07.04.21

[Домашняя]

Ниже приведено краткое описание QRPP передатчика, работающего на частотах вблизи участка, где проводятся эксперименты с передатчиками пониженной мощности в диапазоне 20 метров. На рис. 1 приведена принципиальная схема передатчика.

Задающий кварцевый генератор (КЗГ) собран на р-п-р транзисторе с использованием кварцевого резонатора на частоту 14050 кГц (первая гармоника), частота которого уводится вверх с помощью конденсатора переменной ёмкости (КПЕ) С1 и позволяет проводить связи вблизи частоты 14060 кГц, отведённой для экспериментов по связи на пониженной мощности. Телеграфная манипуляция производится ключом SA1, с помощью которого к транзистору VT1 подводится питающее напряжение. В цепь манипуляции включена цепь VD1L5, которая вместе с конденсатором развязки С5 позволяет управлять формой импульсов телеграфных посылок. Если к форме телеграфных посылок не предъявляется особых требований, цепь VD1L5 можно упразднить. Резисторы R1...R3 обеспечивают режим КЗГ по постоянному току, конденсаторы С2, СЗ - степень обратной связи по РЧ, необходимую для поддержания генерации. Такой КЗГ хорошо себя зарекомендовал как на КВ, так и в составе УКВ-аппаратов [1, 2] и работает в большом диапазоне питающих напряжений. Напряжение РЧ, генерируемое КЗГ, выделяется в резонансном контуре L1С4 и трансформируется (понижается) с целью согласования с низким входным импедансом выходного для передатчика многоэмиттерного транзистора VT2 с помощью катушки связи L2. В принципе, в качестве VT2 может быть применён любой высокочастотный транзистор средней мощности, однако, выбор пал на типы, перечисленные на рис. 1, так как они работают при достаточно низких напряжениях с приличным КПД, обладают запасом по допустимому напряжению коллектор - эмиттер и достаточно массивны конструктивно, что, в некоторых случаях, позволяет избежать применения радиатора. Усиленный, поданный на базу VT2, сигнал КЗГ поступает на резонансный контур L3C6, выделяется им и через катушку связи L4 поступает в антенну. Конденсаторы С7 и С8 служат для согласования антенного входа (фидера) с выходом передатчика, подробнее об этом в [1]. Эти конденсаторы могут быть заменены одним КПЕ с воздушным диэлектриком с максимальной ёмкостью порядка 300...500 пФ. На рис. 2 приведён эскиз монтажной платы передатчика, на рис. 3 - эскиз размещения деталей на ней.

