Искусство работы QRP

(Из Radio Communication, March 1995, p. 61) Pat Hawker, G3VA

   Хоть сам и не являюсь поклонником работы на малой мощности, но признаю и поддерживаю “хобби” тех, кто проводит массу времени, пытаясь проводить связи на мощностях от пяти ватт и до нескольких милливатт. Эти люди не только стараются поддерживать традиции, но и пытаются добиться высокой эффективности работы аппаратуры с простыми проволочными антеннами. Такая тенденция наметилась в предвоенные  годы, когда любителям были разрешены мощности, не превышающие 10 Вт (подводимые к оконечному каскаду, т. е., по постоянному току).

  David (Doc) Wescombe-Down, VK4CM/VK5HP, который за прошедшие 20 лет провёл более десяти тысяч связей (в основном, CW в диапазоне 14 МГц) на передатчиках, изготовленных полностью самостоятельно, из наборов или промышленной сборки, с подводимой мощностью, не превышающей 5 Вт,  в журнале “Amateur Radio” за январь 1995 г стр. 10…11  подчёркивает, что каждый раз, когда Вы уменьшаете мощность передатчика в 4 раза (6 дБ), то проигрываете на приёмной стороне только 1 балл шкалы S-метра. Например, если Ваш сигнал с мощностью 256 Вт заставляет отклоняться стрелку S-метра на 8 делений, то, имея в виду общепринятую градуировку S-метров 6дБ/деление, будем иметь при 4 Вт - S5 и при 250 мВт - S3. Будьте внимательны в выборе диапазона, условий прохождения радиоволн и, конечно, определённого минимума достаточной мощности и эффективности радиооборудования для надёжного проведения  радиосвязей. С мощностью в 250 мВт и эффективной антенной уже можно проводить связи достаточно уверенно, 4 Вт, и с менее эффективной антенной, для QRP станции будут уже “грохотать”  как QRO, в зависимости от прохождения. VK4CMY (выше, в оригинале, был приведён позывной без “Y” – UA9LAQ) подчёркивает, что антенна является определяющим фактором при работе на QRP. Он советует использовать антенны только на их резонансных частотах, конструктивно подстраивая их (антенны) при смене рабочей частоты. “Довольно близко к частоте резонанса” – не означает, - “рядом”. Хорошей практикой здесь является:

-         использование проводящей пасты во всех контактах телескопических соединений элементов / излучателей;

-         излучающие элементы должны быть обязательно резонансными (иметь резонансную длину без удлинений и укорочений с помощью элементов с сосредоточенными параметрами: катушек индуктивности и конденсаторов – UA9LAQ);

-         открытая симметричная фидерная линия  из ТВ ленточного кабеля 300 Ом и “лестничная” открытая линия с воздушным диэлектриком 600 Ом имеют преимущества при QRP по сравнению с коаксиальным фидером (это также относится и к 450-омной  фидерной линии с воздушным диэлектриком - G3VA);

-         рядом с антенной, на расстоянии, по крайней мере, в полволны для рабочей частоты не должно быть никаких строений, сооружений и массивных предметов во все стороны;

-         антенна должна быть подвешена (поднята) на максимально возможной высоте (чем выше, тем лучше);

-         Все точки соединения проводов полотна антенны, фидера и противовесов должны быть тщательно пропаяны;

-         Избегайте поддерживающих мачт из проводящих материалов для “Inverted Vee” и других проволочных антенн, таковые поглощают энергию из антенны и портят её диаграмму направленности;

-         Если есть возможность, то для согласования антенн используйте согласующие устройства (антенные тюнеры), имеющие малые потери.

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментального CW передатчика мощностью 0,5 Вт, описанного в QST Lew Smith’ом, N7KSB и основанного на применении высокоскоростного набора  (8 шт) КМОП буферных элементов в едином корпусе ИМС 74НС240. Один элемент работает  в  задающим кварцевом генераторе, четыре в оконечном усилителе мощности, три элемента не используются. Передатчик может выдать мощность до 0,51 Вт на 14 и 21 МГц и 0,47 Вт - на 28 МГц. NC – без соединения. Кварцевый резонатор используется на основной частоте (не на гармонике). Напряжение питания - от 7,8 до 8,0 В.

  Для серьёзной QRP-работы VK4CMY и  большинство других энтузиастов  рекомендуют иметь передатчики с плавным диапазоном. Кварцованные передатчики, хоть и обеспечивают простоту их конструкции, не позволяют оперативно вызывать желаемые станции, ограничивают работу, в основном, “общим вызовом” (на CQ), кроме, разве что, общепринятых QRP-частот. Хоть простой  QRP-трансивер и “хорошая игрушка”, использование с ним отдельного высокочувствительного приёмника, порой, имеет преимущество.

  Работайте телеграфом медленнее, чем обычно, а на SSB чётко произносите слова, используя стандартный фонетический алфавит, помогайте всеми возможными и доступными Вам средствами принять информацию от Вас корреспонденту. Дайте корреспонденту понять, что у Вас QRP-станция, это вызовет повышенное внимание к Вам, но не злоупотребляйте этим, если мощность Вашего передатчика 15…20 Вт или больше.

