рис.1
Для организации оперативной связи коротковолновики обычно используют носимые УКВ ЧМ радиостанции, работающие в диапазоне 2 метра. Развитие этого вида связи в стране сдерживается тем, что стоимость таких радиостанций заводского изготовления относительно высока. А самостоятельно изготовить их "с нуля" под силу далеко не каждому радиолюбителю.
Между тем в продаже есть недорогие (особенно бывшие в употреблении) носимые УКВ ЧМ Си-Би радиостанции, которые можно легко переделать в радиостанции диапазона 2 метра, добавив к ним трансвертер. В этом номере журнала мы предлагаем вниманию читателей миниатюрный трансвертер 144/27 МГц для носимых радиостанций, а "на подходе" у нас - описание аналогичного трансвертера для базовой станции.
Трансвертер - это приставка к приемопередатчику (трансиверу), которая переносит принимаемые и передаваемые им сигналы в новую полосу частот. Они широко применяются в радиолюбительской практике уже много лет, в частности, для линейного переноса сигналов любительской KB радиостанции на диапазон 2 метра (обычно в вариантах 144/28 или 144/21 МГц). Появление доступных Си-Би ЧМ радиостанций и развитие сети любительских УКВ ЧМ радиостанций предопределили создание ЧМ трансвертеров 144/27 МГц.
Трансвертер, о котором пойдет речь в этой статье, практически можно использовать с любой портативной радиостанций Си-Би диапазона с выходной мощностью около 1 Вт, но лучше всего - с радиостанциями, имеющими расширенный диапазон рабочих частот (до десяти сеток), а также индикацию частоты настройки и возможность перехода из "нулей" в "пятерки" (например, "Dragon SY-101+").
В предлагаемом трансвертере нет электромагнитных реле, которые обычно применяют в подобных устройствах для перехода из режима приема в режим передачи. Это позволило упростить его схему, уменьшить габариты и энергопотребление.
Чувствительность приемного тракта "трансвертер-радиостанция" - не хуже 0,5 мкВ. При подаче сигнала от Си-Би радиостанции мощностью 0.7...1 Вт выходная мощность трансвертера в диапазоне 2 метра будет около 1,5 Вт. Для портативной радиостанции такой уровень выходной мощности оптимален, поскольку возможности ее источника питания ограничены. Потребляемый трансвертером ток при приеме лежит в пределах 15... 18 мА, а при передаче зависит от установленной выходной мощности. Трансвертер собран в корпусе размерами 18х53х78 мм и размещен на задней стенке портативной Си-Би радиостанции. Включают его между антенной и радиостанцией, как показано на рис.1. С радиостанцией он соединен коротким отрезком (8 см) коаксиального кабеля с ВЧ вилкой на конце.
Схема трансвертера показана на рис.2. Выход Си-Би радиостанции в положении переключателя SA1 "11 м" подключен к антенне диапазона 2 метра, которая используется в Си-Би диапазоне с удлиняющей катушкой L15.
При переводе переключателя SA1 в положение "2 м" на трансвертер подается питающее напряжение, и он активизируется по входу и выходу. При приеме сигнал с антенны через контуры L14C28 и L13C27, настроенные на центральную частоту диапазона 2 метра, поступает на УВЧ (транзисторы VT6, VT7) с коэффициентом усиления 20...25 дБ. Он выбран относительно высоким, чтобы скомпенсировать потери в пассивном смесителе. Диоды VD3, VD4 защищают вход УВЧ от перегрузки сигналом усилителя мощности передающего тракта трансвертера. С выхода УВЧ сигнал поступает на полосовой фильтр L5,L6C7-C9, а с него - на пассивный смеситель, выполненный на транзисторах VT1, VT2. Нагрузка смесителя - контур L2C1C2, настроенный на центральную частоту рабочего диапазона Си-Би радиостанции. На нее он поступает с катушки связи L1.
На затворы транзисторов смесителя VT1 и VT2 подается ВЧ напряжение гетеродина, выполненного на транзисторе VT3. Частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором.
При передаче сигнал с выхода Си-Би радиостанции через контур L2C1C2 поступает на смеситель, где преобразуется в сигнал диапазона 2 метра. Выделенный полосовым фильтром L5L6C7- С9 сигнал с части витков катушки L6 поступает на двухкаскадный усилитель мощности (транзисторы VT4, VT5). Для уменьшения связи между выходом и входом УВЧ приемного тракта и устранения возможности его самовозбуждения транзистор VT5 работает без начального смещения, а на VT4 смещение поступает только при появлении сигнала в передающем тракте. Выходной сигнал Си-Би радиостанции выпрямляется диодом VD1 и через стабилизатор напряжения на диоде VD2 подается в цепь базы транзистора VT4, переводя его в режим работы класса В. При необходимости индицировать режим передачи последовательно с резистором R6 можно включить светодиод HL1 с рабочим напряжением не более 2 В.
