Zaloguj
- pasmo: KF 7 MHz (7085…7185 kHz)/40 m,
- pośrednia przemiana częstotliwości,
- odbiór i nadawanie sygnałów modulowanych jednowstęgowo (SSB),
- współpraca z zestawem słuchawkowo-mikrofonowym wyposażonym w przycisk PTT,
- zasilanie: pojedyncze 12 V (DC)/500 mA,
- PCB pasująca do obudowy Z78.
Montaż i uruchomienie
Prototypowy układ zmontowano na płytce laminowanej o wymiarach około 148×79 mm, w której zostały wyfrezowane pola lutownicze.
Do tego celu autor użył wykrojnika zrobionego z dwóch złamanych wierteł 2 mm: prowadzące, czyli to, które jest w uchwycie wiertarki, zostało zaostrzone, a drugie – oddalone o ok. 2 mm – zeszlifowane tak, aby skrawało miedź. Odstęp między nimi powstał poprzez owinięcie obydwu wierteł drutem miedzianym o średnicy ok. 0,7 mm, zwój przy zwoju. Całość owinięto takim samym drutem, a następnie zalano cyną. Jest to najprostszy wykrojnik do wykonania z użyciem szlifierki.
Docelowy układ minitransceivera został zmontowany na profesjonalnie przygotowanej, dwustronnej płytce drukowanej AVT6066 (rysunki 3a i 3b), przystosowanej do dostępnej na rynku, tworzywowej obudowy ABS Z78 (85×154×43 mm). Składa się ona z dwóch części, a łączenie dolnej i górnej pokrywy odbywa się za pomocą czterech wkrętów. Przednia ścianka zawiera dwa otwory przystosowane do przykręcenia potencjometrów: POT 1 z prawej strony (tłumik) i POT2 z lewej (strojenie).
Ścianka tylna zawiera otwory na radiator oraz cztery otwory na gniazda przystosowane do montażu na PCB: antenowe UC1, dwa mini jack (do zestawu multimedialnego: mikrofon elektretowy + słuchawki) i DC/12 V (o takiej średnicy gniazda, aby pasowało do posiadanego zasilacza 12 V).
Orientacyjny szkic rozmieszczenia otworów, które należy wykonać we własnym zakresie w obudowie Z78, jest pokazany na rysunkach 4 i 5.
Uruchomienie urządzenia nie odbiega od standardowych działań wykonywanych podczas uruchamiania podobnych układów tego typu, pod warunkiem niepopełnienia błędu montażowego, bo konsekwencją może być kłopot z wylutowaniem elementów.
Płytka drukowana AVT 6066 jest bardzo dobrej jakości, zawiera duże powierzchnie masy i metalizację otworów. Dwustronny druk może okazać się także wadą, gdyż metalizacja otworów bardzo utrudnia wylutowywanie elementów dobieranych – szczególnie tych, które połączone są z masą. Trzeba trochę wprawy i stacji lutowniczej z dobrym odsysaczem cyny, aby nie zniszczyć niektórych punktów lutowniczych.
Aby montaż elementów elektronicznych nie przysporzył kłopotów, dobrze jest przed wlutowaniem komponentów sprawdzić ich wartości. Wlutowywanie zmierzonych podzespołów zaczynamy od gabarytowo najniższych: rezystory, diody, dławiki, kondensatory, tranzystory…
Pod rezonatory kwarcowe warto położyć podkładki silikonowe lub wycięte z innego materiału izolacyjnego (np. papieru, preszpanu). Aby nie dopuścić do ew. zwarć z ich metalową obudową, można też nie wciskać do oporu rezonatorów (pozostawić niewielki odstęp).
Przed wlutowaniem wskazane jest sprawdzenie rezonatorów pod kątem odchyłek częstotliwości. Warto wybrać z większej liczby dostępnych rezonatorów te, które mają najmniejszą różnicę (z odchyłką mniejszą niż 100 Hz, a w miarę możliwości nawet 50 Hz). Rezonator o najniższej częstotliwości można zastosować do pilota BFO, czyli jako X6. Tę operację można przeprowadzić w zmontowanym układzie generatora z tranzystorem T7, a miernik częstotliwości można dołączać do jednego z uzwojeń wtórnych TR3.