  Опубликовано множество схем простых маломощных передатчиков, но я “положил глаз” на экспериментальный передатчик мощностью 0,5 Вт, опубликованный в QST за ноябрь 1994 года стр. 84, с помощью которого Lew Smith, N7KSB  работал со всеми континентами и 30 странами, используя простую антенну GP, установленную на крыше. Передатчик может работать на диапазонах 14, 21 и 28 МГц (а, при  наличии кварцевых резонаторов и на 18 и 24 МГц ). Выходная РЧ мощность передатчика на диапазонах 14 и 21 МГц составляет 0,5 Вт и немного уменьшается (до 0,47 Вт) на 28 МГц. Этот передатчик выполнен на основе комплекта из восьми буферных  усилителей, составляющих единое целое - микросхеме 74НС240. На одной из восьми функциональных частей микросхемы выполнен кварцевый задающий генератор, на четырёх других, соединённых параллельно, выполнен усилитель мощности, остальные - три, - не используются. (Рис. 1).

  N7KSB также отмечает, что микросхема 74НС240 может быть использована (например, в схеме передатчика по Рис. 1) для  раскачки усилителя на мощном полевом транзисторе IRF15, с которого можно уже “снять” до 15 ватт РЧ мощности. Выходные каскады в усилителях 74НС- выполнены на транзисторах разных структур - это даёт возможность получения малого уровня чётных гармоник, что, в свою очередь, упрощает выходной фильтр передатчика (см. Табл. 1). Среди примечаний к тексту, приведённых N7KSB есть и такие: так как 74НС240 рассеивает мощность 0,5 Вт на 14 МГц  и 0,9 Вт - на 28 МГц, то требуется её (микросхемы) принудительное охлаждение. Можно, например, приклеить микросхему к металлическому шасси и произвести монтаж усилителя методом “дохлого жука” (насколько я понял, этот метод монтажа заключается в приклеивании микросхемы “вверх тормашками” к шасси (радиатор) и использовании выводов микросхемы в качестве лепестков, полученной таким образом “монтажной колодки” – UA9LAQ).  Катушка L1 обладает малой индуктивностью и поэтому чувствительна к длине выводов, так что, если Вы используете сменные катушки фильтров (Lew Smith использовал для этой цели штырьки и гнёзда от аудиосоединителей), то Вам, возможно, потребуется убрать один-два витка с катушек, чтобы компенсировать индуктивность соединителей.

  В Табл. 1 приведены предлагаемые значения номиналов компонентов выходных фильтров.  Имейте в виду, что логические элементы имеют буферированные входы и выходы. Повышенное усиление элементов обнаруживает большую склонность к возникновению щелчков при манипуляции. Фильтр против щелчков в цепи манипуляции имеет необычно большую постоянную времени (33 миллисекунды).

                                                       Таблица 1.

Диапазон, МГц  28               21          14

С1,пФ              330            470         680

С2,пФ              100            150         220

L1                 3 витка     4 витка      5,5 витка

L2                7 витков    10 витков   12 витков

Примечание: С1 и С2 - слюдяные или керамические. L1 и L2 - бескаркасные, намотаны проводом #14 на оправке диаметром 3/8 дюйма, длина намотки катушки L1 для всех диапазонов 5/8 дюйма, катушки L2 для 28 МГц – 5/8 дюйма, для остальных диапазонов - 1 дюйм (1 дюйм = 25,4 мм).

Свободный перевод с английского: Виктор Беседин (UA9LAQ)

Краткая история QRP

Для того, чтобы радиолюбителям было понятно современное QRP-движение, приведу краткую историю развития QRP в мире.

Начало

В те, уже далекие для нас времена первоначального освоения эфира радиолюбителями в 20 годы 20 века, большинство любительских радиостанций подходило под современное определения QRP станции, которое сейчас подразумевает, что подводимая мощность к выходному каскаду передатчика составляет 5 ватт в режиме CW и 10 ватт в режиме SSB. Однако, SSB в те времена радиолюбители еще не использовали, работали с применением в основном CW. Конечно, та небольшая мощность, которую радиолюбители использовали для своей работы в 20 годы 20 века, определялась совсем не их пристрастием к работе на QRP. Даже совсем наоборот.

Это определялось более прозаическими причинами. Радиолампы, используемые то в то время для конструирования приемников и передатчиков, были дефицитными и дорогими. Большинство из доступных для радиолюбителей радиоламп могли обеспечить только небольшую выходную мощность, в пределах нескольких ватт. Срок службы первых радиоламп был также весьма небольшой. Для питания передатчиков и приемников обычно использовали сухие батареи. Только немногие “продвинутые” радиолюбители могли себе позволить использовать большие батареи аккумуляторов или бензиновый электрический генератор. Доступные же радиолюбителям сухие батареи не могли отдавать большой ток, и, следовательно, обеспечивать большую мощность передатчика. Тем не менее, радиолюбители, используя QRP- передатчики с выходной мощностью равной 1- 5 ватт, работали при этом со всем миром.

Постепенно улучшались технологии производства радиоламп. Мощные радиолампы для выходных каскадов передатчиков становились все дешевле и доступнее. Радиолюбители начали постепенно наращивать выходную мощность своих радиостанций. Позже, повсеместное распространение сети постоянного (в те времена в некоторых странах для освещения использовали постоянный ток) а впоследствии переменного тока в жилых домах позволило отказаться от использования анодных и накальных батарей и обеспечить практически любую разумную выходную мощность на выходе любительской радиостанции. Ранее же выходная мощность любительской радиостанции часто ограничивалась мощностью используемых батарей питания.