Практически все детали трансвертера размещены на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой показан на рис.3. Вторая сторона платы оставлена металлизированной и соединена тонкой фольгой по контуру с общим проводом первой стороны. Переключатель SA1 и гнездо XS1 устанавливают непосредственно на плату. Для уменьшения габаритов устройства теплоотводящие винты транзисторов VT1, VT2, VT4 аккуратно спилены у самого основания, а у транзистора VT5 винт укорочен до размеров, позволяющих разместить его в корпусе трансвертера.
Детали размещают со стороны печатных проводников, при этом их выводы делают минимально возможной длины. Транзисторы смесителя располагают друг над другом в "два этажа", а их затворы припаивают непосредственно к контактной площадке. Остальные выводы соединяют со схемой проводниками минимальной длины. Катушку L15 устанавливают над гнездом XS1.
Габариты платы позволяют применить детали следующих типов: подстроечные конденсаторы - КТ4-25, постоянные - К10-17в и К10-42 (желательно бескорпусные), КМ, КД с выводами, укороченными до минимальной длины. Резисторы - МЛТ, Р1 -4, С2-33. Применив малогабаритные детали - резисторы Р1-12 (РН1-12) и конденсаторы КТ4-27 (подстроечные), К10-17в (бескорпусные), можно уменьшить габариты трансвертера в 1,5...2 раза, но плату придется переработать.
Гнездо XS1 - любое ВЧ малогабаритное с достаточной механической прочностью, чтобы к нему можно было подсоединять штыревую антенну. Переключатель SA1 - малогабаритный, желательно высокочастотный, на два положения и три направления. Транзисторы VT1, VT2 заменимы на КП905Б; VT3, VT6 - на КТ363А; VT7 - на КТ399А; VT4, VT5 - на эквивалентные других типов, но при этом придется подобрать параметры согласующих элементов.
Кварцевый резонатор должен быть обязательно гармониковый, причем желательно, чтобы он работал не более чем на пятой гармонике (иначе гетеродин может работать неустойчиво). Частоту резонатора следует выбирать исходя из диапазона частот радиостанции и участка диапазона 2 метра, в котором разрешена ЧМ радиосвязь. Чтобы перекрыть весь этот участок, частота резонатора может лежать в пределах от Fв2;- Fв11 до Fн2- Fн11, где Fн2 и Fв2 - нижняя и верхняя частоты ЧМ участка
диапазона 2 метра, a Fн1 и Fв11 - нижняя и верхняя частоты рабочего диапазона Си-Би радиостанции. Для радиостанции "Dragon SY-101+" частота кварцевого резонатора может лежать в пределах от 116,145 до 119,340 МГц. Если перекрывать не весь ЧМ участок диапазона 2 метра, то частоты резонатора могут выходить за указанные пределы. Частоту резонатора желательно выбрать кратной 10,100, а еще лучше и 1000 кГц - это облегчит отсчет частоты в диапазоне 2 метра.
Катушки индуктивности L1, L2, L4, L5 и L15 намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 5,8 мм без подстроечников, остальные катушки бескаркасные. L1, L2 наматывают вдвое сложенным проводом ПЭВ-2 0,2 мм виток к витку и они содержат по 8 витков, L5 содержит 3,5 витка провода ПЭВ-2 0,41 мм, L4 намотана вдвое сложенным ПЭВ-2 0,2 мм и содержит два витка, которые соединяют в соответствии со схемой и размещают вплотную к L5 со стороны вывода, соединенного с общим проводом. Катушка L15 содержит 30...50 витков провода ПЭВ-2 0,2 мм. Бескаркасные катушки L3, L6, L8 и L13 содержат по 3,5 витка провода ПЭВ-2 0,41 мм на оправке диаметром 5,8 мм, L11 и L12-по 2,5 витка, L14-4,5 витка. Отводы у катушек: L3 - от 1,5 витка, L6 - от 0,5 витка, L13 - от 1 витка. Дроссели L7 и L10 намотаны проводом ПЭВ-2 0,21 мм на оправке диаметром 3 мм и содержат по 25 витков. Обмотка дросселя L9 намотана непосредственно на резисторе R9 проводом ПЭВ-2 0,1 и содержит 30 витков.
