ПРИЁМО-ПЕРЕДАЮЩИЙ ТРАКТ SSB ТРАНСИВЕРА
Во втором номере журнала Радио за 2009 год была опубликована схема основной платы трансивера моей конструкции. Теперь публикую её описание на блоге. Далее - схемы и описания основной платы. Откорректированы опечатки. Отличительной особенностью данной платы является то, что в ней использовано всего лишь одно электромагнитное реле.
Во второй части будут разъяснения по вопросам с форумов от тех, кто повторял данную основную плату.
Предлагаемый приёмо передающий тракт предназначен для работы в составе SSB
трансивера для проведения любительских связей в диапазоне 40м. При разработке
данной схемы ставилась задача максимально исключить из неё резонансные цепи для
упрощения её настройки. При этом необходимо также обеспечить максимальный
динамический диапазон приёмника. Схема оптимизирована для работы с
полноразмерными антеннами.
Схема электрическая принципиальная приёмо-передающего тракта показана на рис.1.
Рис.1. Схема электрическая принципиальная.
Схема подключения к нему усилителя мощности, гетеродина плавного диапазона (ГПД)
и коммутации антенных цепей показана на рис.2.
Рис.2. Схема соединений основной платы, УМ, ГПД и их коммутации.
Приёмо-передающий тракт выполнен по схеме с одним преобразованием частоты с промежуточной частотой 8.86 МГц. В качестве фильтра основной селекции применён четырёхкристальный лестничный кварцевый фильтр (КФ) на кварцевых резонаторах на частоту 8,86 МГц производства предприятия ВНИИСИМС. Такие резонаторы применяются в декодерах PAL-SECAM. Полоса пропускания кварцевого фильтра выбрана равной 2.5 кГц Отличительной особенностью данного приёмо-передающего тракта является отсутствие в нем электромагнитных реле. Также в приведённой схеме отсутствуют резонансные контура, кроме контуров ДПФ. Это достигнуто путём применения широкополосных реверсивных каскадов и
диодных кольцевых смесителей среднего уровня описанных в [1,2]. Схема
обеспечивает чувствительность в режиме приёма около 1мкВ и динамический
диапазон не менее 90 дБ. В режиме передачи подавление несущей и внеполосных
излучений не менее 40дБ. Приёмо-передающий тракт питается от одного источника
напряжением +12В. Потребляемый ток составляет около 100 мА.
Рассмотрим принцип функционирования данной схемы. Приёмо-передающий тракт
построен по супергетеродинной схеме. Коммутация приём-передача осуществляется
подачей напряжения питания +12В на соответствующие каскады с помощью
переключателя SA1. В режиме приёма напряжение подается на транзисторы VT2, VT7,
VT3 и микросхему DA1. При этом транзисторы VT1, VT4, VT8, VT5, VT6 закрыты путём
соединения цепи +TX c землёй и не участвуют в усилении сигнала. Сигнал с антенны
поступает на вход RX на контура L1C1 и L2C5, которые образуют двухконтурный ДПФ
с емкостной связью. На диодах VD1-VD4 выполнен первый смеситель. Настройка на
нужную частоту осуществляется с помощью ГПД, который должен перестраиваться в
интервале от 15867кГц до 15967кГц для работы в диапазоне 40м. Функцию усиления
ПЧ 8.86 МГц выполняют широкополосные реверсивные каскады на транзисторах VT2,
VT4 и VT7, VT8. Согласование реверсивных каскадов с кварцевым фильтром на
резонаторах ZQ1-ZQ4 осуществляется с помощью аттенюаторов на резисторах R23,R22
и R27, R28. Такой способ согласования позволяет получить слабую зависимость АЧХ
КФ от входных и выходных сопротивлений реверсивных каскадов, упростить настройку
схемы и повысить устойчивость работы приёмо-передающего тракта. Недостаток
такого подхода - затухание, вносимое аттенюаторами. Второй смеситель выполнен на
диодах VD5-VD8. Выделенный им звуковой сигнал поступает на транзистор VT3 -
предварительный малошумящий УЗЧ. Оконечный УЗЧ выполнен на микросхеме DA1. Конденсатор С43 - блокировочный. Он подавляет возбуждение УНЧ. В статье из журнала его не было. Громкость звука регулируется потенциометром R14. К гнезду "Выход ЗЧ"
подключается динамическая головка сопротивлением 8-16 Ом мощностью 1 Вт.
