Трансивер "CONTEST"

Журнал "Радио", номер 3, 1999г.
Автор: В. Рубцов (UN7BV), г. Астана, Казахстан

    Имя Владимира Рубцова (UN7BV) - инженера, художника, в прошлом летчика, командира экипажа - хорошо знакомо читателям "КВ журнала", где он начал публиковаться с1993 г. Все свободное время Владимир отдает конструированию любительской связной аппаратуры, работе в эфире. Он автор более десятка журнальных публикаций, книги "Радиолюбительская приемопередающая аппаратура UN7BV". Сегодня мы представляем одну из его последних разработок - трансивер "CONTEST".

    У радиолюбителей, занимающихся конструированием любительских приемопередающих устройств, при выборе схемы построения аппарата, в частности его промежуточной частоты, наряду с традиционными факторами, определяющими этот выбор, появились и не совсем ординарные. К ним относятся стоимость радиодеталей, распространенность тех или иных из них в странах СНГ и возможность их приобрести или, вообще, возможность (учитывая цену) купить хороший импортный аппарат и, таким образом, решить указанную проблему.

    В предлагаемом вниманию читателей трансивере "CONTEST" применена ПЧ 10,7 МГц. Ее использование в аппарате, предназначенном для работы на всех любительских диапазонах, включая WARC, не оптимально (по сравнению, например, с ПЧ 5,5 МГц) из-за наличия пораженных точек в диапазонах 14 и 21 МГц и сложности построения ГПД. Однако распространенность в странах СНГ кварцевых фильтров на частоту 10,7 МГц, их невысокая цена явились серьезным аргументом в пользу сделанного выбора. Указанные выше "минусы" при использовании такой ПЧ удалось устранить в трансивере применением соответствующих схемных решений, а именно: выбором частоты ГПД выше ПЧ в названных диапазонах с последующим "переворотом" боковой полосы в тракте ПЧ.

    Основные технические характеристики трансивера:
    - диапазоны - 1,8; 3,5; 7, 10, 14, 18, 21, 24, 28, 28,5; 29 МГц;
    - промежуточная частота - 10,7 МГц;
    - чувствительность при отношении сигнал/шум, равном 3:1, - не хуже 0,5 мкВ;
    - селективность по соседнему каналу при расстройке на +20 и -20 кГц - не менее 70 дБ;
    - динамический диапазон по "забитию" - 105 дБ;
    - полоса пропускания в режимах SSB и CW - соответственно 2,4 и 0,8 кГц;
    - диапазон регулирования АРУ (при изменении выходного напряжения не более чем на 6 дБ) - не менее 100 дБ;
    - номинальная выходная мощность усилителя ЗЧ - 2 Вт;
    - нестабильность частоты ГПД в интервале температур 0...+30° С - не более 10 Гц/°С;
    - выходная мощность передающего тракта во всех диапазонах - 10 Вт;
    - пределы регулирования скорости передачи электронного ключа в режиме CW - 40...270 знаков в минуту;
    - время удержания в режиме передачи при использовании VOX - 0,2 с;
    - питание - от сети переменного тока напряжением 220 В, от источника постоянного тока напряжением 20...30 В (12 В только для работы в режиме приема);
    - габариты - 292(237(100 мм;
    - масса - 6 кг.

    Структурная схема трансивера, совмещенная со схемой соединений узлов, изображена на рис. 1, принципиальные схемы узлов - на рис. 2-17. Аппарат представляет собой супергетеродин с одной фиксированной промежуточной частотой и реверсивными трактами усиления. Рабочие напряжения +12 В (RX) и +12 В (TX) снимаются с катодов диодов VD68 и VD69 (рис. 1) соответственно. Реле К11, К12, К16 и К17 используются для перевода трансивера из режима приема в режим передачи и наоборот. Лампа накаливания HL2 со светофильтром голубого цвета предназначена для индикации включения трансивера и подсветки шкалы Sметра PA1, лампа HL1 со светофильтром красного цвета сигнализирует о переводе аппарата в режим передачи.

