QRP ТРАНСИВЕР
Игорь ГРИГОРОВ (RK3ZK)
Данный трансивер был разработан для работы в эфире в туристических походах, но его можно использовать и как стационарный на QRP радиостанции. Особенность этого аппарата - пониженное напряжение питания, позволяющее использовать вместо традиционного аккумулятора два гальванических элемента.
Для питания практически всех каскадов QRP трансивера достаточно источника питания напряжением в несколько вольт. Исключение составляет усилитель мощности передатчика, получить от которого приемлемую выходную мощность и хороший КПД можно лишь при напряжениях 10 В и выше. В предлагаемом QRP трансивере это противоречие решено введением в конструкцию преобразователя напряжения 3/12 В, что позволило использовать для его питания два гальванических элемента. Испытания аппарата показали, что комплект из двух элементов типа R20 позволяет работать в эфире в течение 5-7 дней по 2-4 часа. Работоспособность трансивера сохранялась при снижении напряжения питания до 2,2 В.
Трансивер предназначен для работы телеграфом на любительских диапазонах 160 и 80 метров. Он выполнен по схеме прямого преобразования частоты. Чувствительность приемного тракта при соотношении сигнал/шум 10 дБ - не хуже 2 мкВ. Мощность, отдаваемая передатчиком в нагрузку сопротивлением 50 Ом, не менее 0,5 Вт. Ток, потребляемый трансивером в режиме приема, не превышает 200 мА, а в режиме передачи - 800 мА. Габариты аппарата - 245х110х140 мм, а масса - около 1,5 кг
Структурная схема трансивера, совмещенная со схемой межблочных соединений, показана на рис. 1. Он состоит из пяти блоков А1-А5. Гнездо XS1 используют для подключения проволочных антенн, а высокочастотный разъем XW1 - антенн с питанием по коаксиальному кабелю, а также для работы с внешним усилителем мощности. Последовательный контур L1, С1 позволяет согласовать выход передатчика с антеннами, имеющими входное сопротивление от 15 Ом до 1 кОм. Диодный мост VD1-VD4, резистор R1 и измерительный прибор РА1 образуют ВЧ миллиамперметр, контролирующий ток в антенне в режиме передачи.
Принципиальная схема блока А1 показана на рис. 2. В режиме приема сигнал с антенны через контакты переключателя SA1.1 (см. рис.1) и вывод 1 этого блока поступает на двухконтурный полосовой фильтр 1L1, С1.1,C3,1L2, C1.2, перестраиваемый в полосе частот 1,5...4 МГц. Затем через истоковый повторитель на транзисторе 1VT1 сигнал поступает на кольцевой смеситель (1Т1, 1Т2, 1VD1- 1VD4). Через вывод 3 блока на смеситель из блока А4 подается напряжение гетеродина.
Сигнал звуковой частоты после смесителя выделяет фильтр нижних частот 1С11, 1L4, 1С12 с частотой среза около 3 кГц. Через вывод 6 он поступает в блок А2. Питание (+3 В) на истоковый повторитель подается через вывод 7. На транзисторе 1VT2 выполнен резонансный усилитель-удвоитель сигнала гетеродина. Контур 1L3, 1С1.3 в диапазоне 160 метров настроен на основную частоту гетеродина, а в диапазоне 80 метров - на его вторую гармонику. С коллектора 1VT2 сигнал поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе 1VT3, а с него, через вывод 5, на блок драйвера-усилителя мощности А4. Каскады на транзисторах 1VT2 и 1VT3 питают напряжением +12 В через вывод 4. Размещение этих каскадов на одной плате с входными каскадами приемного тракта обусловлено тем, что и те и другие перестраиваются по частоте одним блоком КПЕ (1C1).