Монтажная плата выполнена из стеклотекстолита, фольгированного с двух сторон и имеющего толщину 1,5 мм. Фольга со стороны установки деталей служит экраном и соединяется с “общим проводом” (ОП) с противоположной стороны пропайкой выводов деталей, соединяемых с ним с двух сторон (или специальными проволочными перемычками, прошивая плату, и чем чаще, тем лучше). Выводы деталей, не соединяемые с ОП, проходят через плату в зенкованные отверстия и припаиваются к соответствующим печатным проводникам снизу платы. Винт транзистора VT2 крепится (вкручивается по резьбе) к утолщённой части металлического шасси передатчика или крепится к нему с помощью шайб с гайкой и металлического угольника (скобы, составляющей с шасси одно целое, - для отвода тепла). Корпус транзистора вставлен в отверстие в плате (рис. 3) со стороны печатных проводников, заподлицо с её поверхностью со стороны размещения деталей. Питание передатчика производится от источника напряжением 7.5...24 В, с соблюдением некоторых условностей: при напряжении питания передатчика выше 9 В целесообразно применить в качестве DA1 соответствующие стабилизаторы с напряжением стабилизации 6...12 В, для обеспечения большей раскачки оконечного каскада и, соответственно, большей выходной мощности (переход в класс QRP). КЗГ вполне “вынесет” напряжение питания вольт до 15 (проверено на передатчике [1]) в согласованном с выходным каскадом режиме, при этом можно применить в качестве VT2 и более мощные транзисторы. Резистор R4 установлен в качестве защитного, его сопротивление не должно быть слишком большим (около 1 Ом). Вместо этого резистора можно включить шунт измерителя коллекторного тока - миллиамперметра с пределом в 200... 1000 мА и настраивать выходной каскад (согласовывать с нагрузкой) по спаду коллекторного тока на величину порядка 10...15% от положения расстроенного и рассогласованного. Определить значения емкостей С6 и С7...С8 можно при предварительной настройке по приборам, чтобы можно было пользоваться без них в полевых условиях. Вместо стрелочной головки можно включить малогабаритную маломощную низковольную лампу накаливания и о настройке выхода передатчика судить по её накалу. Стабилизатор DA1 применён с целью ещё большей стабилизации параметров КЗГ, но возникают ситуации, когда батарея питания “села”, а необходимо продолжить связь, в этом случае необходимо предусмотреть аварийный режим, замыкая накоротко вход с выходом DA1 (но не с общим проводом!), что позволит включить КЗГ, хоть и с пониженной мощностью и другой формой манипулируемого сигнала, но передатчик вновь оживёт... Контурные катушки могут иметь разброс количества витков, который нейтрализуется подбором (с помощью градуированного КПЕ) емкостей параллельно включенных конденсаторов, не следует стремиться к максимальному обострению АЧХ контуров (устанавливать очень малые значения емкостей в параллельных резонансных контурах), поскольку это чревато самовозбуждением каскадов. Некоторые способы устранения самовозбуждения, если оно появится: подключение выводов коллекторов VT1 и VT2 к части витков соответствующих контуров, включение последовательно в цепь базы или (и) коллектора (в “горячую” по РЧ сторону) безиндукционных резисторов, начиная с единиц Ом, можно в этих же цепях одеть на проводники ферритовые “бусинки”. Выходной каскад передатчика работает в классе С (без тока покоя) и потребляет только мизерный обратный ток коллектора, ещё, при подключенном источнике питания, “кушает” DA1 (собственное потребление) и совсем маленький ток потребляется делителем R1/R2 в КЗГ. Если необходимо, чтобы аппарат в паузе совсем ничего не потреблял, подключайте к передатчику питание только перед выходом в эфир. Катушки передатчика намотаны обмоточным проводом диаметром 0,51 мм и содержат 24 витка (L1, L3) и 3 витка (L2, L4) на каркасах с внешним диаметром 5 мм с ферритовыми подстроечными сердечниками, работающими в применяемом диапазоне частот. Катушки закрыты экранами, выполненными из белой жести ГЖК (Жесть Горячего лужения для Консервирования), т.е., её можно взять от консервных банок, но не всех (применяются и другие материалы), а, например, от сгущённого молока, красок. Такая жесть имеет толщину 0,2...0,25 мм, хорошо паяется и может быть использована для перегородок между платами или экранов на платах конструкций, опайки плат по периметру и даже для создания небольших корпусов. Лужёная сталь является очень хорошим экраном, причём, как электрическим, так и магнитным, что весьма благоприятно сказывается на работе аппаратуры, развязывая каскады по полю, препятствуя возникновению завязок, самовозбуждений. На рис. 4 приведён эскиз одного из экранов катушек передатчика, всего таких экранов в конструкции передатчика-два.