В режиме передачи напряжение питания подается на транзисторы VT1, VT4, VT5, VT6,
VT8. На транзисторах VT5 и VT6 собран микрофонный усилитель. Сигнал с него
подается на второй смеситель, который работает как балансный модулятор. C него
DSB сигнал поступает на реверсивный каскад и далее на КФ, который осуществляет
формирование SSB-сигнала. Формирование сигнала частотой 7 МГц осуществляет
первый смеситель на диодах VD1-VD4. ДПФ осуществляет фильтрацию побочных
продуктов преобразования. На транзисторе VT1 собран широкополосный буферный УВЧ
для согласования со входом усилителя мощности. Усиление каскада регулируется
резистором R4. Аттенюатор на резисторах R1 и R2 служит для повышения
устойчивости его работы. Опорный гетеродин (ОГ) на частоту 8.86 МГц выполнен на
полевых транзисторах VT9, VT10 по схеме емкостной трёхточки. Истоковый
повторитель на транзисторе VT10 служит для развязки ОГ от нагрузки. Ко входу
"Микрофон" подключается динамический микрофон.
Перед тем как приступить к настройке необходимо проверить монтаж на
отсутствие ошибок. Настройку приёмо-передающего тракта начинают с настройки
кварцевого фильтра. Необходимо определить параметры применяемых кварцевых
резонаторов и рассчитать ёмкости конденсаторов С21-С23, С25, С26, входящих в
фильтр. Для этого я использую методику описанную в [3]. Затем проверяют режимы
реверсивных каскадов, подав напряжение питания +12В. Ток покоя транзисторов
должен составлять около 30мА. Для настройки приёмо-передающего тракта необходимо
сначала установить частоту опорного гетеродина (ОГ) на транзисторах VT9, VT10 на
нижний скат АЧХ кварцевого фильтра вращением сердечника катушки L8. Частота ОГ
контролируется частотомером на конденсаторе С40. Затем в режиме приёма грубо
настраивают ДПФ по максимуму принимаемого сигнала вращением сердечников катушек
L1 и L2. При этом к антенному входу необходимо подключить антенну. На первый
смеситель надо подать сигнал с ГПД. После выполнения этих операций при условии,
что все детали исправны, приёмная часть должна заработать и принимать сигналы
радиостанций, работающих на диапазоне. В режиме передачи настраивают ДПФ точно
по максимуму сигнала на выходе TX, подав на микрофонный вход сигнал от звукового
генератора. Уровень сигнала измеряют ВЧ вольтметром. При наличии ГСС можно
настроить ДПФ по этому прибору в режиме приёма. Затем подключают к основной
плате усилитель мощности. Далее вращением подстроечного резистора R4 и подбором
резисторов R16 и R36 в цепи обратной связи реверсивных каскадов устанавливают
оптимальное усиление тракта в режиме передачи по максимальной мощности на
эквиваленте нагрузки на выходе УМ и по минимальным искажения сигнала. При этом
качество сигнала контролируют контрольным приёмником. На этой операции можно
откорректировать спектр SSB-сигнала регулировкой частоты ОГ. Усиление тракта в
режиме приёма можно подрегулировать подбором резисторов R11 и R32.
В качестве усилителя мощности для описанного приёмо-передающего тракта я
использую модифицированный широкополосный усилитель мощности на полевых
транзисторах от трансивера DM2002, описанный в [4]. Эта схема обеспечивает
линейное усиление сигнала в полосе частот 1.8-30 МГц при выходной мощности около
10 Вт. К достоинствам этой схемы относится устойчивая работа на сильно
рассогласованную нагрузку. В качестве микрофона я использую динамический
микрофон МД-47. В качестве реле для коммутации антенных цепей с предлагаемым
приёмо-передающим трактом я использую реле РЭК-23 (РЭС-49) с напряжением
срабатывания 12В.