В блоке А2 (рис. 3) находятся усилитель низкой частоты, ключ выбора „боковой полосы" при передаче и генератор самоконтроля телеграфного сигнала. В качестве УНЧ применена плата от аудиоплеера типа „ARTECH-WM15-EQ", который дополнен выходным трансформатором 2Т1. Трансформатор позволил снизить потребляемый усилителем ток и ограничить его частотную характеристику. При напряжении питания +2...3 В усилитель обеспечивает выходную мощность, достаточную для небольшой динамической головки или головных телефонов с сопротивлением 16 Ом. Регулятор громкости плеера изъят из платы и заменен на переменный резистор (см. R5 на рис. 1), который вынесен на переднюю панель трансивера. С блоком А2 (выводы 7, 8, 9) он соединен проводами, заключенными в экранирующую оплетку.
На транзисторе 2VT1 выполнен инвертор, который используется для управления сдвигом частоты гетеродина в режиме передачи (сдвиг вверх или вниз). В трансиверах прямого преобразования, принимающих одновременно обе боковых полосы, в определенных ситуациях это может оказаться полезным. Напряжение, управляющее сдвигом частоты гетеродина, поступает в блок гетеродина (A3) либо с шины питания передающих каскадов (т.е. при переходе на передачу), либо через инвертор на транзисторе 2VT1 с вывода 3. Выбор варианта работы производят переключателем SA3 (см. рис. 1).
Так как в режиме передачи приемный тракт отключен (снимается напряжение питания +3 В с вывода 7 блока А1 и вывода 5 блока А2), в трансивере применена схема самоконтроля телеграфного сигнала с помощью генератора звуковой частоты - мультивибратора на транзисторах 2VT2, 2VT3. Сигнал генератора с частотой около 1 кГц через эмиттерный повторитель на транзисторе 2VT4 подается в первичную обмотку трансформатора УНЧ. Напряжение питания на генератор поступает через вывод 4 из блока А4 только при нажатии на телеграфный ключ.
Схема ГПД (блок A3) показана на рис. 4. Задающий генератор собран по схеме емкостной „трехточки" на транзисторе ГТ313Б (3VT1). Именно этот тип германиевых транзисторов при напряжении питания +2 В позволил получить наилучшую стабильность частоты и наименее искаженную форму выходного сигнала. Частотозадающий контур образован катушкой 3L1 и конденсаторами ЗС1, ЗС2, ЗС5, ЗС6. Генератор вырабатывает ВЧ напряжение частотой 1750...1850 кГц для диапазона 80 метров и 1830... 1930 кГц для диапазона 160 метров. Транзистор 3VT4 - усилитель сигнала гетеродина. Стабилизатор напряжения питания гетеродина выполнен на элементах3R13, ЗС10, 3VD1-3VD3.
Переключение поддиапазонов генератора осуществляют переключателем SA5 (см. рис. 1). При переходе на диапазон 80 метров на вывод 1 блока A3 поступит напряжение +3 В, транзистор 3VT2 откроется и подключит к частотозадающему контуру дополнительный конденсатор 3С4. Частота гетеродина понизится. Ключ на транзисторе 3VT3 подключает конденсатор 3С7, смещая частоту ГПД в режиме передачи. Как уже отмечалось, управляющий сигнал поступает через вывод 2 с блока А2 (вывод 3). На диапазоне 160 метров смещение составляет 400 Гц, а на диапазоне 80 метров - 800 Гц. Это вполне приемлемо при работе телеграфом.
При смене диапазона необходимо, разумеется, перестроить и конденсатор С1 (по уровню сигнала принимаемых станций или по максимуму отдачи выходного каскада). Напряжение гетеродина через вывод 3 блока подается в блок А1 (вывод 2), где оно усиливается или удваивается (см. выше) и далее на вывод 2 блока А4.
Схема блока А4 приведена на рис. 5. Транзисторы 4VT2, 4VT3 усиливают сигнал гетеродина до уровня, достаточного для работы кольцевого смесителя приемника и раскачки выходного каскада трансивера на транзисторе 4VT4. В коллектор транзистора 4VT4 включен согласующий трансформатор 4Т1. Питание на выходной каскад передатчика подается через ключ на транзисторе 4VT1 только при манипуляции. Ключ подключают к выводу 6 этого блока.
