Влад Жигалов R2DNN

Обычно  простые  телеграфные  трансиверы  питаются  напряжением  9…12  В.

«Пикси» и «Микро-80», с мощностью 300…500 мВт, могут питаться от «Кроны», а

те, что работают одним ваттом и больше, требуют 12-вольтового аккумулятора. А

можно ли сделать QRP трансивер с низким напряжением питания, например, от

одного литий-ионного аккумулятора, и чтобы этот трансивер кто-то ещё и слышал?

Оказывается, да. И в данной статье описывается такая конструкция для частоты

7030 кГц с выходной мощностью 0,8 Вт при напряжении питания 4 В.

Основой  послужила  схема  передатчика  для  маяка,  в  котором  три  полевых

транзистора  BS170  работали  параллельно  и  обеспечивали  от  5-вольтового

питания  мощность  1,5…2  Вт.  Как  в  типичных  пикси-подобных  схемах,  такой

выходной каскад хорошо работает и как смеситель приёмника. Остаётся добавить

ФНЧ и УНЧ.

Схема. Получившаяся схема показана на рис. 1. Гетеродин на VT1 работает по

схеме емкостной трехточки с кварцевой стабилизацией частоты. Колебательный

контур образован катушкой L1 и конденсаторами C1-C2-C3, причём в контур входит

также входная емкость полевых транзисторов VT2-VT4, подключенных через C3. 

Перестройка  частоты  гетеродина  выполняется  емкостью  C4  в  цепи  кварца,  а

индуктивность L2 и параллельное включение двух кварцев расширяют диапазон

настройки.  При  применении  китайских  кварцев-лодочек  на  7030  кГц  диапазон

перестройки получается от 7028 до 7032 кГц.

Три полевых транзистора (VT2-VT4) управляются сигналом гетеродина, причём на

их  затвор  подано  постоянное  напряжение  смещения  через  R3  (напряжение

питания), а сигнал гетеродина с амплитудой примерно 4 В открывает и закрывает

транзисторы (напряжение на затворах от -2 В до +6 В, рис. 2).

Широкополосный  трансформатор  L3  преобразует  низкое  сопротивление

модулятора на полевых транзисторах в сопротивление 50 Ом в выходной цепи C6-

C7-L4, настроенной на частоту 7030 кГц и подключенной к антенне.

Полевые  транзисторы  могли  быть  включенными  просто  параллельно,  и

широкополосный трансформатор тоже мог быть упрощен до двух обмоток, но в

этом случае увеличился бы ток из гетеродина в антенну в режиме приёма через

емкость затвор-канал полевых транзисторов. Большой паразитный ток в антенне

приводит  к  интермодуляционным  помехам,  которые  проявляются  в  городских

условиях обычно как фон 50 Гц при приёме, который не устранить экранировкой

конструкции:  излученный  антенной  сигнал  модулируется  окружающими

проводящими конструкциями, затем эта смесь принимается приёмником. Поэтому

была применена схема с первичной катушкой, состоящей из двух частей [1]: при

приеме емкостный ток из затворов в каналы проходит через две части первичной

обмотки  в  разных  направлениях,  взаимно  компенсируясь.  Не  совсем  очевидная

коммутация полевых транзисторов, показанная на схеме – плод экспериментов и

подгонок по минимуму излучения в антенну при приёме и максимуму мощности при

передаче.

Остальная  часть  схемы  –  классические  ФНЧ  и  УНЧ  приемника  прямого

преобразования  [2].  При  разомкнутом  ключе  каналы  полевых  транзисторов

открываются с частотой гетеродина и пропускают с этой частотой входной сигнал

из антенны – на вход ФНЧ (C8-L5-C9) поступает сигнал разностной частоты. При

замыкании ключа истоки полевых транзисторов заземляются, и модулированный

ток проходит через первичную обмотку трансформатора L3, передаваясь далее с

вторичной обмотки через выходной контур. 

Трансформатор  L3  наматывается  шестью  параллельными  слегка  скрученными

проводами  на  подходящем  ферритовом  кольце  диаметром  15-20  мм  (годится

феррит  проницаемостью  2000  либо  ферритовые  кольца  из  фильтрующих

дросселей), 8-10 витков. Четыре провода соединяются последовательно (начало

первого - с концом второго и т.д.) и образуют вторичную обмотку, а два оставшихся

образуют разделенную на две части первичную обмотку (рис. 1 слева).

Трансивер  позволяет  понижать  частоту  при  передаче  по  сравнению  с  частотой

приёма (RIT), несмотря на то, что специальной цепи для этого не предусмотрено.

Такая особенность связана с тем, что емкость затвор-канал полевых транзисторов

включена в контур гетеродина, и при прохождении тока через канал при передаче

контур немного расстраивается. Платой за такое решение является необходимость

довольно  тонко  настраивать  катушку  гетеродина  L1,  регулируя  тем  самым

смещение  частоты.  В  зависимости  от  емкости  переменного  конденсатора,

смещение при передаче составляет от -400 Гц (вверху поддиапазона) до -1000 Гц

(внизу поддиапазона).