    Реле К13, К14 и выключатель SB2 ("УП") обеспечивают переключение кварцевого фильтра в режим узкой полосы, кнопочным переключателем SB4 ("CW") трансивер переводят в телеграфный режим, а SB5 ("VOX") - в телефонный режим голосового управления.

    Кнопка SB6 ("RX")используется в режиме приема. Если она не нажата (т. е. находится в положении, показанном на рис. 1), то возможна работа на передачу SSB с применением тангенты SA6 (служит для перевода трансивера в режим передачи во всех режимах, если не нажата SB6). Если же кнопка нажата, то трансивер также находится в режиме приема, работа на передачу с использованием тангенты в режиме SSB невозможна, однако можно работать телеграфом через систему VOX с использованием тонального генератора электронного телеграфного ключа.

    Кнопкой SB7 "Настр." ("Настройка") трансивер переводят в режим настройки. При этом он переключается в режим TX (без нажатия тангенты), одновременно включается телеграфный гетеродин в режим постоянного излучения. Из головки громкоговорителя BA1 слышен тональный сигнал частотой около 1 кГц. Кнопка SB8 служит для перевода трансивера в режим передачи без использования тангенты, при этом возможна работа как телеграфом, так и SSB.

    Режим расстройки включают кнопкой SB1, частоту изменяют переменным резистором R203. Контакты реле К17.1 используются для управления дополнительным усилителем мощности, К17.2 - для формирования рабочих напряжений +12 В (RX) и +12 В (TX), контакты реле К15.2 и К15.3 - для управления реверсивным УПЧ. Выключатель SB9 служит для отключения системы АРУ. Переменным резистором R204 регулируют уровень самопрослушивания тонального генератора в режиме CW, резистором R201 - усиление на передачу.

    В режиме приема сигнал РЧ с антенного гнезда XW1 (рис. 1) через КСВметр (рис. 2, выводы 40, 41) поступает на П-контур L16 (рис. 3, вывод 52), затем через вывод 6, контакты реле К11.1, конденсатор С55 и секцию SA1.3 переключателя диапазонов (рис. 4) - на контур L8С63 и далее усиливается двунаправленным (реверсивным) каскадом на транзисторах VT7, VT8. В рассматриваемом режиме РЧ сигнал проходит в направлении от L8 к С67 через транзистор VT8, в режиме передачи - от С67 к L8 через транзистор VT7. Перевод каскада из режима RX в режим TX осуществляется подачей напряжения +12 В на выводы 10 (RX) и 9 (TX). При этом транзистор VT8 включен по схеме с общим истоком, а VT7 - с общей базой. В результате входные/выходные сопротивления каскадов в обоих режимах оказываются высокими со стороны контура L8С63 и низкими со стороны конденсатора С67 и следующего за ним диодного балансного смесителя, что благоприятно сказывается на согласовании входных/выходных сопротивлений смежных каскадов.

    Соединение эмиттера транзистора VT7 через дроссель L9 и резистор R33 с истоком VT8 способствует закрыванию нерабочего транзистора VT7 в режиме RX из-за подачи на него небольшого положительного напряжения с истока работающего в этом режиме VT8. В режиме передачи процесс закрывания происходит в обратном порядке. На второй затвор VT8 в режиме RX подается напряжение АРУ, а в режиме TX - закрывающее напряжение отрицательной полярности.

    Со стока транзистора VT8 усиленный сигнал РЧ через конденсатор С67 поступает на двойной мостовой балансный смеситель (рис. 5). В его состав входят два диодных моста (VD18-VD21 и VD22-VD25), трансформаторы Т3, Т4 и резисторы R40, R41. Наличие последних позволяет реализовать переключательный режим диодов при относительно высоком напряжении гетеродина (эффективное значение 4 В) и ограничить ток через диоды при открывающей полуволне напряжения предельно допустимыми значениями.

