Ламповый трансивер прямого преобразования. Трансивер прямого преобразования с балансным смесителем на активных элементах Лучший трансивер прямого преобразования
(«Приятель-3»)
Приёмник прямого преобразования с балансным смесителем на микросхеме 235ПС1(174ПС1 и т.п), нагруженным на согласующий трансформатор от отслужившего своё радиоприёмника, показал весьма приличное качество работы, высокую чувствительность, а т.к. входной контур слабо нагружен, т.е. имеет высокую добротность, то и весьма высокую избирательность.
Имеется смысл собрать трансивер прямого преобразования, используя данный вариант приёмной части.
Начинается никем, и мной, не любимая работа- сверлить отверстия, «шуршать» напильником, пилить ножовкой по металлу...
Поцарапался, это у «практикующего» радиолюбителя бывает: свёрла, полотна ножовок по металлу и пр. иногда ломаются, при этом…. см. на фото. «Конструкторское» мышление в данном случае - посчитать количество разъёмов: 2 антенна и корпус, 2- для ключа, 2- для подключения телефонов и разъём подключения питания. Если у вас хватило терпения всё это выполнить, считайте что почти 50% QRP/p трансивера вы собрали!
Т.е. обязательно какое-то устройство соберёте!
Поставил кнопку, которая может использоваться, при необходимости, как телеграфный ключ. Светодиод, для индикации питания и гетеродин, в гетеродине применён КТ306. Но, вне всяких сомнений, можно применить любой другой подходящий транзистор.
Прикрутил КТ610Б, подарок друзей, нужно применить. КТ603 и т.п. вполне подойдёт для
этой цели, нет никакой необходимости применять именно КТ610Б. Вариантов очень много.
Схема передающей части. Собственно, некоторое время назад в одном из сообщений эту схему и собранный передатчик я демонстрировал. Для трансивера собрал аналогичный передатчик, потребовалась незначительная доработка:
В цепь антенны внесена цепочка из встречно- параллельных диодов, назначение которых исключить шунтирование П-контуром входных цепей приёмника. Незначительная потеря мощности передатчика существенной роли не играет. При желании, можно предусмотреть отдельный антенный вход приёмника, или коммутирование антенны.
Параллельно разъёму для подключения ключа подключена кнопка, для возможного использования кнопки вместо ключа.
Передатчик завершён. Потребовалось 2-3 выходных дня, я подразумеваю, что занимался я передатчиком трансивера без ущерба для других занятий и обязанностей.
Настроил П-контур на диполь 75 ом. Проверил форму сигнала на антенном выходе:
Данные П-контура изменяются в очень широких пределах, в зависимости от типа антенны. В моём случае: на катушке диаметром 12 мм намотано 25- 28 витков, конденсаторы около 500-1000пф на «горячем» конце и 2000- 3600 пф на антенном выводе. Но, эти данные только для ориентировки. Лучше всего иметь- бы переменные конденсаторы, соответствующей ёмкости, или согласующее устройство. Но, для «очной встречи- теста» это будет излишне сложным устройством, не совсем соответствующим полушутливому «духу» этого мероприятия. С П-контуром, настроенным на 75 ом, синусоида на антенном выходе не имеет искажений при нагрузке, примерно от 30 до 100 ом, при дальнейшем рассогласовании, форма сигнала уже не синусоидальная, т.е. искажённая. На диполь передатчик строится отлично.
Данные конденсаторов «трёхточки» КГ, тоже разные, в зависимости от активности кварца и др., 43пф +180пф, но, тоже данные чисто для ориентировки.
Примечание - лампочка реально светится куда скромнее, это на фото так получилось.
Передатчик собран, далее, после сборки приёмной части, вероятно предстоит испытать это устройство в реальных условиях- в лесу. Аналогичный передатчик и аналогичный, планируемому, приёмник испытаны и показали себя очень хорошо. Особого смысла и нет, но уж очень интересное мероприятие- практическая проверка трансивера в лесу…
Значительная часть трансивера прямого преобразования собрана…. (Пинцетом замкнуты клеммы ключа)
Перехожу к сборке приёмника: установлена катушка для входного контура, подстроечный конденсатор, стабилитрон, для питания микросхемы.
УНЧ собран.
(За транзисторы TNX Александру UA 9 LAK / UN 7! ).