Увлечение охотой за "DX" заставляло радиолюбителей постоянно наращивать мощность радиостанций, а также использовать более эффективные антенны. Впрочем, большинство любительских радиостанций того времени использовало простые проволочные антенны. К началу второй мировой войны основная масса любительских станций работала мощностью, определение которой не подходило к разряду QRP. Мощность от нескольких десятков ватт до сотни ватт уже становилась обычной для радиолюбительского использования.

После Второй Мировой войны

После окончания второй мировой войны в руки радиолюбителей Европейских стран и США попало большое количество разнообразной военной радиоаппаратуры. Это были прекрасные высокочувствительные связные военные приемники, мощные передатчики, разнообразные “штучки” – наушники, телеграфные ключи, сухие батареи и аккумуляторы. Все это позволило кардинально изменить работу радиолюбителей в эфире. Проведение дальних связей для владельцев этой аппаратуры стало обычным делом. До сих пор можно встретить на радиолюбительских радиостанциях аппаратуру времен Второй мировой войны…

Пример того, что используя мощные передатчики, хорошие направленные антенны и чувствительные приемники, можно уверенно устанавливать дальние связи, заставил многих радиолюбителей заняться совершенствованием своей аппаратуры.

Но, просто увеличить мощность передатчика оказалось гораздо легче, чем сконструировать высокочувствительный приемник или установить эффективную антенну. Тем более мощные радиолампы уже перестали быть дефицитными. Поэтому в эфире в то послевоенное время начало появляться множество любительских станций, работающих большой мощностью, но использующих простые регенеративные приемники и простые суррогатные антенны…

Период развития радиолюбительства сразу после второй мировой войны в 1945-1950гг., исторически очень интересен. Успешное развитие ламповой техники которое происходило в то время казалось бы давало даже радиолюбителям безграничные возможности для создания радиостанций любой мощности и чувствительности. Начали появляться приемники и передатчики, содержащие десятки радиоламп.

Радиопромышленность во многих странах мира начала производить аппаратуру для радиолюбителей. Это позволило многим радиолюбителям иметь на своей радиостанции приличный чувствительный приемник и мощный, хорошо работающий передатчик. Конечно, это относилось к радиолюбителям стран Запада…

Транзисторы вновь открывают QRP

Но история радиолюбительства сделала очередной виток. Начиная с середины 1950-х годов, для радиолюбителей стали доступными недавно изобретенные транзисторы. Энтузиасты полупроводниковой техники в те времена начали активно конструировать первые радиолюбительские передатчики на транзисторах.

Интересно заметить, что в этом случае начальное развитие транзисторной техники напоминало развитие ламповой техники. Первоначально радиолюбители конструировали полупроводниковые передатчики с кварцевой стабилизацией частоты. Эти простые транзисторные передатчики с кварцевой стабилизацией частоты показали, что транзисторы вполне могут быть использованы в радиолюбительской практике. С дальнейшим развитием производства транзисторов началось их применение радиолюбителями в усилителях низкой частоты передатчиков и приемников, для построения каскадов усилителей промежуточной частоты. Успешное развитие полупроводниковой техники в 60 годы позволило создать широкодоступные транзисторы малой и средней мощности, работающие на частотах до 7 МГц. Для радиолюбителей появилась возможность создать передатчики для любительских диапазонов 1,8; 3,5; 7 МГц.

Мощность первых радиолюбительских транзисторных передатчиков все еще была небольшой - от нескольких милливатт до нескольких сот милливатт. Но несмотря на эту мизерную, по сравнению с тем, что обеспечивали лампы, мощность первых транзисторных передатчиков, радиолюбители пытались работать на них в эфире. И это оказалось возможным. Используя даже небольшие мощности, радиолюбителям удавались связи на большие расстояния!

Полупроводниковая техника стремительно развивалась. С каждым последующим годом, и даже с каждым последующим месяцем, выпускались транзисторы работающие на более высоких частотах и мощностях чем их предыдущие экземпляры. Развивалась теория построения транзисторных схем. Вместе с развитием теории развивалась практика транзисторной техники. Конструкции любительских полупроводниковых радиостанций усложнялись. Простые кварцевые передатчики уступили место передатчикам с плавным диапазоном частоты. Появились любительские разработки передатчиков и приемников содержащих десятки транзисторов. Параметры этих транзисторных аппаратов (кроме мощности передатчиков, конечно) стали приближаться к параметрам ламповых.

Развитие QRP- движение

Это время - середина 50-х - начало 60-х годов можно назвать временем возрождения QRP-движения. В то время начался запуск космических аппаратов, на которых использовались маломощные КВ - УКВ передатчики. Эти передатчики излучали специальные сигналы, которые могли принимать радиолюбители, и которые в тоже время были слышны на большие расстояния. Развитие космической и военной техники привело к дальнейшему развитию качества полупроводниковой продукции и полупроводниковой схемотехники. Это позволило конструировать любительские передатчики, обладающие высокими параметрами на полупроводниковых элементах.

