частоты. Блок A3 включает в себя микрофонный усилитель, балансный модулятор и усилитель сигнала DSB.
Тумблером SA2 трансивер переводят с приема на передачу и обратно, SA3 - выбирают режим работы - телефонный или телеграфный. При работе на прием подключаемая к разъему XW1 антенна соединяется с настроенным на середину диапазона контуром L1C2. Выделенный им сигнал через конденсатор С4 поступает на вход усилителя радиочастоты в узле А1 (вывод 4). Во время передачи вход приемника соединен с корпусом, а выход передатчика оказывается включенным последовательно с катушкой L1. При этом антенный контур согласовывает низкое выходное сопротивление усилителя мощности передатчика (5 Ом) с сопротивлением антенны (75 Ом). Так как по сравнению с емкостью конденсатора С2 емкость конденсатора С4 мала, он не расстраивает антенного контура.
Питание на трансивер подают через предохранитель F1. Светодиод HL1 сигнализирует об исправности источника питания: он включен через стабилитрон VD2 и при уменьшении питающего напряжения до 11 В гаснет. Светодиод HL1 используется для индикации уровня выходного сигнала в режиме передачи. Яркое свечение свидетельствует о правильности настройки антенного контура. Светодиод HL2 сигнализирует о включении аппарата.
На рис.2 показана принципиальная схема блока А1. На полевом транзисторе VT3 собран усилитель РЧ. Его высокое входное сопротивление позволило соединить усилитель с антенным контуром через конденсатор с малой емкостью, что существенно упростило коммутацию "прием - передача". Входная цепь транзистора VT3 защищена высокочастотными диодами VD1, VD2, на которые в режиме приема подано напряжение, исключающее влияние проводимости диодов на реальную избирательность приемника. Нагрузка усилителя РЧ -двухконтурный полосовой фильтр L5C8L6C11 с конденсатором связи С9.
Через конденсатор С14 сигнал поступает на смеситель приемника, выполненный на полевом транзисторе VT5. При приеме на его первый затвор подается положительное напряжение и требуемый режим работы устанавливается из-за падения напряжения на резисторе R17, включенном в общую цепь с истоком транзистора VT4. При снятии положительного напряжения с первого затвора VT5 при передаче напряжение на резисторе R17 сохраняется за счет тока, протекающего через транзистор VT4, и транзистор VT5 закрывается. Нагрузка смесителя - резистор R25, с которого сигнал ПЧ через вывод 10 блока подается на кварцевый фильтр блока А2.
ГПД выполнен на транзисторах VT6 и VT7. Собственно генератор собран на транзисторе VT7 по схеме емкостной трехточки. Емкостной делитель напряжения образован конденсаторами С19 и С21. Требуемой частоты генерации добиваются подстройкой латунного сердечника катушки, конденсаторами С20 и С23. Конденсатором переменной емкости С6 (см. рис.1), подключаемом к выводу 11 блока А2, частоту ГПД изменяют в пределах от 12174 до 12624 кГц. При средней частоте полосы пропускания кварцевого фильтра в блоке А2 8826 кГц обеспечивается перестройка трансивера в интервале от 21000 до 21450 кГц.
В режиме передачи на вывод 10 приходит сигнал CW или SSB. Транзистор VT4 при этом выполняет функции смесителя передатчика. Нагрузка смесителя - двухконтурный полосовой фильтр L6C11C9L5C8, с выхода которого преобразованный сигнал через конденсатор С7 поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе VT2. Во время приема он закрыт, так как на его эмиттер не подается питающее напряжение. С нагрузки эмиттерного повторителя -резистора R7 - сигнал попадает на предварительный усилитель мощности на транзисторе VT1, включенном по схеме с общим эмиттером. Нагрузка предоконечного усилителя - контур L4C3. Последовательно с катушкой L4 включена цепь база-эмиттер выходного транзистора. Такое построение узла обеспечило согласование выходного сопротивления каскада на транзисторе VT1 м входным сопротивлением усилителя мощности.