Najwięcej czasu pochłonie wykonanie niezbędnych elementów indukcyjnych. Dobrze jest mieć pod ręką miernik indukcyjności czy choćby przystawkę do multimetru elektronicznego, aby skontrolować indukcyjność uzwojeń cewek oraz dławików. Do wykonania transformatorów i obwodów rezonansowych zostały użyte łatwo dostępne rdzenie toroidalne Amidon (nie muszą być oryginalne, ważne, by miały odpowiednią wartość AL, czyli liczbę zwojów przypadającą na 1 nH): FT37-43 (9,5×4,75×3,3 mm; AL=420; czarny) i T37-2 (9,53×5,21×3,25 mm; AL=4; czerwony). Poszczególne uzwojenia należy wykonać wg opisu zamieszczonego w wykazie elementów.
Na samym początku wskazane jest sprawdzenie (za pomocą częstościomierza) częstotliwości generatorów VXO i BFO poprzez niewielkie pojemności sprzęgające lub poprzez nasłuch na pobliskim odbiorniku HF. Przy prawidłowo dobranych wartościach elementów generatora VXO częstotliwość w lewym skrajnym położeniu potencjometru strojenia będzie zbliżona do 17100 kHz, a w prawym – do 17185 kHz. Zakres przestrajania generatora zależy w największym stopniu od wartości dławika L8 (zwiększenie jego indukcyjności obniża częstotliwość początkową). W miarę potrzeby zakres od dołu można zawęzić poprzez dobranie wartości R27 (na początek można wstawić zworę z drutu).
W każdym przypadku zaleca się, aby najpierw zmontować i uruchomić stronę odbiorczą. Odbiornik powinien ruszyć od razu po włączeniu zasilania i dołączeniu anteny. Najlepiej jest uruchamiać RX w porze dobrej aktywności na 40 m, np. podczas zawodów.
Maksymalne wzmocnienie wzmacniacza m.cz., które ma bardzo duży wpływ na czułość odbiornika, uzyskuje się przy takich wartościach R39 i R41, aby napięcia na kolektorach współpracujących tranzystorów T11 i T12 były zbliżone do 6 V (czyli do połowy napięcia zasilania). Jeżeli napięcie na kolektorze będzie niższe niż 6 V, należy zwiększyć wartość rezystora bazowego (a zmniejszyć przy wyższym napięciu). Podwyższenie poziomu wzmocnienia jest też możliwe poprzez zwiększenie wartości kondensatora C46, np. do 470 nF lub więcej.
Na nieco bardziej skomplikowane wygląda uruchomienie strony nadawczej. Podczas montażu końcowego tranzystora T1 nie należy zapomnieć o przykręceniu jego obudowy do radiatora poprzez podkładkę teflonową lub mikową oraz drugą podkładkę pod śrubę M3 mocującą tranzystor do radiatora. Wskazane jest zastosowanie kondensatorów C1...C4 na wyższe napięcie niż powszechnie stosowane kondensatory ceramiczne na 60 V. Takie właśnie zastosowano w układzie prototypowym i nie stwierdzono problemów, ale przy większej mocy wyjściowej, w niekorzystnych warunkach obciążenia, elementy te mogą ulec przebiciu.
Jak wiadomo, pomiaru wartości prądu spoczynkowego stopnia końcowego można dokonać poprzez pomiar spadku napięcia na rezystorach R1 i R2, a potem wyznaczyć natężenie prądu korzystając z prawa Ohma. Podobną operację w stosunku do drivera można przeprowadzić mierząc spadek napięcia na rezystorze R6.
Ważne jest, by na początku (bez użycia mikrofonu) suwak PR1 był w skrajnym położeniu w pobliżu masy. Poprzez stopniowe zwiększanie napięcia na bramce T1 do około 3,6 V doprowadzamy do stanu, w którym napięcie na rezystorach R1 i R2 dojdzie do wartości około 40...60 mV (co odpowiada wartości prądu 80...120 mA).
W stopniu końcowym nie było konieczności stosowania odsprzężenia C7-R3, bo układ pracował bez podwzbudzeń (na wszelki wypadek pozostał ten dwójnik na płytce, jest widoczny na schemacie).
Sprawdzenie mocy nadajnika może ułatwić „rozrównoważenie” modulatora i podanie sygnału fali nośnej. W tym celu wystarczy doprowadzić do diod D5 i D6 napięcie zasilania poprzez rezystor rzędu 10 kΩ. Oprócz sprawdzenia czy strojenia nadajnika sposób ten jest często wykorzystywany do pracy telegrafią (np. po użyciu klucza do przerywania zasilania).
Na jakość modulacji ma wpływ poziom sygnału m.cz. z mikrofonu (w zależności od zastosowanego egzemplarza wkładki elektretowej oraz wartości rezystora R34 (10...22 kΩ) zasilającego wkładkę. Optymalne napięcie DC na mikrofonie powinno wynosić około 6 V, co odpowiada połowie napięcia zasilania.