В то время начало входить в радиолюбительский жаргон и привычное для нас сейчас словосочетание “QRP”, которое обозначало работу малой мощностью. До этого времени выражение "QRP" в том его значении, как мы это понимаем сейчас, использовалось редко. В конце 50 - начале 60 годов активность солнца позволила проводить DX QSO на высокочастотных диапазонах 14 -28 МГц используя небольшие мощности. Это тоже вызвало повышенный интерес к конструированию простых QRP-передатчиков на транзисторах.

В течение 60-х годов развитие полупроводниковой техники позволило создать к следующему пику солнечной активности, который был в конце 60 - начале 70-х годов, конструкции вполне приличной транзисторную QRP-аппаратуры. Причем, эту аппаратуру смогли повторить многие радиолюбители. Повторить и начать экспериментальную работу на малой мощности. Именно к тому времени относится создание первых местных QRP-клубов, которые объединили любителей работать малой мощностью. Именно тогда договорились, какую мощность считать QRP. Это 5 ватт в режиме CW и 10 ватт в режиме SSB.

В 70 года по всему миру начали организовываться национальные QRP-клубы. Как правило, сначала это были просто QRP-секции при других уже существующих и развитых радиолюбительских клубах. Это QRP-секция в DL-AGCW (Германия), SCAG-CW (Скандинавия). Впоследствии организовывались такие крупные QRP-клубы как ARCI (США), G-QRP-C (Англия). В настоящее время в мире существует более 200 QRP клубов в различных странах. Уже нельзя назвать их точное количество.

Многие QRP -клубы проводят соревнования, дни активности работе в эфире. Такие QRP - соревнования нельзя назвать соревнованиями в том понимании, какое в это вкладывают другие радиолюбители. Это скорей встреча в эфире друзей по увлечению QRP, проверка возможностей QRP-работы и испытания самодельной QRP аппаратуры.

На развитие QRP откликались многие ведущие фирмы - производители радиопередающей аппаратуры. Выпускается широкая номенклатура QRP трансиверов, наборов для их изготовления. Есть специализированные фирмы, которые производят только QRP- аппаратуру. Теперь каждый радиолюбитель имеет возможность или купить готовый QRP трансивер или собрать его самому из набора. Развитие современной элементной базы позволяет самостоятельно собирать несложные по конструкции, но имеющие высокие параметры трансиверы. Это еще более благоприятствует развитию QRP движения, и дает возможность многим радиолюбителям присоединиться к нему.

Григоров И. Н. RK3ZK

http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=26

QRP-ТРАНСИВЕР ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ.

В. Лифарь, ex RA3DVK
РД №4 1996г.

Данный QRP трансивер является экспериментальной SSB конструкцией для KB диапазонов и был разработан в начале 1982 г. после выхода в свет двух книг [1] и [2]. Идеи, высказанные в них, а также публикации на эту тему в журнале "Радио", привлекали своей удивительной простотой и довольно высокими параметрами. Первоначально предполагалось, что данная конструкция будет работать в трансвертере [2], вместо исходного модуля 21 МГц (предназначенного для работы только ТЛГ и также построенного по принципу прямого преобразования), что позволяло сделать из трансвертера неплохую УКВ SSB радиостанцию.

Однако, по ряду причин данная идея на УКВ так и не была реализована. А собранный модуль был переделан под конструкцию для экспериментов на низкочастотных KB диапазонах 160, 80 и 40 метров для работы SSB с нижней боковой полосой. Трансивер в однодиапазонном варианте достаточно прост для повторения даже начинающими радиолюбителями, но конечный результат при его повторении зависит от настойчивости и трудолюбия, — потребуется изготовить и настроить семь НЧ катушек.

На рис.1 приведена структурная схема трансивера.

В режиме приема трансивер работает следующим образом. Входной сигнал с антенны через 2-х контурный полосовой фильтр 1 поступает на ВЧ фазовращатель 2, с выхода которого два сигнала, сдвинутые на 90° относительно друг друга, подаются на балансные смесители 3 и 4, на которые поступает сигнал с гетеродина 5 с частотой в 2 раза ниже принимаемой.

Преобразованные сигналы приходят на НЧ фазовращатель 6, в котором подавляется нерабочая и выделяется нужная боковая полоса.

Принимаемый SSB сигнал через 2-х звенный ФНЧ 7, которым определяется селективность трансивера в полосе 3 кГц и УНЧ 8 поступает на наушники или громкоговоритель.

При переходе на передачу все указанные на блок-схеме переключатели переводятся во второе положение и одновременно подается питание на блоки 9 и 10. Сигнал с микрофона через микрофонный усилитель-формирователь 9 НЧ сигнала проходит в обратном порядке ФНЧ 7, НЧ фазовращатель 6, обратимые смесители 3 и 4 со сдвигом фазы 90° и поступает на ВЧ фазовращатель 2, в котором вычитается нерабочая боковая полоса. Сформированный SSB сигнал через полосовой фильтр 1 усиливается до мощности 1 Вт в УМ 10 и поступает в антенну. В основе трансивера лежит реверсивный фазовый SSB смеситель, состоящий из блоков 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Смена рабочей боковой полосы в смесителе может производится путем перемены местами выводов ВЧ фазовращателя или НЧ фазовращателя. В таком виде трансивер пригоден для работы на всех KB диапазонах без УВЧ. Многодиапазонность реализуется путем смены диапазонных полосовых фильтров на входе приемника, а также установкой умножителей частоты в тракте гетеродина. Возможен вариант сменных гетеродинов. В этом случае легко реализовать барабанную конструкцию переключателя диапазонов, аналогичную применявшейся в приемниках типа "Спидола", "ВЭФ", "Океан", в корпусе от которого вполне возможно разместить весь трансивер.