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 5 мм с подстроечным сердечником и

содержит  20  витков  провода  0,11  мм.  В  качестве  переменного  конденсатора

годится любой, в т.ч. с пластиковым диэлектриком. Катушка выходного контура L4

наматывается  на  ферритовом  кольце  М50ВН  12х6х4.5  мм,  19  витков.

Индуктивность  L5  содержит  300  витков  и  намотана  на  кольце  10х6х4  мм

проницаемостью  6000.  Для  увеличения  избирательности  при  приеме  можно

сделать  двухзвенный  ФНЧ  с  двумя  индуктивностями.  Тогда  емкость  среднего

конденсатора будет равна удвоенной емкости каждого из боковых конденсаторов

(C8, C9).

Налаживание  трансивера  начинается  с  гетеродина.  Необходимо  добиться

колебаний  амплитудой  не  менее  4…4.5  В  на  коллекторе  VT1  регулировкой

индуктивности  L1.  Затем,  при  подключенном  эквиваленте  антенны  50  Ом

регулируют  емкость  подстроечного  конденсатора  C6  выходного  контура  по

максимуму переменного напряжения на эквиваленте и при устойчивом ключевании

(возможно, придется подобрать емкость C7). Затем подключают ФНЧ и УНЧ, их

налаживание,  как  правило,  не  требуется.  И,  уже  собрав  конструкцию  целиком,

применяя  внешний  контрольный  приемник,  тонкой  регулировкой  L1  (и  при

необходимости - C6) добиваются нужной расстройки RIT при передаче.

Трансивер  потребляет  около  15  мА  при  приеме  и  500  мА  при  передаче  при

напряжении  аккумулятора  4  В.  Поскольку  ток  через  ключ  идет  значительный,

необходимо  применять  кабель  к  ключу  как  можно  короче,  также  желательно

применение аккумулятора с низким внутренним сопротивлением.

Конструкция. Трансивер собран на двусторонней печатной плате с сочетанием

обычного  и  SMD  монтажа.  В  конструкцию  также  входит  схема  зарядки

аккумулятора,  светодиод  –  индикатор  питания  и  выключатель  (на  схеме  не

показаны).  Применен  литий-ионный  аккумулятор  формата  18650  емкостью  2200

мА*ч. Разъемы для ключа и наушников также собраны на плате.

Корпус трансивера имеет габариты 80х55х25 мм. В корпусе просверлены отверстия

под разъемы (два миниджека и один BNC), под ручку переменного конденсатора и

выключатель.  Под  подстройку  индуктивности  L1  и  C6,  а  также  напротив

светодиодов  индикации  питания  и  зарядки  и  под  разъем  mini-USB  тоже

просверлены  отверстия.  Такая  плотная  упаковка  в  маленький  корпус  добавила

головной  боли  при  монтаже;  традиционный  форм-фактор  любительских

конструкций  с  шасси,  крышкой  и  большим  количеством  воздуха  внутри  всё  же

предпочтительнее.  Здесь  же  было  интересно  собрать  карманный  трансивер  со

встроенным питанием.

Испытания. При отладке схемы на макетной плате трансивер позволил принять

участие  в  мероприятиях  клуба  RU-QRP  («Охота»  и  «Wake-Up»),  а  также

связываться с респондентами от Германии до Приморья. Для испытаний готовой

конструкции я взял трансивер в командировку на две научные конференции (в Сочи

и  Туапсе)  и  в  перерывах  между  заседаниями  убегал  в  окрестные  леса.  Время

развертывания  партизанской  позиции  составляло  5-10  минут,  включая

забрасывание на дерево четвертьволнового луча ~10 м, расстилание противовесов

(двух  или  одного),  подключение  небольшого  согласующего  устройства.  Такой

партизанский  вариант антенны  GP  позволяет работать  и  без  СУ.  Итогом

испытания  было установленное  QSO  с родным  радиоклубом МИЭТа  (г.  Зеленоград)

RK3AZB,  с  рапортом  599  в обе  стороны,  хотя  в Зеленограде  мощность

передачи  была  80  Вт,  а  в Туапсе всего 0,8 Вт.

 

Трансивер  удобно  также  использовать  в  качестве  маяка  при  подключении

автоматического  ключа  на  основе  микроконтроллера.  Типичная  картина  спотов

сигнала маяка в сети RBN показана на рис. 5.

Емкости аккумулятора хватает  почти  на

неделю  работы  в  режиме  5  минут  передачи  каждый  час  (остальное  время

трансивер включен на приём). 

Автор  благодарит  Виталия  UI7K  за  полезные  идеи,  примененные  при  создании

данного трансивера.

Литература:

1.  Поляков В.Т. Дважды балансный модулятор-смеситель... на одном

полевом транзисторе. CQ-QRP #13 (Август 2006).

2.  Поляков В.Т. Экономичные УНЧ гетеродинных приёмников. CQ-QRP #32

(Осень 2010).

Полностью статью читайте в бюллетене №60 QRP клуба.