Duży wpływ na jakość sygnału nadawanego i odbieranego ma też właściwe ustawienie fali nośnej z generatora BFO na zboczu charakterystyki filtru kwarcowego (poprzez zmianę wartości indukcyjności dławika L5). Właściwą regulację może zapewnić cewka z wkręcanym rdzeniem ferrytowym, np. około 60 zwojów drutu DNE0,2 na korpusie 6 mm.
Jakość sygnału nadawanego można obserwować na oscyloskopie (lub lepiej na analizatorze widma) albo zweryfikować ją najprościej, czyli metodą na słuch za pomocą odbiornika przy obciążeniu gniazda antenowego rezystorem 50 Ω, np. poprzez 2 rezystory po 100 Ω/2 W połączone równolegle.
Nadajnik można uruchamiać z miernikiem mocy w.cz. lub z użyciem sztucznego obciążenia 50 Ω w połączeniu np. z sondą w.cz. czy oscyloskopem.
Jedną z czynności, którą trzeba będzie wykonać podczas uruchamiania nadajnika, jest ustawienie prądu spoczynkowego tranzystora T1 (potencjometrem PR1) oraz zrównoważenie modulatora na minimum fali nośnej (potencjometrem PR2). Jest to dość precyzyjna regulacja, dlatego łatwiej jest ustawić te parametry za pośrednictwem wielozwojowych potencjometrów montażowych, choć ostatecznie można też wykorzystać standardowe elementy. Dopiero po upewnieniu się, że sygnał wyjściowy SSB ma dobrą jakość, można dołączyć antenę na pasmo 40 m i wyjść w eter.
Korespondenci nie mieli zastrzeżeń do stabilności częstotliwości oraz większych uwag co do jakości sygnału nadajnika. Oczywiście przydałaby się większa moc nadawania oraz możliwość lepszego dostrajania (np. za pomocą potencjometru wieloobrotowego; zastosowanie zwykłego potencjometru wynikało z oszczędności).
Pomimo niedogodności związanych także z brakiem skali, urządzenie warte jest wykonania w prezentowanej wersji „kieszonkowej”, bardzo wygodnej do zabrania w teren.
Testy transceivera potwierdziły, że odbiornik – choć nie zawiera automatycznej regulacji wzmocnienia – stanowi dość mocną stronę tej konstrukcji. Odbiornik jest czuły, sygnał o poziomie 0,5 μV jest dobrze odbierany w słuchawkach, wystarczająca okazuje się też jego selektywność. Dźwięk jest bardzo przyjemny i nie zawiera niepożądanych produktów mieszania, czyli tzw. ptaszków.
Nadajnik w oryginalnej wersji został uruchomiony bez problemów i nie zauważono przypadku wzbudzania się układu.
Wytłumienie fali nośnej bez potencjometru (zamiast PR2 zastosowano początkowo zworę z drutu) wynosiło około 30 dB, pomimo kilkupunktowego doboru diod modulatora oraz bardzo starannego nawinięcia transformatora różnicowego. Pomógł wstawiony potem pomiędzy diody D3 i D4, wieloobrotowy potencjometr montażowy. Po regulacji wytłumienie fali nośnej wzrosło do 40 dB, co – według literatury – jest wartością maksymalną, jaką można otrzymać w układzie modulatora dwudiodowego.
Nadajnik nie zapewnia co prawda sygnału SSB bardzo dobrej jakości, ale uznać go można za zadowalający jak na tak proste, wakacyjne urządzenie. Dużą zaletą tej konstrukcji, oprócz prostoty, jest stabilny generator XVO oraz liniowa praca stopnia końcowego, który pozwala na uzyskanie bez specjalnych kłopotów około 4 W mocy wyjściowej na obciążeniu 50 Ω, przy zasilaniu 13,8 V (w zakresie 11...12 V spada ona do około 2 W). Nie było także większych zastrzeżeń co do jakości modulacji.
Możliwości zmian i usprawnień
W urządzeniu będą pracowały z powodzeniem również inne posiadane bipolarne tranzystory przewlekane n-p-n w obudowach TO-92 np. 2N2222 czy 2N3904. Ważne jest, by miały częstotliwość graniczną ponad 100 MHz i niezbyt duże wzmocnienie. Tranzystory BC547 mają wzmocnienie od około 80 do 800 i dlatego najbardziej odpowiednie będą te z literą B, których współczynnik β wynosi około 220.
Także w stopniu mocy można zastosować inne tranzystory MOSFET w obudowach TO-220 z serii IRF, np. IRF510 czy IRF530 (wymagającego napięcia na bramce mniejszego niż około 2,6 V).