Принципиальная схема трансивера представлена на рис. 2 (часть 1, часть 2). Трансивер построен по блочно-модульному принципу. Это позволяет настраивать каждый модуль в отдельности или производить модернизацию каждого модуля, не затрагивая остальных. Ключевой идеей трансивера является реверсивный двойной балансный фазовый недетектирующий диодный смеситель. ВЧ фазовращатель смесителя стоит в цепи сигнала. Это на практике выгоднее — все внеполосные сигналы, поступающие с антенны, взаимно компенсируются, даже если они проходят через проходные емкости диодов и монтажа. Главное отличие состоит в том, что в каждом плече диодного моста смесителя установлено по два встречно включенных диода.

Такая схема обладает более высокой динамикой, не детектирует ни входные сигналы, ни сигналы гетеродина, а выполняет функции линейного перемножителя типа fc ±2fr, где fc --частота входного сигнала, a fr — частота гетеродина, которая в два раза меньше принимаемого сигнала, и меньше "шумит". Шумы гетеродина поступают в противофазе и взаимно уничтожаются. НЧ фазовращатель 4-го порядка LC-типа вносит небольшое затухание сигнала и обеспечивает подавление нерабочей боковой полосы до уровня — 46 дБ. ФНЧ содержит звено типа m и звено типа К, что позволяет повысить крутизну ската ФНЧ и, тем самым, повысить избирательность приемного тракта по соседнему каналу до 70 — 80 дБ. При анализе тракта обычно забывают, что дополнительная избирательность достигается за счет того, что все мешающие сигналы за пределами полосы пропускания НЧ фазовращателя на вход ФНЧ поступают в противофазе и взаимно компенсируются. Кроме того, на входе НЧ фазовращателя установлены Г-образные фильтры с частотой среза 260 — 270 кГц. Это полностью устраняет возможность просачивания сигналов мощных местных станций СВ диапазона на вход УНЧ и прямое их детектирование входным каскадом. К недостаткам смесителя можно отнести потребность в подборе диодов и величины напряжения гетеродина для достижения максимальной чувствительности при приеме и максимальной отдачи в режиме передачи.

Я сознательно отказался от применения более простых RC-фазовращателей, — стремился достичь минимального ослабления сигнала и получить максимально достижимые чувствительность и избирательность. В результате получился линейный смеситель с очень малым уровнем собственных шумов и динамическими характеристиками, ограниченными сверху нелинейными эффектами в магнитных сердечниках НЧ фазовращателя и ФНЧ. Именно поэтому не рекомендуется использовать сердечники с внешним диаметром менее 16 мм. Более того, рекомендуется использовать кольца с внешним диаметром 20 мм в катушках, настраиваемых на частоты менее 1 кГц, где сосредоточена наибольшая энергетика входного сигнала.

С коллегами по эфиру неоднократно обсуждался вопрос о динамических характеристиках приемных связных устройств, считая необходимым повысить его до уровня 100 ... 120 дБ, что во времена засилья 2-го варианта UW3DI казалось просто нереальным. Как бы ответом оппонентам являлась данная конструкция, динамика которой не хуже 100 дБ. Точнее измерить было в то время просто нечем. В последствии появились "дроздиверы", которые подтвердили реальность и достижимость таких характеристик и в классических супергетеродинах. Однако я считаю, что снижение шумов гетеродинов путем многократного деления частоты — не самый простой вариант решения проблемы расширения динамики снизу. В любом случае два смесителя шумят больше, чем один. Поэтому с точки зрения предельной чувствительности, ограниченной шумами, трансивер с однократным преобразованием частоты лучше, чем с двухкратным. Любой SSB супергетеродин имеет минимум два смесителя. Приемники же прямого преобразования имеют принципиально только один смеситель. Такие смесители при хорошей балансировке, применении малошумящих транзисторов в гетеродине и при пониженной в 2 раза частоте шумят даже меньше, чем гетеродины с делением частоты. Особенно это относится к низкочастотным KB диапазонам.

Чувствительность трансивера по приему обеспечивает УНЧ с изменяемым коэффициентом усиления, выполненный на малошумящем транзисторе КТ3102Е, микросхеме К244УН5 и выходном каскаде на комплементарной паре транзисторов, рассчитанный на нагрузку 30...60 Ом. При использовании громкоговорителей с сопротивлением 4...12 Ом и мощностью до 0,5 Вт необходим согласующий трансформатор. Коэффициент шума УНЧ получился 1,19 при использовании транзистора с b=450. Это соответствует в пересчете на вход идеального приемника с входным сопротивлением 50 Ом в полосе частот 3 кГц уровню шумов 0,01 мкВ. В реальном приемнике следует учесть шумы остальных элементов цепи, что примерно в 10 — 15 раз больше. Таким образом, чувствительность приемника, ограниченная шумами, составляет 0,1 ... 0,15 мкВ и зависит, главным образом, от шумов гетеродина. Максимальное неискаженное выходное напряжение УНЧ составляет 7В — можно применять высокоомные наушники.