В отличие от ранее мной применявшихся схем, в выходном каскаде добавил НЧ дроссель, последовательно с резистором 3.6ком, для лучшего усиления НЧ. Схема, вообще- то рассчитана на подключение в цепь коллектора выходного транзистора высокоомных телефонов, которые в настоящее время дефицитны. Можно применить эммитерный повторитель, при желании. Налаживание усилителя несложное- подбором R3 и R4 установить на коллекторе выходного транзистора напряжение равное половине питающего напряжения. При питании 12 вольт у меня установлено напряжение на коллекторе 6 вольт.
Дефицитные (их повыбрасывали, за ненадобностью), устаревшие НЧ транзисторы применены сознательно: у них низкая граничная частота усиления и наводки гетеродина они усиливать не будут, т.е. снижения усиления, по этой причине не будет.
Кратенько повторюсь. Допустим, ваш усилитель НЧ имеет усиление 40000. Это только при усилении сигналов малого уровня. Подав на вход 1 вольт, 40000 вольт на выходе вы не получите!
Т.е коэффициент усиления УНЧ для сигналов большого уровня резко снижается. Да и в справочниках, иногда указывается: «Коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала» (Например: «Полупроводниковые приборы: транзисторы», Энергоатомиздат, Москва 1983г. стр. 109: МП104,МП105, МП106, МП114,МП115, МП116).
Практика полностью это подтвердила. Полевые испытания «Приятеля-2» показали, что при приближении к антенне передатчика сигнал в телефонах, практически, не возрастал. А при приближении совсем вплотную, приёмник просто «затыкался».
Попавший на вход УНЧ сигнал гетеродина, при применении в УНЧ высокочастотных транзисторов, будет успешно усиливаться, соответственно снижая усиление.
А сигнал наводок очень легко может достичь уровня десятков микровольт, значит, и чувствительность приёмника будет существенно снижена.
Т.е. применение ВЧ транзисторов в УНЧ смысла не имеет и чревато возможным ухудшением работы приёмника прямого преобразования.
Современные конденсаторы в УНЧ ППП могут генерировать, поэтому, как ни удивительно, лучше применять старые МБМ и т.п. «ленточные» конденсаторы, не потребуется выявлять генерирующий конденсатор, заменять его на другой, который тоже может загенерировать. Я предпочитаю поставить конденсатор устаревшей марки МБМ, гарантия, что УНЧ будет прекрасно работать. (Хотя, из 5 проверенных современных конденсаторов один всё-таки не загенерировал. Но, вдруг, он в жаркую погоду таки загенерирует….?)
Согласующий трансформатор встроен… Обратите внимание, что УНЧ, даже на таких раритетных транзисторах, занимает не столь и много места. LM-386,с «обвязкой», т.е. с электролитическими конденсаторами и резисторами, согласно моего опыта её применения (за микросхемы TNX Владимиру DL 7 PGA !), занимает примерно столько же места, может чуть меньше, но несущественно. Этот УНЧ очень экономичен.
Как я сообщал, налаживания данный вариант приёмной части не требует никакого, просто на гетеродинный вход микросхемы нужно подать напряжение гетеродина сотни милливольт, причём эта величина весьма некритична, пределы величины этого напряжения нужно посмотреть в справочнике по применённой микросхеме. Но, никакого кропотливого подбора величины напряжения (лично мне необходимость кропотливого подбора напряжения для смесителя ППП абсолютно не нравится ) не потребуется. Приёмник работает сразу. Вам предстоит лишь подобрать отводы для подключения антенны и микросхемы1/4… 1/8 часть витков катушки, из моего опыта, подходит для подключения входа микросхемы и антенны- полноразмерного диполя. Чувствительность этого приёмника лучше 1мкв и на 80-метровом диапазоне его чувствительность, при подключении полноразмерной антенны явно избыточна. Но, подбором отводов подключения антенны и микросхемы, чувствительность можно установить оптимальной величины. Причём, при подключении антенны и микросхемы к отводам от катушки, нагрузка на контур уменьшается, что повышает избирательность и динамику аппарата.
При изготовлении подобного ТПП на любой другой диапазон, можно реализовать его высокую чувствительность полностью. Для изменения диапазона требуется немного усилий: заменить кварц и 2 катушки- входную приёмника и катушку в П-контуре.