Ważne jest chłodzenie tranzystora końcowego. Nie musi być tutaj zastosowany radiator DY-AM/3, czerniony z gwintowanym otworem M3, jak podano w opisie. W układzie z powodzeniem sprawdzi się np. radiator A22139 (30×20×32 mm), ale należy wywiercić otwór montażowy pod tranzystor. Ostatecznie może być to nawet wygięty odcinek płaskownika aluminiowego o grubości ok. 2 mm.
Przewidziane zastosowanie pętli sprzężenia napięciowego między bazą i kolektorem co prawda obniża wzmocnienie, ale może być niezbędne w przypadku wzbudzeń z rzeczywistą anteną (rezystor 0,5...1 kΩ i kondensator 100 nF, połączone w szereg); warto sprawdzić, czy jest to konieczne, bo w układzie modelowym nie było potrzeby użycia takiego dwójnika i moc wyjściowa nieco wzrosła.
W driverze zamiast BS170 można zastosować tranzystor bipolarny 2N3866 (z doświadczenia wynika, że pracuje lepiej niż 2N2219 – wykazuje charakterystykę liniową i daje około 20 dB wzmocnienia). Wzmocnienie można regulować, dobierając rezystor w sprzężeniu w emiterze – 4,7 Ω. Układ pobierał około 35...40 mA prądu z zasilacza, więc na tranzystor można nałożyć mały radiator cylindryczny, np. typu „helikopter”.
W urządzeniu można zastosować inne wartości rezonatorów kwarcowych, które zapewnią pokrycie wymaganego zakresu pasma amatorskiego. Niektórzy Czytelnicy zapewne będą chętni, by przystosować TRX-a do pracy w paśmie 80 m i dobiorą rezonatory, aby osiągnąć pokrycie najbardziej „uczęszczanego” wycinka SSB, czyli 3,70...3,75 MHz.
Można wyliczyć w programie komputerowym potrzebne wartości pojemności filtru drabinkowego, w zależności od zadanej częstotliwości, szerokości filtru i jego charakterystyki oraz impedancji we/wy, aby uzyskać najbardziej optymalną charakterystykę filtru.
Warto zwrócić uwagę, że pomiędzy potencjometrami POT1 i POT2 jest miejsce na typowy wyświetlacz częstotliwości. Można to wolne miejsce na przedniej ściance zagospodarować także do zamocowania podwójnego przełącznika, który zastąpi funkcję przekaźnika RLA lub wstawić przełącznik PTT zamiast powszechnie stosowanego przycisku o tej funkcji, znajdującego się na mikrofonie.
Nieodłącznym elementem transceivera jest antena. Do pracy w paśmie 40 m można użyć popularnego dipola 2×10 m lub innej anteny zasilanej kablem koncentrycznym. Jednak nie pomoże nawet najlepsza antena, jeżeli w danym momencie nie będzie dobrej propagacji. Trzeba pamiętać, że pasmo 40 m (7,0...7,2 MHz) jest często nazywane pasmem europejskim, a jego warunki propagacyjne zależą między innymi od pory roku. W ciągu dnia, koło południa, można usłyszeć stacje polskie, głównie w okresie letnim, gdy brakuje propagacji w paśmie 80 m. Ranem w zimie słychać wiele stacji zamorskich z kierunku zachodniego, a wieczorami – zamorskie z kierunku wschodniego. Obserwuje się wyraźną poprawę propagacji w strefie półmroku, a około północy słychać łączności DX-owe. Jak widać, nie ma pewnej propagacji (podobnie jest z pogodą), ale to właśnie cały urok radioamatorstwa.
Warto dodać, że skonstruowane urządzenie we współpracy z anteną EFHW (End-Fed Horizontal Wires) przyniosło konstruktorowi wiele zadowolenia. Sprawdziły się autorskie rozwiązania, głównie VXO (stabilny i szeroki zakres pracy) i dwukierunkowy mieszacz tranzystorowy w połączeniu z filtrem pasmowym. Cały układ TRX-a okazał się dość prosty w uruchomieniu i nadaje się w sam raz dla początkującego radioamatora, dla którego konstruowanie nie sprowadza się wyłącznie do wlutowania elementów.
Przydatność urządzenia została potwierdzona podczas łączności z krótkofalowcami, między innymi przez Jerzego SQ7JHM, który jako pierwszy po autorze odwzorował z powodzeniem opisany transceiver (TNX).
Udanych eksperymentów i wielu DX-ów!
Andrzej Janeczek SP5AHT
sp5aht@swiataradio.pl