Регулятор громкости отсутствует, — УНЧ охвачен цепью АРУ, которая управляет режимом усиления первого каскада при помощи регулирующего транзистора, работающего в режиме управляемого резистора, выполненного на малошумящем транзисторе КТ3107, хотя здесь применимы любые НЧ транзисторы. Уровень шумов в режиме переменного резистора без подачи напряжения на коллектор весьма мал. Общее усиление регулируется 8R8. Здесь и далее первая цифра означает номер блока, внешнее обрамление имеет номер 0. Применение АРУ мгновенного типа устраняет перегрузку УНЧ при настройке на мощных местных корреспондентов. АРУ начинает срабатывать при напряжении на нагрузке более 0,4 ... 0,5 В. Слабые сигналы не ослабляются. При желании можно добавить узкополосный фильтр для приема ТЛГ и регулятор громкости. Известно, что УНЧ с большим коэффициентом усиления страдают микрофонным эффектом, что является их принципиальным недостатком. Устраняется он как за счет АРУ, так и за счет специальных конструктивных мер. Об этом будет сказано ниже. Высокая линейность смесителя и УНЧ допускает одновременное преобразование двух сигналов без взаимного забития. При этом оба корреспондента слышны одновременно, как это бывает в быту, когда два человека разговаривают одновременно, не слушая друг друга, но вы прекрасно слышите о чем они говорят. Тоже самое происходит с шумами эфира. На слух эфир воспринимается в приемнике прямого преобразования намного чище, можно сказать прозрачнее, чем в супергетеродине, где к шумам эфира добавляются шумы преобразования. Шумы гетеродинов необходимо снижать до минимально возможных уровней путем применения малошумящих транзисторов и установки оптимальных режимов работы с точки зрения шумов. Немаловажное значение имеет здесь снижение шумов источника питания. В качестве примера, установка стабилитрона Д814А в цепь питания гетеродина привела к резкому увеличению его шумов, — попался сильно шумящий экземпляр, пригодный только для генераторов шума, или замена КТ315 на КТ3102 более чем в два раза снизила уровень шумов.

Проверку уровня шумов гетеродинов удобно производить с применением УНЧ приемника, на входе которого устанавливают обычный диодный детектор с нагрузочным резистором 500 ... 1000 Ом, зашунтированным конденсатором 22 ... ЗЗН. Диод желательно использовать с барьером Шоттки, например, КД514 или аналогичный примененному в смесителе. Германиевые диоды старых типов применять нельзя. Через емкость 500 ... 1000 пФ детектор подключается к выходу гетеродина. Выпрямленное напряжение образует постоянную составляющую с наложенными на нее шумами гетеродина, хорошо слышными в наушниках или видимыми на экране осциллографа. Источниками дополнительных шумов могут быть некоторые типы электролитических конденсаторов. Их проверяют при подаче напряжения питания через резистор 1 кОм, подключив ко входу УНЧ без детектора. Подбор нешумящих элементов и установка режимов транзисторов по току дает очень хороший результат для снижения шумов гетеродина. Малошумящие гетеродины, как правило, более стабильны.

В режиме передачи сигнал с динамического микрофона МД-200 поступает на вход микрофонного формирователя, состоящего из усилителя на микросхеме К237УН1. Возможна за мена на операционные усилители К140УД1, УД8, УДИ или другие типы со своими цепями коррекции и 2-х каскадного фазового НЧ ограничителя [1], который дает неплохой выигрыш при работе QRP, сравнимый с ВЧ ограничителями. Правильно собранный микрофонный усилитель-формирователь в наладке практически не нуждается. Подбором 9R6 устанавливают требуемый спектр ограниченного сигнала по минимуму искажений, что лучше всего сделать по контрольному приемнику. Все высшие гармоники подавляются в ФНЧ.