    Описываемый узел является одним из вариантов смесителя высокого уровня, способного обеспечить большой динамический диапазон за счет высокого напряжения гетеродина, а также высокий уровень подавления входных сигналов. К положительным качествам такого смесителя относятся также хорошая развязка входных и гетеродинных цепей и его реверсивность, т. е. способность работать при разных направлениях прохождения сигнала. Сигнал ГПД подается на одну из обмоток трансформатора Т3 (вывод 20), а сигнал РЧ - через вывод 26 и конденсатор С100 - в точку соединения двух обмоток трансформатора T4. Сигнал ПЧ 10,7 МГц в режиме приема снимается с его третьей обмотки, которая вместе с конденсатором С102 образует фильтр предварительной селекции ПЧ.

    С этого фильтра через конденсатор С101 сигнал ПЧ поступает на вход двунаправленного усилителя, выполненного на транзисторах VT9-VT11. В режиме приема (прохождение сигнала от конденсатора С101 к С103) работает каскодный усилитель на транзисторах VT9 и VT10 (первый включен по схеме с общим истоком, второй - по схеме с общей базой), в режиме передачи (прохождение сигнала от С103 к С101) - один транзистор VT11. Такое схемное решение позволяет получить необходимое усиление сигнала ПЧ в обоих режимах (RX и TX). В первом случае на второй затвор транзистора VT9 подается управляющее напряжение либо от системы АРУ, либо с резистора R131 (через каскад на транзисторе VT26) с целью регулировки усиления по ПЧ. В режиме ТХ на этот затвор VT9 через резистор R202 поступает закрывающее напряжение отрицательной полярности, вырабатываемое генератором на транзисторах VT41, VT42, расположенным в цифровой шкале. Это же закрывающее напряжение подается на второй затвор VT11 в режиме RX. В режиме передачи на него поступает напряжение регулировки усиления (DSB) с резистора R201 (см. рис. 1).

    Сигнал ПЧ, выделенный фильтром L11C106 (рис. 5), через катушку связи L12 и конденсатор С103 (с вывода 21) поступает на восьмикристальный лестничный фильтр (рис. 6,а, вывод 17). В режиме SSB (контакты К13.1, К14.1 разомкнуты) его полоса пропускания равна 2,4 кГц, в режиме CW (контакты замкнуты) - 0,8 кГц. Резисторы R38, R39 служат для устранения эффекта "колокольчика".

    В качестве основного элемента селекции можно применить кварцевые фильтры, выполненные и по другим схемам, изображенным на рис. 6: например, лестничный шестикристальный с полосой пропускания 2,5 кГц (рис. 6,б), мостовой четырехкристальный (рис. 6,в) или восьмикристальный (рис. 6,г). В двух последних фильтрах могут быть применены кварцевые резонаторы и на другую (близкую к 10,7 МГц) частоту, однако должны соблюдаться следующие условия: частоты всех верхних (по схеме) резонаторов должны быть одинаковыми и отличаться от частот нижних (также одинаковых) на 2...3 кГц.

    С выхода кварцевого фильтра (вывод 19) напряжение ПЧ подается на затвор полевого транзистора VT12 (рис. 5), входящего в состав двунаправленного усилителя (VT12, VT13). Этот каскад работает аналогично описанному выше (в обоих режимах) и отличается от него только отсутствием третьего (биполярного) транзистора. Выделенный фильтром L13C114 сигнал ПЧ через катушку связи L14 поступает на второй балансный диодный смеситель кольцевого типа (VD26-VD30), также используемый в обоих режимах (RX и TX).

    Сигнал частотой 10,7 МГц с опорного гетеродина, выполненного на транзисторе VT30 (рис. 7), подведен к смесителю через вывод 24 и элементы C122, R63, R61, R64. Балансируют его подстроечным резистором R63 (грубо) и подбором емкости конденсатора С121.

    С выхода смесителя напряжение ЗЧ, отфильтрованное фильтром С123R65C124, через конденсатор С126 и вывод 30 поступает на вход (вывод 32) каскодного предварительного усилителя ЗЧ, выполненного на транзисторах VT14, VT15 (рис. 8). Каскад хорошо согласуется с выходным сопротивлением балансного смесителя и входным сопротивлением усилителя мощности ЗЧ, обеспечивая при этом достаточно большое усиление.