Трансивер собран полностью. Налаживания не потребовалось никакого.
Собирал я это устройство чуть больше 1.5 месяцев, в свободное время, разумеется, без ущерба для других занятий и обязанностей.
73! С уважением, UA1CEG, Александров Юрий, деревня Гарболово, Всеволожского района, Ленинградской области. LO-23,KP50FI.
Сайт: UA1CEG.narod.ru
В процессе эксплуатации блока питания возникли некоторые проблемы, во-первых, пропало высокое напряжение, во-вторых появился весьма ощутимый фон, а стабилизированное низкое напряжение (-12в) немного ушло за рамки. Возникла потребность в ремонте блока, а так как блок питания был собран почти 30 лет назад, а некоторые детали, из которых он собран и того старше, то возникла идея не только отремонтировать его, но и провести некоторую модернизацию.
Мне не очень понравилось то, что провода идущие из блока питания жестко "привязаны" к блоку. Сетевой провод, с висевшим на нем выключателем - вообще требовал срочной замены. Но разместить разъемы и выключатель внутри блока - не было никакой возможности.
Во-первых, внутри достаточно плотный монтаж, что не только затрудняет размещение внутри корпуса еще чего-либо, но и делает блок очень сложным, в смысле ремонта. Во-вторых, корпус блока питания также не
позволяет разместить на нем необходимые разъемы так, чтобы это было удобно не только в эксплуатации, но и для монтажа и возможного ремонта в дальнейшем. Поэтому было принято решение сделать дополнительную плату, и разместить ее снаружи корпуса. Конечно, это немного ухудшило внешний вид блока, да и габариты его стали больше почти на 5 см в длину. Зато появилась возможность использовать в качестве сетевого - стандартный компьютерный кабель и разместить нормальный выключатель. Кабель питания также теперь можно отсоединить от блока питания, так как на нем теперь распаян разъем DB-15M, а на вспомогательной плате ответная часть разъема DB-15F.
Дополнительно в блоке питания установлен еще один микропереключатель, что дало возможность вывести с педали отдельный, независимый провод, что позволяет использовать блок при необходимости как обычную "педаль", либо дополнительно коммутировать еще какое-либо оборудование, например переключать антенны при переходе на передачу или управлять "помощником".
Но обо всем по порядку.
Первое, что было сделано - это был немного изменена коммутация выводов трансформатора, а на самом трансформаторе заменена внешняя изоляция с истрепавшейся местами бумажной на лакотканевую.
Блок высоковольтных выпрямителей остался таким как он есть, единственное что там было изменено - заменены неисправные резисторы и вместо одиночного переключателя-кнопки (КМ1-1) установлен двойной переключатель-кнопка (КМ2-1), что и позволило вывести независимую "педаль".
Плата коммутации решено было убрать совсем, так как после установки разъема DB-15F в ней уже, в общем-то, не было острой необходимости, да и эта плата лишь усложняла монтаж и сильно затрудняла ремонт блока питания в случае необходимости.
Блок стабилизаторов был переработан полностью, а именно была разведена новая печатная плата, частично использованы современные компоненты. В частности, взамен высохших габаритных электролитов установлены современные, громоздкие КЦ-405 заменены на диоды типа 1N4007, а коммутаторные лампы заменены на один яркий белый светодиод (предполагалось изначально поставить три светодиода, и под три светодиода была разведена плата, но как оказалось для подсветки педали и одного вполне достаточно).
И, конечно же, все соединительные провода (а в блоке использовались в основном медные одножильные) заменены на провод МГТФ.
Фото в сборе:
В целом, я старался максимально сохранить блок питания в его первозданном виде, на сколько это было возможно и не заменял детали, если в этом не было серьезной необходимости. В настоящий момент блок питания находится в полностью рабочем состоянии, хотя и выглядеть стал немного иначе. Но ведь вопрос стоял так: либо он остается полуработающим музейным экпонатом, либо получит вторую жизнь...
Идея лампового трансивера была позаимствована из зарубежного журнала. В журнале английского QRP клуба SPRAT № 67 была опубликована схема лампового приемника прямого преобразования. Собрав и убедившись в отличной работоспособности, я переделал этот приемник в трансивер. Он настолько несложен в настройке, что собрать его может даже начинающий радиолюбитель из «барахла», которое обычно всегда есть под рукой.