В схеме использованы резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы неполярные - керамические
КМ, КД, КТ, полярные К53-14. ВЧ трансформаторы Т1, Т2, Т7, Т8 намотаны на
кольцах из феррита 2000НМ диаметром 12мм проводом ПЭЛ-0.27 в три провода. Они
содержат по 10 витков. Трансформаторы Т3-Т6 намотаны на таких же кольцах в два
провода и содержат по 10 витков. Катушки ДПФ намотаны на четырёхсекционных
каркасах диаметром 4мм с экранами и ферритовыми подстроечниками для бытовой РЭА.
Они содержат по 20 витков провода ПЭЛ-0.25 распределённых равномерно в четырёх
секциях. Катушки связи содержат 3 витка в середине контурных катушек.
Транзисторы КТ606А в позициях VT1, VT4, VT8 можно заменить на КТ646А. Диоды
КД503А в широкополосных кольцевых смесителях можно заменить на КД514А, КД922А.
Полевые транзисторы КП303Г в ОГ заменимы на КП303Е, КП302А, КП302Б. В кварцевом
фильтре можно применить кварцевые резонаторов на любую частоту в пределах
5-9МГц. При этом надо определить параметры резонаторов и пересчитать ёмкости
конденсаторов, входящих в фильтр по методике описанной в [3].
На основе описанного приёмо-передающего тракта был построен SSB трансивер на
диапазон 40м. На этом трансивере в настоящее время я работаю в эфире.
Приёмо-передающий тракт может быть использован и в составе приёмника на КВ
диапазоны. Для этого из него необходимо исключить каскады на транзисторах
VT1,VT4, VT5, VT6, VT8 и цепи коммутации. Также на основе описанного устройства
можно изготовить многодиапазонный трансивер. Для этого необходимо добавить набор
ДПФ на каждый диапазон с релейной коммутацией.
Печатные платы для данного устройства не разрабатывались. Печатная плата была выполнена вручную, способом вырезания по текстолиту. поэтому её чертежа не существует.
Литература
1. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Пер. с нем. -
М.:Мир, 1990.
2. Рэд Э. Схемотехника радиоприёмников. Пер. с нем. - М.: Мир, 1989.
3. Кузьменко А. Определение параметров кварцевых резонаторов для расчета и
изготовления кварцевых фильтров. - Радиодизайн, 1996, № 3.
4. Пинелис К. Трансивер DM2002. - Радио, 2003, №5.
Во втором номере журнала Радио за 2009 год была опубликована схема основной платы трансивера моей конструкции. Теперь публикую её описание на блоге. Далее - схемы и описания основной платы. Откорректированы опечатки. Отличительной особенностью данной платы является то, что в ней использовано всего лишь одно электромагнитное реле.
Во второй части будут разъяснения по вопросам с форумов от тех, кто повторял данную основную плату.
Предлагаемый приёмо передающий тракт предназначен для работы в составе SSB
трансивера для проведения любительских связей в диапазоне 40м. При разработке
данной схемы ставилась задача максимально исключить из неё резонансные цепи для
упрощения её настройки. При этом необходимо также обеспечить максимальный
динамический диапазон приёмника. Схема оптимизирована для работы с
полноразмерными антеннами.
Схема электрическая принципиальная приёмо-передающего тракта показана на рис.1.
Схема подключения к нему усилителя мощности, гетеродина плавного диапазона (ГПД)
и коммутации антенных цепей показана на рис.2.
Приёмо-передающий тракт выполнен по схеме с одним преобразованием частоты с промежуточной частотой 8.86 МГц. В качестве фильтра основной селекции применён четырёхкристальный лестничный кварцевый фильтр (КФ) на кварцевых резонаторах на частоту 8,86 МГц производства предприятия ВНИИСИМС. Такие резонаторы применяются в декодерах PAL-SECAM. Полоса пропускания кварцевого фильтра выбрана равной 2.5 кГц Отличительной особенностью данного приёмо-передающего тракта является отсутствие в нем электромагнитных реле. Также в приведённой схеме отсутствуют резонансные контура, кроме контуров ДПФ. Это достигнуто путём применения широкополосных реверсивных каскадов и
диодных кольцевых смесителей среднего уровня описанных в [1,2]. Схема
обеспечивает чувствительность в режиме приёма около 1мкВ и динамический
диапазон не менее 90 дБ. В режиме передачи подавление несущей и внеполосных
излучений не менее 40дБ. Приёмо-передающий тракт питается от одного источника
напряжением +12В. Потребляемый ток составляет около 100 мА.
Рассмотрим принцип функционирования данной схемы. Приёмо-передающий тракт
построен по супергетеродинной схеме. Коммутация приём-передача осуществляется
подачей напряжения питания +12В на соответствующие каскады с помощью
переключателя SA1. В режиме приёма напряжение подается на транзисторы VT2, VT7,
VT3 и микросхему DA1. При этом транзисторы VT1, VT4, VT8, VT5, VT6 закрыты путём
соединения цепи +TX c землёй и не участвуют в усилении сигнала. Сигнал с антенны
поступает на вход RX на контура L1C1 и L2C5, которые образуют двухконтурный ДПФ
с емкостной связью. На диодах VD1-VD4 выполнен первый смеситель. Настройка на
нужную частоту осуществляется с помощью ГПД, который должен перестраиваться в
интервале от 15867кГц до 15967кГц для работы в диапазоне 40м. Функцию усиления
ПЧ 8.86 МГц выполняют широкополосные реверсивные каскады на транзисторах VT2,
VT4 и VT7, VT8. Согласование реверсивных каскадов с кварцевым фильтром на
резонаторах ZQ1-ZQ4 осуществляется с помощью аттенюаторов на резисторах R23,R22
и R27, R28. Такой способ согласования позволяет получить слабую зависимость АЧХ
КФ от входных и выходных сопротивлений реверсивных каскадов, упростить настройку
схемы и повысить устойчивость работы приёмо-передающего тракта. Недостаток
такого подхода - затухание, вносимое аттенюаторами. Второй смеситель выполнен на
диодах VD5-VD8. Выделенный им звуковой сигнал поступает на транзистор VT3 -
предварительный малошумящий УЗЧ. Оконечный УЗЧ выполнен на микросхеме DA1. Конденсатор С43 - блокировочный. Он подавляет возбуждение УНЧ. В статье из журнала его не было. Громкость звука регулируется потенциометром R14. К гнезду "Выход ЗЧ"
подключается динамическая головка сопротивлением 8-16 Ом мощностью 1 Вт.
В режиме передачи напряжение питания подается на транзисторы VT1, VT4, VT5, VT6,
VT8. На транзисторах VT5 и VT6 собран микрофонный усилитель. Сигнал с него
подается на второй смеситель, который работает как балансный модулятор. C него
DSB сигнал поступает на реверсивный каскад и далее на КФ, который осуществляет
формирование SSB-сигнала. Формирование сигнала частотой 7 МГц осуществляет
первый смеситель на диодах VD1-VD4. ДПФ осуществляет фильтрацию побочных
продуктов преобразования. На транзисторе VT1 собран широкополосный буферный УВЧ
для согласования со входом усилителя мощности. Усиление каскада регулируется
резистором R4. Аттенюатор на резисторах R1 и R2 служит для повышения
устойчивости его работы. Опорный гетеродин (ОГ) на частоту 8.86 МГц выполнен на
полевых транзисторах VT9, VT10 по схеме емкостной трёхточки. Истоковый
повторитель на транзисторе VT10 служит для развязки ОГ от нагрузки. Ко входу
"Микрофон" подключается динамический микрофон.