Преобразователь напряжения 3/12 В (блок А5) выполнен по схеме двухтактного генератора с трансформаторной связью. Его схема показана на рис. 6.
В трансивере применены постоянные резисторы типа МЛТ. Переменный резистор R5 (см. рис. 1) - типа СП-1 (зависимость В). Постоянные конденсаторы - КМ (в ГПД), КД, КЛС, К10-17, оксидные конденсаторы - К50-35, К53-14. Переменный конденсатор 1С1 в блоке А1 - стандартный трехсекционный КПЕ-3 от радиоприемника „Мелодия-104" или от ламповых приемников типа „Ригонда". Конденсатор настройки ЗС1 в ГПД изготовлен из подстроечного конденсатора с воздушной изоляцией КПВ-50. Конденсатор С1 - КПЕ-2 (2х12...495 пФ), у которого обе секции включены параллельно. Катушки индуктивности в блоках А1 и A3 намотаны виток к витку проводом ПЭВ-2 0,35 на каркасах диаметром 6 и высотой 20 мм. Число витков - 22. Катушки имеют подстроечники диаметром 2,8 мм из феррита проницаемостью 600 (используются в контурах ПЧ транзисторных приемников). Катушка индуктивности L1 выходного каскада содержит 34 витка провода ПЭВ-2 0,5. Она намотана на каркасе диаметром 20 мм. Длина намотки - 24 мм. В качестве катушки ФНЧ 1 L4 (блокА1) использована магнитная головка плеера.
Трансформаторы смесителя намотаны проводом ПЭВ-2 0,12 на кольцевых ферритовых магнитопроводах (600НН) типоразмера К10х6х5 мм. Число витков - 3х25. Трансформатор 4Т1 усилителя мощности намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе 2000НМ типоразмера К17,5х8,2х5 мм. Число витков - 2х10, провод ПЭЛШО 0,31. Трансформатор 2Т1 в УНЧ - выходной от транзисторного приемника "Альпинист".
Трансформатор преобразователя напряжения намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе (2000НМ) типоразмера К17,5х8,2х5 мм. Первичная обмотка содержит 2х12 витков провода ПЭВ-2 0,18, вторичная - 48+10+48 витков провода ПЭВ-2 0,3. Вторичная обмотка расположена поверх первичной равномерно по периметру кольца.
Большинство деталей трансивера размещено на пяти платах из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Размеры плат: А1 - 100х90 мм, А2 - 200Х40 мм, A3 - 80Х70 мм, А4 - 95х35 мм, A5 - 60х40 мм. Фольга с одной стороны плат сохранена в качестве экрана. Монтаж выполнен на второй стороне на пятачках фольги, которые прорезают по месту установки деталей. Конечно, возможна сборка трансивера и на единой плате. Блок ГПД A3 заключен в экран, также спаянный из фольгированного стеклотекстолита. Транзистор 3VT4 снабжен алюминиевым радиатором размерами 20х20х4 мм. Транзисторы преобразователя 5VT1, 5VT2 также имеют небольшие радиаторы - медные пластинки размерами 15х15х5 мм.
Трансивер собран в корпусе из фольгированного стеклотекстолита. Примерное расположение блоков в трансивере показано на рис. 7. При использовании миниатюрных переключателей, малогабаритных переменных конденсаторов размеры и вес трансивера можно существенно уменьшить.
При работе в полевых условиях на диапазоне 80 метров удавались связи на расстояние до 500 км, а на диапазоне 160 метров были проведены связи до 300 км. Работа велась на проволочную антенну длиной 41 м. Трансивер показал себя достаточно надежным аппаратом, сохранявшим стабильность частоты и выходную мощность при разряде батарей питания.
Проводились эксперименты по питанию трансивера от двух аккумуляторов типа НКГЦ-1,5. При постоянной подзарядке аккумуляторов небольшой солнечной батареей, выдающей максимальный ток 40 мА, работа была возможна до 14 дней от одной полной зарядки аккумуляторов по 3-4 ч в день.
Радио 12-2000, с.54-56.