Широкополосный 2-х каскадный усилитель мощности SSB-сигнала работает в линейном режиме в диапазоне частот 1,5—8 МГц. Первый каскад выполнен по каскодной схеме. Для согласования с выходным каскадом применен широкополосный трансформатор с объемным витком. На ферритовых кольцах К10х6х2 из материала 400НН или 600НН намотано 60 и Ю витков проводом ПЭЛШО 0,1 и 0,15 соответственно. Оба кольца помещены в общий экран из зеркальной жести размерами 20х20х40 мм, внутри которого в середине впаяна перегородка с отверстием 3,3 мм. Торцевые стенки экрана по центру имеют отверстие 2,5 мм, сквозь которые и сквозь оба сердечника пропущен отрезок медного облуженного провода толщиной 2 мм и длиной 42 мм таким образом, чтобы не касаться внутренней перегородки. Для надежности в середине стержня можно одеть изолирующую трубочку из кембрика. Кольца фиксируются на стержне клинышками из спичек и приклеиваются клеем "Момент". Торцы стержня впаяны в торцевые стенки экрана. Выходной каскад дроссельный. Усиление и линейность его выравнивается отрицательной обратной связью с коллектора на базу транзистора. Согласующие цепи с антенной отсутствуют. Мною применялся отдельный внешний узкополосный матч-бокс для согласования с высокоомной антенной (наклонный луч L/2, запитываемый с торца). Выходной каскад на нагрузке 50 Ом развивает при напряжении питания 12 В мощность порядка 1,0 ... 1,3 Вт, поэтому опасаться большого уровня гармоник не приходилось. Кроме того, УМ работает в режиме А, имеет малый уровень искажений и допускает прямое подключение к фидеру с волновым сопротивлением 50 ... 75 Ом. Выходной транзистор КТ603А работает в режиме близком к предельному по мощности и для охлаждения снабжен небольшим радиатором, одетым сверху на транзистор. Для устранения паразитных связей в УМ входной каскад отделен собственным экраном от выходного каскада. В трансивере использованы широко распространенные в прежнее время радиодетали. В настоящее время практически все из них с успехом можно заменить на более современные. Вместо К224УН5 можно применить современные операционные усилители в типовом режиме включения, применить малошумящие полевые транзисторы в гетеродине, малошумящие диоды в смесителе и др. При повторении трансивера особое внимание должно быть уделено изготовлению намоточных деталей ФНЧ и НЧ фазовращателя. Параметры НЧ фазовращателя и ФНЧ приведены в Таблице 1.

Катушка Индуктивность Li,(мГ) Частота звена, (Гц) Число витков Сi(мкФ)
6L1 880 170 810 1,0
6L2 81 1850 250 0,09
6L3 244 610 430 0,275
6L4 22 6700 130 0,025
7L1 47 2700 220 0,12
7L2 37 3000 195 0,1

Все катушки фазовращателя рекомендуется намотать на ферритовых кольцах К16х8х4 из материала 2000НН проводом ПЭВ или ПЭЛШО-0,1.

Каждое плечо фазовращателя рассчитано на нагрузку 1000 Ом с тем, чтобы при их параллельном соединении они были согласованы с ФНЧ. Катушки ФНЧ рассчитаны на нагрузку 500 Ом и намотаны на таких же ферритовых кольцах и таким же проводом. При использовании других сердечников не рекомендуется брать меньшие типоразмеры, чтобы не снижать динамику. При меньших диаметрах лучше склеить вместе 2—3 кольца. Количество витков придется пересчитать и подобрать экспериментально. Кроме того, это приводит к уменьшению требуемого числа витков и уменьшению собственной емкости катушки. При отсутствии колец можно использовать Ш-образные трансформаторные сердечники от малогабаритных трансформаторов, что несколько хуже, — они более подвержены внешним наводкам. ФНЧ и НЧ фазовращатель обязательно должны быть помещены в раздельные экраны. Связь ФНЧ с УНЧ выполнять только короткими экранированными проводами.

НЧ фазовращатель и ФНЧ можно настраивать до установки в трансивер, прямо на столе. Каждая катушка фазовращателя наматывается в два провода одновременно, а ФНЧ — одним проводом. Для настройки используется звуковой генератор, подключенный через резистор 5 ... 10 кОм к началу одной из обмоток, второй конец которой подключен через заданную емкость на землю. Индикатором служит милливольтметр переменного тока или осциллограф, подключенный к точке соединения резистора и индуктивности. Один из выводов катушки остается свободным, но отматывать или доматывать следует оба провода сразу. На частоте настройки возникает последовательный резонанс, который определяется по минимуму показаний прибора. Не следует проводить настройку на больших амплитудах сигналов во избежание возникновения нелинейных эффектов в магнитных сердечниках. Для достижения требуемых номиналов емкостей используется параллельное соединение нескольких (2—4) стандартных номиналов емкостей. Настройка ВЧ фазовращателя почти не отличается от настройки ВЧ полосового фильтра и выполняется после установки на плату. ФНЧ настраивают в соответствии со схемой, нагрузив на резистор 500 Ом.

Настройка ВЧ полосового фильтра сводится к установке границ полосы пропускания согласно выбранного диапазона и особенностей не имеет. Данные катушек для KB диапазонов приведены в таблице 2.

Катушка  Число витков Катушка Число витков
1L1, 1L9 1L2, 10 1L5,1L10 6
1L3,1L4 35 1L6, 1L7,1L8 20

Используются стандартные катушки от KB диапазонов радиоприемников с сердечниками СЦР-1 или 100НН.

Настройка гетеродина сводится к установке диапазона перестройки с учетом того, что его частота в 2 раза ниже рабочей частоты. Конденсаторы контура, при необходимости, следует подобрать по ТКЕ с учетом обеспечения термостабильности. Весь гетеродин, кроме выходного каскада, установленного на основной плате, желательно поместить в массивный металлический экран. В любом случае задающий контур (или сменные контурные катушки) гетеродина должен быть отдельно экранирован. Питание гетеродина должно производиться через дополнительный стабилизатор. Напряжение гетеродина на выходной каскад обязательно подается по экранированному проводу. Выходной каскад гетеродина также заключен в экран вместе с диодным смесителем. Диоды смесителя подбираются по прямому току попарно в каждое плечо. Метод подбора может быть любым, но выполнить его необходимо.