Налаживание начинают с настройки УВЧ по постоянному току. Для этого подбором резистора R14 устанавливают на коллекторе транзистора VT6 напряжение в пределах 4,5...5 В. Затем предварительно настраивают входные контуры УВЧ на центральную частоту диапазона 2 метра и подбором конденсатора С 19 устанавливают максимальное усиление УВЧ на этой частоте. После предварительной настройки все катушки (и некоторые детали) следует надежно зафиксировать эпоксидным клеем.
Подстройкой конденсаторов С3 и С6 добиваются устойчивой генерации гетеродина. При этом ВЧ напряжение на затворах транзисторов смесителя должно быть 5...6 В. Этими же конденсаторами в небольших пределах (несколько кГц) можно изменять частоту генерации.
Подав с генератора сигнал частотой 145 МГц на катушку L4, конденсаторами С7 и С9 настраивают фильтр на эту частоту по максимуму ВЧ напряжения на базе транзистора VT4.
Затем на выход трансвертера подключают нагрузку 50 Ом. На его вход подают с Си-Би радиостанции сигнал мощностью 1 Вт, и через резистивный делитель 1:10 контролируют широкополосным осциллографом выходное напряжение. Подстроечными конденсаторами С7, С9, С15 и С16 добиваются "чистого" сигнала с амплитудой 10...12 В. Контролируя частоту выходного напряжения, подстройкой конденсаторов С3 и С6 изменяют частоту гетеродина, чтобы получить расчетное значение частоты выходного сигнала.
После этого проводят окончательную настройку УВЧ на слух в режиме приема. Подстраивая конденсаторы С27 и С28, добиваются максимальной чувствительности.
Трансвертер на передачу устойчиво работал со штыревой антенной длиной 35...40 см и с выносной антенной, питаемой по кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом. Контролируя напряженность поля при передаче, подбирают оптимальную длину штыревой антенны.
Если в распоряжении радиолюбителя нет кварцевых резонаторов, обеспечивающих на пятой гармонике необходимую частоту гетеродина, то его можно выполнить на более распространенных резонаторах, применив умножение частоты. Схема такого гетеродина показана на рис.4 (нумерация элементов продолжена с рис.2). На транзисторе VT8 собран задающий генератор (его частота должна быть в два раза меньше расчетной), работающий на третьей или пятой гармонике кварцевого резонатора, а на транзисторах VT9, VT10 - балансный удвоитель частоты. Этот генератор работает устойчиво и обеспечивает большее напряжение на затворах полевых транзисторов, а значит, меньшее затухание в смесителе. Катушки L16, L17 выполнены на каркасе диаметром 5,8 мм с подстроечником из карбонильного железа (диаметр 4 мм). Они содержат по 7 витков провода ПЭВ-2 0,21 мм. L17 намотана сложенным вдвое проводом вплотную к L16.
Налаживание схемы сводится к получению устойчивой генерации и установке ее частоты подстроечником катушки L16. Конденсатором С3 настраивают контур L3C3 на максимум сигнала второй гармоники. ВЧ напряжение на этом контуре (7...8 В) устанавливают подбором резистора R18. При этом ток, потребляемый генератором и удвоителем, не должен превышать 10... 15 мА. Плату придется несколько изменить, но место для установки на ней новых деталей есть.
Радио 8-99, с. 70-72
Описание этого трансвертера (см. "Радио", 1999, № 8, с. 70-72) вызвало большой интерес у читателей журнала. В их письмах наиболее часто встречается вопрос: "Можно ли данный трансвертер использовать с другими типами радиостанций и как при этом изменятся его параметры?" Вот что сообщили нам авторы этой разработки.
"Каких-либо принципиальных ограничений на работу ЧМ трансвертера с разными типами Си-Би радиостанций нет.
Он может работать как с многоканальными, так и с одноканальными радиостанциями типа "Урал-Р" и аналогичными.
Одно из условий его нормальной работы - выходная мощность используемой радиостанции должна быть в пределах 0,8...1,5 Вт. При большей мощности будут перегреваться полевые транзисторы, а при меньшей - выходная мощность трансвертера может заметно снизиться.
Второе условие касается питающего напряжения. Оно должно находиться в пределах 7...12 В. При этом выходная мощность изменяется от 0,7 до 2 Вт. При меньшем напряжении плохо работают транзисторы передающего канала (надо применять специальные низковольтные), а при большем может сильно разогреваться выходной транзистор, так как у него нет эффективного теплоотвода.
Чувствительность приемного тракта трансвертер-радиостанция от напряжения питания зависит очень слабо".
Дополнительно сообщаем, что описание ЧМ трансвертера на 144/27 МГц для базовой радиостанции готовится к печати, и будет опубликовано в начале следующего года.
Радио 12/2000.