Вырезав заготовку большими портновскими ножницами (или ножницами по металлу для резки толстых материалов), сгибаем экран, ухватив по линии сгиба торцевой рабочей частью (губками) плоскогубцев. После сгиба очередной грани, не убирая плоскогубцев, сформировать хороший угол сгиба помогут лёгкие удары молотком. Следует отметить, что качество сгиба будет зависеть от качества прилегающих поверхностей инструментов и точности как захвата плоскогубцами, так и ударов молотком, потренируйтесь. Подобрав квадратный в сечении стержень (лучше металлический), вставьте его внутрь экрана и выпрямите стенки экрана, если они деформировались во время сгиба, и зафиксируйте экран пропайкой по рёбрам изнутри. Отверстие в центре торца экрана под каркас катушки следует разметить до сгиба экрана (старайтесь не царапать жесть, а разметить, например, с помощью карандаша, ручки, маркера...), пробив жесть насквозь с помощью острой чертилки. Сверление отверстия (после сгиба экрана) можно производить как снаружи, так и изнутри экрана, если сверло диаметром 5 мм новое, хорошо отточенное, не затупленное, то можно производить им сверление сразу, в противном случае, сверлится отверстие в 3,5...4,0 мм и до 5 мм диаметр отверстия доводится вручную, круглым надфилем, края отверстия должны быть ровными, не изогнутыми ни внутрь, ни наружу. После, следует поставить готовый экран на ровную поверхность и оценить прилегание его “юбки” по всему периметру, в противном случае, - притереть экран на мелкозернистой наждачной бумаге, стараясь не царапать внутреннюю и внешнюю его поверхности. Крепление экрана и его соединение с общим проводом передатчика может осуществляться двумя способами: после установки поверх катушки, припаять юбку экрана к экранирующей фольге платы по углам в двух точках; альтернативный метод, пригодный и для монтажа, при отсутствии слоя экранирующей фольги сверху платы (под деталями), - на рис. 2 и рис. 3 видны отверстия в проводнике общего провода, в которые впаиваются отрезки лужёного провода (например, обрезки выводов деталей, остающиеся в процессе их монтажа), между ними вставляется экран, который прижимается к плате, и отрезки припаиваются, при этом, внахлёст к экрану с двух или всех четырёх сторон, что обеспечивает не только хороший электрический контакт с общим проводом, а и механическую прочность крепления экрана - его стабильность, что, в свою очередь, стабилизирует и частоту настройки экранируемого контура, так как экран влияет на экранируемый контур и тем сильнее, чем меньше отношение размера поперечника экрана к диаметру каркаса катушки контура, уменьшая его добротность, повышая частоту настройки, по отношению к неэкранированному контуру. Следует заметить, что вставленный в отверстие в фольгированной плате каркас контурной катушки, резонансный контур воспринимает как короткозамкнутый виток, как и собственно, - экран. Отсюда: ослабить их воздействия на контур можно путём максимального допустимого разноса контура и “замыкалок” в пространстве: катушка мотается (устанавливается) не непосредственно над фольгой платы, а на некотором расстоянии от неё, расстояние от витков катушки до экрана выбирается из расчёта допустимого размера платы и аппаратуры в целом (чем оно больше - тем лучше), - это ещё один из факторов того, почему ретро-аппаратура имеет большие габариты. Увеличение диаметра катушки тоже благоприятно сказывается на её добротности, как и увеличение диаметра её провода, его покрытие серебром. Для уменьшения поля рассеяния катушек передатчика, кроме их экранирования, применены ферритовые сердечники, которые, будучи вставленными внутрь катушек, позволяют также подстраивать резонансные частоты настройки соответствующих контуров, в противном случае, придётся в качестве С4 и С6 применить подстроечные конденсаторы, что увеличит объём монтажа и увеличит склонность передатчика к самовозбуждению, хотя, для обеспечения применения катушек без сердечников, выводы для контурных конденсаторов находятся вне экранов. Конденсаторы постоянной ёмкости С4 и С6, после предварительной подгонки их ёмкости, можно упрятать под экраны, припаяв параллельно соответствующим катушкам. Итак, сборку передатчика следует производить покаскадно, как и его настройку: собрали КЗГ - настройте, затем переходите к монтажу оконечного каскада, согласованию КЗГ с ним и оконечного каскада с эквивалентом нагрузки (антенной). Аппарат следует настраивать короткими сеансами, нажимая на ключ SA1, при подключенном источнике питания. КЗГ запускаем, контролируя появление его сигнала на контрольном приёмнике, выше от частоты основного резонанса кварцевого резонатора ZQ1, здесь: примерно, на частотах 14053...14065 кГц, в зависимости от ёмкости КПЕ С1. Вращая подстроечный сердечник внутри катушек L1, L2, добиваемся максимального выходного напряжения на выходе этого каскада по показаниям резонансного волномера, настроенного на выше указанные частоты. Затем монтируем выходной каскад, подключаем на выход передатчика эквивалент нагрузки, например 2-ваттный резистор 51 или 75 Ом (зависит от сопротивления фидера, применяемого с антенной, с которой будет эксплуатироваться передатчик), подаём питание и, нажимая на ключ, короткими сеансами, настраиваем контур L3C6 на рабочую частоту, контролируя выходное напряжение резонансным волномером. Согласование с нагрузкой производится КПЕ С7 по максимуму выходного напряжения, последние настройки нужно последовательно повторить ещё несколько раз, добиваясь максимального выходного РЧ напряжения передатчика. Контур L1C4 также настраивается ещё раз по максимальному выходному напряжению передатчика. Если возникает самовозбуждение, меры борьбы с ним описаны выше. Если резонансы контуров находятся вне зоны настройки ферритовыми сердечниками, то, проще всего, параллельно контурным катушкам подключать градуированный КПЕ (питание с оконечного каскада снято при настройке контура КЗГ) и, проведя настройку в резонанс, установить на место КПЕ конденсатор постоянной ёмкости полученного при измерении номинала. Оптимальное состояние контуров: при установленных экранах подстроечный сердечник при резонансе должен быть в среднем положении. Перестройка контуров с помощью подгонки числа витков катушек - сложнее и требует снятия экранов, последовательного изменения числа витков катушек и новой установки экранов на место. Проницаемость материала сердечников катушек для 20-ти метрового диапазона должна быть в пределах 50...20. Передатчик размещается в подходящем металлическом или металлизированном корпусе, отделён от приёмника и батарей питания металлическим экраном, в случае совместного применения в составе передвижки. Переход из класса QRPP в класс QRP и обратно в передатчике возможен переключением напряжения питания, как наиболее простой. Более сложный вариант можно осуществить, переключая (вместе с изменением напряжения питания)стабилизаторы с различным напряжением стабилизации, обеспечивая, таким образом, большую раскачку оконечного каскада, при большем напряжении питания КЗГ и наоборот. В составе этого переключателя можно и ввести аварийный режим без стабилизации на случай работы от разряженных батарей (рис. 5).

Блок-схема переключения напряжения питания передатчика, показанная на рис. 5, не содержит развязывающих по питанию элементов (конденсаторов), других подробностей, присущих принципиальным схемам. Рабочие напряжения конденсаторов фильтра должны быть рассчитаны с запасом на максимальное напряжение, действующее в этом устройстве. При снижении напряжения питания батареи можно и нужно постепенно переходить вниз по схеме (рис. 5), обеспечивая качественную работу передатчика, хотя и с понижением выходной мощности. При отказе стабилизатора с выходным напряжением в 5 В стабилизировать (из- за снижения напряжения питающей батареи), следует поставить переключатель в положение 5, подключив задающий кварцевый генератор непосредственно к источнику питания, что позволит ещё некоторое время поддерживать связь, правда, уже с уменьшенной мощностью и непредсказуемой формой сигнала. Этот режим следует использовать как аварийный. Переключать стабилизаторы (рис. 5) необходимо только по входу и выходу одновременно (в данном случае: только плюсовые проводники на входах и выходах), все детали, относящиеся к каждому стабилизатору, - индивидуальны для них и не переключаются. Такой переключатель (рис. 5) поможет адаптировать большое число источников питания к описываемому (и не только) передатчику.

Радиолюбитель №9 2018г стр. 30