На рис.3 показана принципиальная схема блока А2. При приеме сигнал со смесителя из блока А1 через вывод 6 поступает на кварцевый фильтр ZQ1, а с него и далее, на вход усилителя ПЧ в микросхеме DA1. В этом режиме не подастся питание на транзистор VT2, диод VD1 не проводит, и VT2 не оказывает влияние на работу узла. Микросхема DA1 использована полностью. Ее усилитель ПЧ (вход - вывод 12, выход - 7) обеспечивает основное усиление принимаемого сигнала, которое можно регулировать, изменяя резистором R5 (рис.1) напряжение на выводе 9 микросхемы. Нагрузка этого усилителя - контур L3C8. С катушки связи L2 сигнал поступает на симметричный вход еще одного усилителя, имеющегося в DA1, - выводы 1 и 2. Усиления этой части микросхемы зависит от напряжения на выводе 3, в данном случае соединенным с выводом 10, на котором повторяется напряжение, присутствующее на выводе 9. Усилитель с входами 1, 2 внутри микросхемы соединен с преобразователем частоты. Частота гетеродина стабилизирована кварцем ZQ2, последовательно с которым включена катушка L4, снижающая частоту генерируемых колебаний до совпадения с нижним срезом частотной характеристики кварцевого фильтра ZQ1. Нагрузка преобразователя - резистор R13, зашунтированный конденсатором С15. На нем выделяется сигнал с частотой, равной разности ПЧ и частоты гетеродина, т.е. микросхема DA1 выполняет и функции смесительного детектора приемника.
Усилитель звуковой частоты выполнен на операционном усилителе DA2. Питание на него и на выходной каскад смесительного детектора в микросхеме DA1 подается через диоды VD3, VD4 не только при приеме, но и ,три передаче телеграфом, позволяя самоконтролировать работу на ключе.
На транзисторе VT1 выполнен генератор CW сигнала. Его частота стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Цепь R1C1 обеспечивает плавное нарастание и спадание амплитуды колебаний. Через буферный усилитель на транзисторе VT2 CW сигнал поступает на кварцевый фильтр ZQ1 и далее через вывод 6 блока на вход смесителя передатчика в блоке А1. Включение кварцевого фильтра в тракт формирования сигнала CW гарантирует полное отсутствие побочных излучений за полосой пропускания фильтра. При передаче напряжение +12 В через диод VD2 подают в точку регулировки усиления приемника и оно устанавливается минимальным.
Принципиальная схема блока A3 изображена на рис.4. Питание на него поступает только в телефонном режиме через вывод 3. На микросхеме DA1 выполнен микрофонный усилитель. Фильтр C1R2C2 защищает его вход от высокочастотных наводок. Диоды VD1 и VD2, включенные в цепь обратной связи операционного усилителя, сжимают динамический диапазон сигнала звуковой частоты. Делитель напряжения R7R8 необходим для согласования максимального уровня сигнала на выходе операционного усилителя DAI с допустимым уровнем сигнала на выводе 7 микросхемы DA2.
Микросхема DA2 выполняет функции балансного модулятора и усилителя DSB сигнала. Нагрузка DA2 - резистор R9, колебания с которого поступают на буферный усилитель в блоке А2.
В качестве конденсатора установки частоты трансивера (С6 на рис.1) применен "нониусный" КПЕ от прибора Е12-1А, имеющий шкалу диска "0-10 пф" Верньер этого конденсатора с лимбом "0-1 пФ" имеет замедление 1:25. На шкалу нанесены значения частоты от 0 до 500 кГц (деления через 50 кГц). Так как конденсатор настройки трансивера имеет одну пластину статора и две ротора, то его можно изготовить и самостоятельно.
Катушка антенного контура L1 - бескаркасная (3 витка), изготовлена на оправке диаметром 9 мм медным проводом диаметром 0,8 мм, помещенным в фторопластовую трубку. Длина намотки - 10 мм. Катушка имеет альсиферовый подстроечник диаметром 8 и длиной 10 мм. С торца в нем по центру высверлено отверстие на глубину 5 мм, в которое вклеена латунная ось длиной 50 мм с резьбой М4. Эта ось проходит через отверстие с резьбой в передней панели трансивера. На ее конце установлена ручка "Настройка антенны" .
Катушки L4 - L6 блока A1, L3 с L2 и L5 с L6 блока А2 намотаны виток к витку на каркасах диаметром 6 мм, внутри которых имеется отверстие с резьбой М4. Внутрь каркасов ввинчены подстроечники от СБ12-а. Для L4 применен провод ПЭВ 0,6, для остальных - ПЭВ 0,25. Катушка L4 в блоке A1 содержит 3,5 витка, L5, L6 - по 10, L2 в блоке А2 - 8, L3, L5 -по 15, L6 - 6. Зазор между L2 и L3, L5 и L6 в блоке А2 - 2 мм. Катушки помещены в экраны размерами 15х15х25 мм .
Катушка L7 блока A1 выполнена на цилиндрическом каркасе из пластмассы АГ-4 диаметром 9 мм. Внутри каркаса имеется резьбовое (М6) отверстие, в котором перемещается латунный сердечник длиной 10 мм. Катушку наматывают натягом проводом ПЭВ-2 0,35 виток к витку (всего их 9). После намотки катушку пропитывают клеем БФ-6 и высушивают в течение двух часов при комнатной температуре, а затем при температуре около 100 С до полной полимеризации клея. Катушки L1 и L4 блока А2 намотаны на магнитопроводах из альсифера диаметром 4 и длиной 10 мм (можно использовать подстроечники от СБ12-а или из изоляционного материала). Намотка внавал проводом ПЭВ 0,12. Число витков подбирают при настройке, оно может достигать 50.