Работа лампового трансивера прямого преобразования
Усилитель высокой частоты собран на лампе Л1. С него через контур L4 L5 C9 сигнал подается на смеситель, выполненный на лампе Л4. С этого смесителя сигнал низкой частоты через фильтр C18 R11 C19 поступает на УНЧ, выполненный на Л7. Усиление ВЧ и НЧ можно регулировать с помощью потенциометров R5 и R16.
Гетеродин трансивера
Гетеродинсобран по схеме индуктивной трехточки на лампе Л2. Контур L3 C3 C2 настроен на частоту вдвое ниже рабочей, вторая гармоника выделяется на контуре L6 C7.
Драйвер трансивера
Драйвер на лампе Л5 усиливает сигнал гетеродина до величины, необходимой для раскачки выходного каскада на лампе Л6 до 10 ватт.
Трансивер работает полу дуплексом, т.е. для перехода в режим передачи достаточно только нажать на ключ. При этом катоды ламп Л5 и Л6 заземляются по постоянному току через геркон Г1, который также заземлит антенну приемника.
Настройка трансивера
Правильно собранный из исправных деталей трансивер наладки не требует. Необходимо лишь установить частоты контуров с помощью ГИРа или каким-либо другим способом. При возбуждении УВЧ подбирают резистор R4. При недостаточном усилении УНЧ параллельно R19 подключают электролитический конденсатор емкостью 5 — 10 мкф. Если вы будете работать на нескольких диапазонах, то конденсатор С* подбирают так,чтобы не было заметной разницы в чувствительности при переходе с одного диапазона на другой.
В этом трансивере не используется специальной цепи смещения частоты при RX/TX. Такое смещение происходит автоматически из-за разности емкостей включенной и отключенной лампы Л5. В моем варианте смещение RX/TX было 200 — 300 Гц на 160 и 80 метров и почти 1000 Гц и более на 28 МГц.
Детали трансивера
В качестве лампы Л1 можно использовать 6Ж2П, 6Ж38П, 6Ж9П, 6Ж8. Лучшая лампа для гетеродина — 6Ж2П. Но с худшими результатами работают и 6Ж1П, 6Ж38, 6Ж9П, 6Ж7, 6Ж8. Вместо Л3 можно использовать любой другой ламповый или полупроводниковый стабилитрон на напряжение 100 — 150 В. Лучшая лампа для смесителя Л4 — 6Н2П, но можно применить и 6Н1П, 6Н14П, 6Н15П. В качестве лампы Л6 можно использовать 6П9. Можно использовать и мощные тетроды без антидинатронной сетки, переключая антенну в режиме RX/TX с помощью реле. В усилителе низкой частоты (Л7) будет хорошо работать 6Н1П.
1 — Катушки выполнены на резисторах МЛТ-2 сопротивлением выше 100 кОм, намотка по всей длине;
2 — Катушки выполнены на резисторах ВС-2 сопротивлением выше 100 кОм;
* — Вверху — количество витков, внизу — длина намотки в мм;
L1 намотана поверх L2, L4 — поверх L5;
L1 и L4 составляют около 30 % витков от соответственно L2 и L5;
Используемый геркон был длиной 30 мм и диаметром 3,5 мм. На нем было намотано 300 витков провода ПЭЛ-0,1.
Если ваша антенна не постоянна, то постоянные конденсаторы С31 и С32 необходимо заменить переменными. Габариты трансивера в этом случае возрастут. Все блокировочные конденсаторы были типа СГМ. Контурные и переходные конденсаторы типа КТ. Конденсаторы С28, С29, С30 типа МБМ.
Конструкция трансивера
Трансивер был собран на шасси, изготовленном из двухстороннего стеклотекстолита размерами 200 х 240 х 40 мм. Пространственное положение деталей совпадало с их положением на схеме. Съемные катушки индуктивности, выполненные на цоколях от радиоламп октальной серии, позволяли довольно таки оперативно менять диапазон. Монтаж радиоэлементов был выполнен навесным способом.
При замене С31, С32 переменными конденсаторами, установке измерительного прибора в цепь анода лампы Л6, размеры трансивера увеличатся, но работать станет удобнее.