Можно попробовать применить диодные микросборки. Без подбора диодов трудно обеспечить требуемую симметрию моста, тем более, что никаких симметрирующих элементов не предусмотрено. Симметрия гетеродинного напряжения достигается тем, что катушка связи наматывается одновременно двумя скрученными проводами и размещается на ферритовом кольце строго симметрично. Расположение диодов на плате должно быть строго симметричным относительно окружающих элементов и экранов. Такой конструктив обеспечивает требуемую балансировку со стороны гетеродина без дополнительных элементов.

Дальнейшая настройка трансивера не вызывает особых затруднений при наличии ВЧ и НЧ генераторов и осциллографа. ВЧ фазовращатель настраивается на середину SSB участка диапазона. Режимы работы УНЧ устанавливаются просто. На коллекторе первого каскада должно быть +(2,5 -- 3,0) В, а в средней точке выходного каскада +6 В. Правильно выполненный монтаж позволяет запустить приемник сразу. В дальнейшем требуется только выполнить тонкую подстройку по максимуму подавления верхней боковой полосы приема. Для этого желательно иметь ГКЧ. Можно обойтись осциллографом и генератором. С выхода осциллографа (если такого выхода нет, то его нужно сделать самостоятельно) берут пилообразный сигнал амплитудой 1 ... 5 В, который подают на варикап, подключенный к контуру гетеродина через разделительную емкость в несколько сотен пФ. На частотах до нескольких мегагерц вполне подходит на эту роль обыкновенный стабилитрон Д808—Д814 с любой буквой. На вход приемника подают любой немодулированный сигнал с частотой, близкой к середине рабочего диапазона. Эта система работает как ГКЧ. Если на выход УНЧ подключить осциллограф, то можно увидеть выделенную и подавляемую боковые полосы.

Подстройка производится сначала изменением индуктивности ВЧ фазовращателя по максимуму подавления нерабочей полосы, а затем подстроечными резисторами в каждом плече НЧ фазовращателя. Должны быть видны 4 точки бесконечного затухания в подавляемой полосе приема и небольшие горбики между ними. Процедура повторяется несколько раз до достижения наилучших результатов. Далее при помощи ГСС и осциллографа настраивают УМ, предварительно подключив нагрузку — резистор 50 Ом и мощностью 2 Вт. Подав на вход сигнал амплитудой 30—40 мВ на частоте 1,9 МГц, на осциллографе наблюдают выходной сигнал. При наличии искажений подбирают такой минимальный ток выходного каскада, при котором синусоида не имеет искажений, а затем увеличивают его на 10—15 %. Для получения большей мощности потребуется еще один каскад усиления или внешний усилитель, что предпочтительнее. После этого в многодиапазонном трансивере производится проверка работы на остальных диапазонах. Закончив настройку, можно подключить наружную антенну и проверить прием сигналов с эфира.

Конструкция трансивера состоит из 4-х основных модулей: основной платы, гетеродина, полосовых ВЧ фильтров вместе с ВЧ фазовращателями и УМ. Вся конструкция требует хорошей экранировки всех узлов. Основная плата целиком помещена в экран из листовой меди, внутри которого установлены перегородки, образующие для каждого модуля свой экран. Штырями, проходящими сквозь плату, все перегородки соединены с земляной шиной. Все вместе образует жесткую конструкцию, резонансные характеристики которой смещены вверх за пределы звукового диапазона. Для увеличения модуля затухания отсеки с НЧ фазовращателем и ФНЧ дополнительно залиты слоем парафина толщиной 4—5 мм. Выводы деталей делают максимально короткими. Для питания трансивера используется внешний аккумулятор на 12 В (или 3 плоских батарейки). Для работы от сети требуется внешний блок питания со стабилизатором очень хорошего качества. Типовые блоки питания для приемников не годятся, — не обеспечивают требуемый уровень пульсации. При установке силового трансформатора в общий корпус могут быть проблемы с виброизоляцией трансформатора. В любом случае его следует устанавливать в экранированном отсеке и питание подавать через проходные конденсаторы.

Испытания с полуволновым диполем и наклонным лучом L/2, запитанным с конца через согласующий параллельный контур, показали очень хорошие результаты. Для сравнения применялись два трансивера UW3DI -2 и "Радио - 76". Оба трансивера не слышали и половины того, что было слышно на приемник прямого преобразования. Результаты работы на передачу проводились путем сравнения с 10 Вт "Радио - 76". В 1 - 9 районах не замечали особой разницы по силе сигналов, что, вероятно, связано с применением НЧ ограничителя.

Литература
1. В.Т. Поляков, Приемники прямого преобразования для любительской связи, издательство ДОСААФ СССР, М., 1981г.
2. С. Г. Жутяев, Любительская УKB радиостанция. Радио и связь, М., 1981г. Массовая радиобиблиотека. Выпуск № 1037.

А вот собственно схема трансивера

1Часть

2Часть

Честно говоря, схемка на первый взгляд не очень то простая, и даже немного  отпугивает.
Тем не менее по характеристикам стоит опробовать её.

Last edited by kulibin07 (2011-05-01 12:53:37)

Да и еще можно переработать УМ, а именно меж каскадную связь, поставить ШПТ на феррите.

Плюс можно микрофонный усилитель переделать на современную ел.базу, и добавить компрессор на микросхеме.

Не схемотехника та же, только на новых элементах.