Конденсаторы С19, С21 в блоке Al -К10-7 (ТКЕ М47). Подстроечный конденсатор С20 - КТ4-21, у которого регламентирован ТКЕ. Остальные конденсаторы могут быть любыми, подходящими по габаритам. Резисторы - МЛТ или им подобные.
В качестве фильтра основной селекции применен кварцевый фильтр из набора для радиолюбителей "Кварц-35". Центральная частота фильтра указывается в паспорте. В набор помимо него входят еще два кварцевых резонатора, необходимых для. формирования сигналов CW и SSB. В трансивере можно использовать и другой промышленного изготовления или самодельный фильтр с центральной частотой в интервале от 5 до 10 МГц и полосой пропускания около 3 кГц. При этом нужно только будет соответствующим образом изменить диапазон перестройки частоты ГПД.
Большинство деталей трансивера размещены на печатных платах . Они изготовлены из двухстороннего (для блоков A1 и А2) и одностороннего (для A3) фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
На первых двух платах в качестве общего провода используется слой фольги со стороны установки деталей. Остальные соединения на этих платах и все на третьей плате могут быть выполнены обычными проводами, лучше изолированными.
Внешний вид трансивера изображен на рис. 8. Аппарат собран на П-образном корпусе, к которому четырьмя винтами крепят кожух. Корпус и кожух изготовлены из алюминиевого сплава толщиной 1,5 мм. На рис. 9 показано расположение деталей в корпусе. Транзистор VT1 и диод VD6 прикреплены плотно к корпусу (у VD6 использована прилагаемая к диоду крепежная оправка), катушка и установлена на стсклотекстолитовой планке толщиной 1,5 мм.
Налаживание целесообразно начинать с блока А2. Напряжение на выводах 1, 2, 4, 5 микросхемы DA1 должно быть 2 В, 3, 10 - 0,2 В, 6,14,16 - 12 В, 7, 8 -0 В, 9 - 0,35 В, 11 -13 -1,5 В, 15- 8,5 В; выводах 2, 3, 6 микросхемы DA2 - 6 В, 4 - 0 В, 7 - 11,5 В. Напряжения на выводах 3, 9 и 10 DA1 указаны при максимальном усилении приемника. При установке минимальной громкости напряжение должно возрасти соответственно до 0,7; 1 и 0,7 В.
Работу генератора подтверждает наличие высокочастотного напряжения (около 0,1 В) на выводе 10 блока А2. Генерация срывается при полностью вывинченном подстроечнике катушки L5, что сопровождается резким снижением шума на выходе приемника.
Перед подгонкой частоты генератора с кварцем ZQ2 желательно предварительно снять амплитудно-частотную характеристику кварцевого фильтра ZQ1. Частота генерируемых колебаний должна быть на 300 Гц ниже точки АЧХ ZQ1 на ее нижнем срезе, где коэффициент передачи по напряжению ниже максимального в два раза. Можно подогнать частоту генератора, и прослушивая на выходе приемника сигнал, поданный с ГСС на вывод блока А2. Громкость сигнала при тоне биений, близком к 300 Гц должна уменьшаться, а при приближении к нулевым биениям резко снизиться. "Зеркальный" сигнал, соответствующий настройке ГСС ниже полосы пропускания фильтра, должен быть слышен только при возрастании сигнала ГСС до 0,1 В.
Частоту генератора регулируют подбором числа витков катушки L4, в пределах ± 200 Гц частоту можно изменить и подстроечником катушки L5, но только нужно следить за устойчивостью генерации.
Подав с ГСС колебания частотой равной средней частоте полосы пропускания кварцевого фильтра ZQ3, подстройкой контура L3C8 добиваются максимального уровня сигнала на выходе трансивера. Тракт усиления ПЧ исправен, если обеспечена слышимость сигнала с генератора уровнем 10 мкВ.
Переходя к налаживанию трансивера в режиме передачи, необходимо вместо антенны подключить к аппарату ее эквивалент - резистор сопротивлением 75 Ом, допускающий рассеивание мощности не менее 10 Вт.