Предупреждения при работе с трансивером
При смене диапазонных катушек не забудьте отключить анодное напряжение от трансивера!
С распространением сети интернет, радиолюбительство, как ни жаль, как то постепенно стало угасать. Куда подевалась армия радиохулиганов, легионы «охотников на лис» с пеленгаторами и прочие их коллеги… Канули, остались крохи. Отсутствует массовая агитация на государственном уровне и вообще, изменилась система ценностей - молодые люди, чаще предпочитают выбирать себе другие развлечения. Конечно, азбука Морзе, в нынешний цифровой век используется не часто и радиосвязь в ее исходном виде все более теряет свои позиции. Однако радиолюбительство как хобби, это помесь этакой романтики странствий с изрядными навыками и знаниями. И возможность мозгами поскрипеть, и руки приложить, и душе порадоваться.
И всё же братьев я не посрамил,
но воплотил их сил соединенье:
я, как моряк, стихию бороздил
и, как игрок, молился о везенье.
М. К. Щербаков «Песня пажа»
Однако к делу. Итак.
При выборе конструкции для повторения, было несколько требований, вытекающих из моих начальных знаний в области конструирования ВЧ аппаратуры – максимально подробное описание, особенно в смысле настройки, отсутствие необходимости в специальных ВЧ измерительных приборах, доступная элементная база. Выбор пал на трансивер прямого преобразования Виктора Тимофеевича Полякова.
Трансивер – связная аппаратура, радиостанция. Приемник и передатчик в одном флаконе, причём часть каскадов у них общая.
SSB трансивер начального уровня, однодиапазонный, на диапазон 160м, прямое преобразование, ламповый выходной каскад, мощностью 5 Вт. Есть встроенное согласующее устройство для работы с антеннами различных волновых сопротивлений.
SSB - однополосная модуляция (Амплитудная модуляция с одной боковой полосой, от английского Single-sideband modulation, SSB) - разновидность амплитудной модуляции (AM), широко применяемая в приемо-передающей аппаратуре для эффективного использования спектра канала и мощности передающей радиоаппаратуры.
Принцип прямого преобразования для получения однополосного сигнала, позволяет кроме прочего, обойтись без специфических радиоэлементов присущих супергетеродинной схеме – электромеханических или кварцевых фильтров. Диапазон 160м, на который рассчитан трансивер, несложно изменить на диапазон 80м или 40м перенастроив колебательные контура. Выходной каскад на радиолампе, не содержит дорогих и редких ВЧ транзисторов, не привередлив к нагрузке и не склонен к самовозбуждению.
Взглянем на принципиальную схему устройства.
Подробный анализ схемы можно найти в книге автора , там же есть авторская печатная плата, компоновка трансивера и эскиз корпуса.
По сравнению с авторской конструкцией, в свое исполнение были внесены следующие изменения. Прежде всего - компоновка.
Вариант трансивера рассчитанный для работы на самом низкочастотном любительском диапазоне, вполне допускает «низкочастотную» компоновку. В собственном исполнении, были использованы решения, более применимы для ВЧ аппаратуры, в частности – каждый логически законченный узел, был расположен в отдельном экранированном модуле. Кроме прочего, это позволяет значительно проще совершенствовать устройство. Ну и воодушевляла возможность несложной перенастройки на 80, или даже 40м диапазоны. Там такая компоновка будет более уместна.
Тумблер «Прием-передача», заменен несколькими реле. Отчасти из-за желания управлять этими режимами с выносной кнопки на подошвочке микрофона, отчасти более правильной разводкой сигнальных цепей – их теперь не требовалось тащить издалека к тумблеру на передней панели (каждое реле находилось на месте переключения).
В конструкцию трансивера введен вереньер с большим замедлением и , это позволяет существенно удобнее настраиваться на нужную станцию.
Что было использовано.
Инструменты.
Паяльник с принадлежностями, инструмент для радиомонтажа и мелкий слесарный. Ножницы по металлу. Простой столярный инструмент. Пользовался фрезерной машинкой. Пригодились вытяжные заклепки со специальными клещами для их установки. Нечто для сверления, в том числе и отверстий на печатной плате (~0,8мм), можно изловчиться одним шуруповертом – платки специфические, отверстий немного. Гравер с принадлежностями, пистолет для термоклея. Хорошо если есть под рукой компьютер с принтером.