Перед тем как приступить к настройке необходимо проверить монтаж на
отсутствие ошибок. Настройку приёмо-передающего тракта начинают с настройки
кварцевого фильтра. Необходимо определить параметры применяемых кварцевых
резонаторов и рассчитать ёмкости конденсаторов С21-С23, С25, С26, входящих в
фильтр. Для этого я использую методику описанную в [3]. Затем проверяют режимы
реверсивных каскадов, подав напряжение питания +12В. Ток покоя транзисторов
должен составлять около 30мА. Для настройки приёмо-передающего тракта необходимо
сначала установить частоту опорного гетеродина (ОГ) на транзисторах VT9, VT10 на
нижний скат АЧХ кварцевого фильтра вращением сердечника катушки L8. Частота ОГ
контролируется частотомером на конденсаторе С40. Затем в режиме приёма грубо
настраивают ДПФ по максимуму принимаемого сигнала вращением сердечников катушек
L1 и L2. При этом к антенному входу необходимо подключить антенну. На первый
смеситель надо подать сигнал с ГПД. После выполнения этих операций при условии,
что все детали исправны, приёмная часть должна заработать и принимать сигналы
радиостанций, работающих на диапазоне. В режиме передачи настраивают ДПФ точно
по максимуму сигнала на выходе TX, подав на микрофонный вход сигнал от звукового
генератора. Уровень сигнала измеряют ВЧ вольтметром. При наличии ГСС можно
настроить ДПФ по этому прибору в режиме приёма. Затем подключают к основной
плате усилитель мощности. Далее вращением подстроечного резистора R4 и подбором
резисторов R16 и R36 в цепи обратной связи реверсивных каскадов устанавливают
оптимальное усиление тракта в режиме передачи по максимальной мощности на
эквиваленте нагрузки на выходе УМ и по минимальным искажения сигнала. При этом
качество сигнала контролируют контрольным приёмником. На этой операции можно
откорректировать спектр SSB-сигнала регулировкой частоты ОГ. Усиление тракта в
режиме приёма можно подрегулировать подбором резисторов R11 и R32.
В качестве усилителя мощности для описанного приёмо-передающего тракта я
использую модифицированный широкополосный усилитель мощности на полевых
транзисторах от трансивера DM2002, описанный в [4]. Эта схема обеспечивает
линейное усиление сигнала в полосе частот 1.8-30 МГц при выходной мощности около
10 Вт. К достоинствам этой схемы относится устойчивая работа на сильно
рассогласованную нагрузку. В качестве микрофона я использую динамический
микрофон МД-47. В качестве реле для коммутации антенных цепей с предлагаемым
приёмо-передающим трактом я использую реле РЭК-23 (РЭС-49) с напряжением
срабатывания 12В.
В схеме использованы резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы неполярные - керамические
КМ, КД, КТ, полярные К53-14. ВЧ трансформаторы Т1, Т2, Т7, Т8 намотаны на
кольцах из феррита 2000НМ диаметром 12мм проводом ПЭЛ-0.27 в три провода. Они
содержат по 10 витков. Трансформаторы Т3-Т6 намотаны на таких же кольцах в два
провода и содержат по 10 витков. Катушки ДПФ намотаны на четырёхсекционных
каркасах диаметром 4мм с экранами и ферритовыми подстроечниками для бытовой РЭА.
Они содержат по 20 витков провода ПЭЛ-0.25 распределённых равномерно в четырёх
секциях. Катушки связи содержат 3 витка в середине контурных катушек.
Транзисторы КТ606А в позициях VT1, VT4, VT8 можно заменить на КТ646А. Диоды
КД503А в широкополосных кольцевых смесителях можно заменить на КД514А, КД922А.
Полевые транзисторы КП303Г в ОГ заменимы на КП303Е, КП302А, КП302Б. В кварцевом
фильтре можно применить кварцевые резонаторов на любую частоту в пределах
5-9МГц. При этом надо определить параметры резонаторов и пересчитать ёмкости
конденсаторов, входящих в фильтр по методике описанной в [3].
На основе описанного приёмо-передающего тракта был построен SSB трансивер на
диапазон 40м. На этом трансивере в настоящее время я работаю в эфире.
Приёмо-передающий тракт может быть использован и в составе приёмника на КВ
диапазоны. Для этого из него необходимо исключить каскады на транзисторах
VT1,VT4, VT5, VT6, VT8 и цепи коммутации. Также на основе описанного устройства
можно изготовить многодиапазонный трансивер. Для этого необходимо добавить набор
ДПФ на каждый диапазон с релейной коммутацией.
Печатные платы для данного устройства не разрабатывались. Печатная плата была выполнена вручную, способом вырезания по текстолиту. поэтому её чертежа не существует.
Литература
1. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Пер. с нем. -
М.:Мир, 1990.
2. Рэд Э. Схемотехника радиоприёмников. Пер. с нем. - М.: Мир, 1989.
3. Кузьменко А. Определение параметров кварцевых резонаторов для расчета и
изготовления кварцевых фильтров. - Радиодизайн, 1996, № 3.
4. Пинелис К. Трансивер DM2002. - Радио, 2003, №5.
Комментариев нет:
Отправить комментарий