При замыкании ключа в телеграфном режиме начинает работать генератор на транзисторе VT1. Подбором числа витков катушки L1 его частоту выбирают на 700...1000 Гц выше частоты генератора с кварцем ZQ2. Именно такой тон биений будет слышен при этом на выходе приемника. Напряжения на выводах транзисторов должны быть близки к значениям, приведенным ниже. На истоке транзистора VT1 - 4,5 В, на стоке -11,5 В, на затворе - 0, на эмиттере VT2 - 11 В, на базе - 10,5 В, на коллекторе - 6,5 В. Напряжение телеграфного сигнала на выводе 6 блока А2 должно быть около 0,5 В (этого добиваются подбором конденсатора С5).
Налаживание блока А1 начинают с проверки режимов работы транзисторов. Требуемые напряжения на их электродах указаны в таблице.
Напряжения на выводах транзисторов при работе на прием/передачу, В
Затем проверяют интервал перестройки и стабильность частоты ГПД, контролируя ее цифровым частотомером на эмиттере транзистора VT6, где ВЧ напряжение должно быть около 1 В. Требуемый интервал устанавливают, поочередно корректируя индуктивность и емкость контура ГПД. Точного изменения частоты в 50 Гц на каждый оборот ручки настройки трансивера достигают подгибкой секторов ротора конденсатора С6 (см. рис.1). При исправных деталях частота ГПД в пределах нескольких секунд уходит не более, чем на единицы герц, а за 10 мин работа - в пределах 100 Гц.
В телеграфном режиме при работе на передачу в середине диапазона при нажатом ключе регулируют контура L5C8 и L6C11. Перестраивая трансивер в диапазоне 21000...21450 кГц, убеждаются, что напряжение на эмиттере транзистора VT2 находится в интервале 0.7...1 В. После этого к выводу 8 блока А1 присоединяют высокочастотный вольтметр. Наряжение в этой точке должно быть около 0,5 В. Подстраивая контур L4C3, добиваются максимального показания прибора.
Далее налаживают выходной каскад передатчика. Сначала измеряют коллекторный ток транзистора VT1 (рис.1). Поскольку этот ток при передаче почти полностью определяет потребление энергии от источника литания , удобно амперметр включить в разрыв цепи +12 В между источником и трансивером. В режиме покоя (телеграфный режим, ключ отжат) потребляемый ток должен быть около 0,5 А. При необходимости этого добиваются подбором резистора R2 в блоке А1. При нажатии на ключ ток возрастет до 1.3...1.5 А. При этом на эквиваленте антенны появится высокочастотное напряжение 25...30 В. Подстраивая антенный контур, получают максимум выходного напряжения и убеждаются, что светодиод HL1 светится ярко.
Затем переводят трансивер в режим приема и, подключив вместо эквивалента антенны ГСС, проверяют чувствительность приемного тракта. Она должна быть близкой к 1 мкВ.
Теперь аппарат готов к работе телеграфом. Не забывайте, что он рассчитан на работу с антенной, имеющей входное сопротивление 75 Ом. Хотя выходной транзистор передатчика выбран с большим запасом как по напряжению на коллекторе (60 В), так и по току (4 А), желательно использовать антенну с КСВ не более 1,5, применив при необходимости согласующее устройство.
Для работы в телефонном режиме включают блок A3. Требуемые напряжения на выводах использованных в нем микросхем приведены ниже. На выводах 2,3,6 DA1 - 6 В, 4 -0 В, 7 -12 В, на выводах 1, 4, 6, 9 DA2 - 0 В, 2 - 11 В, 3, 5 -12 В, 7,8 - 3 В, 10,12 -1 В, 11,13 -1.5 В, 14 -14 В.
Если на микрофонный вход с генератора подать колебания звуковой частоты уровнем от 0 до 1 мВ, на выводе 4 блока A3 должен появиться и плавно возрастать до амплитудного значения 0,5 В сигнал DSB. Дальнейшее увеличение напряжения ЗЧ до 10 мВ (такой уровень соответствует обычному максимуму сигнала с динамического микрофона) не должно приводить к существенному увеличению амплитуды DSB сигнала на выходе блока. Полученный результат свидетельствует об ожидаемом сжатии динамического диапазона телефонного сигнала на 20 дБ.
Затем проверяют напряжение на выводе 6 блока A2 при работе на передачу с микрофона. Как и в телеграфном режиме, оно должно достигать значения 6,5 В. При необходимости подбирают конденсатор С13 в блоке А2, после чего, возможно, придется снова подобрать конденсатор С5 в блоке А2, чтобы сохранить уровень 0.5 В на выводе 6 блока А2 в режиме "телеграф". В заключении убеждаются, что при работе на эквивалент антенны телефоном максимум выходного напряжения (эффективное значение) находится в пределах 25...30 В, а индикатор настройки антенны вспыхивает в такт с разговором перед микрофоном. После этого можно выходить в эфир и в телефонном режиме.