Материалы.
Кроме радиоэлементов - монтажный провод, оцинкованная сталь, кусочек органического стекла, фольгированный материал и химикаты для изготовления печатных плат, сопутствующие мелочи. Нетолстая фанера для корпуса, мелкие гвоздики, столярный клей, много шкурки, краска, лак. Чуток монтажной пены, нетолстый плотный пенопласт – «Пеноплэкс» толщиной 20мм - для термоизоляции некоторых каскадов.
Прежде всего, в Автокаде, была прорисована компоновка, как всего аппарата, так и каждого модуля.
Были изготовлены сами модули – печатные платы, «гнушечки» корпусов модулей из оцинкованной стали. Собраны платы, намотаны и установлены контурные катушки, платы впаяны в индивидуальные кожухи-экраны.
Конденсатор переменной емкости для гетеродина – с удаленной каждой второй пластиной. Пришлось разбирать и отпаивать блоки статора, потом все ставить на место.
Из 8 мм фанеры изготовлен корпус, после подгонки проемов и отверстий, коробка ошкурена и покрыта двумя слоями серой краски. Изнутри коробка отделана той же оцинкованной сталью и начата окончательная установка элементов, и модулей.
Галетный переключатель и переменный конденсатор согласующего устройства расположены около антенного разъема, это позволяет максимально укоротить соединяющие провода. Для управления ими с передней панели, применены удлинители их валов из 6мм резьбовой шпильки и соединительных гаек со стопорами.
Ось вереньера настройки изготовлена из вала от разбитого струйного принтера, на этой же оси был подтормаживающий узел, который тоже пригодился. Проточка удерживающая тросик вереньера сделана при помощи гравера.
Специальный шкив, сам тросик и обеспечивающая натяг пружинка, взяты от лампового радиоприемника.
Ручка настройки сделана из двух больших шестеренок от того же принтера. Пространство между ними заполнено термоклеем.
Стенки модуля гетеродина отделаны слоем монтажной пены, это позволяет уменьшить «уход частоты» из за нагрева при настройке на станцию.
Модуль телефонного и микрофонного усилителя вынесены на заднюю стенку корпуса, для его (модуля) защиты от механических повреждений, на боковых стенках корпуса сделаны выпуски.
Настройка гетеродина трансивера. Для нее была изготовлена простейшая ВЧ приставка к мультиметру, позволяющая оценивать уровень ВЧ напряжения, например .
Первоначально, решено было изменить схему выходного каскада передатчика на полупроводниковую, с питанием от тех же 12 В. На фото выше, не до конца собран именно он – миллиамперметр на больший ток, дополнительная обмотка на катушке П-контура, только низковольтное питание.
Схема изменений. Выходная мощность около 0,5 Вт.
В дальнейшем, решено было все же вернуться к оригиналу. Пришлось заменить миллиамперметр на более чувствительный, добавить недостающие элементы, изменить блок питания.
Модуль усилителя мощности, теплоизолирован от остальных элементов конструкции, так как является источником большого количества тепла. Организована его естественная вентиляция – сделано поле отверстий в подвал корпуса и на крышке над модулем.
Подвал корпуса, также содержит ряд блоков и модулей.
Схема трансивера имеет простейшие решения отдельных узлов и не блистает характеристиками, однако, существует целый ряд улучшений и доработок, направленных как на улучшение ТТХ, так и на повышение удобства при работе. Это введение переключения боковых полос сигнала, автоматической регулировки усиления, введение телеграфного режима при передаче. Подавление нерабочей боковой полосы, можно также, несколько увеличить, уменьшив разброс характеристик диодов смесителя, например, применив вместо диодов V14…V17 диодную сборку КДС 523В. Улучшение отдельных узлов может быть выполнено по схемам из . Стоит также обратить внимание на решения . Примененная компоновка позволяет делать это вполне удобно.
Литература.
1. В.Т.ПОЛЯКОВ. ТРАНСИВЕРЫ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Издательство ДОСААФ СССР. 1984 г.
2. Схема приставки к мультиметру для измерения ВЧ.
3. Дылда Сергей Григорьевич. Малосигнальный тракт SSB TRX’a прямого преобразования на диапазон 80м
