Простой ЧМ трансивер
После того, как нам наконец разрешили использовать носимые и возимые УКВ радиостанции, интерес к конструированию УКВ ЧМ трансиверов заметно возрос.
Одна из трудностей, с которой сталкивается радиолюбитель при изготовлении такой радиостанции. - необходимость иметь согласованные пары кварцевых резонаторов (один для ТХ, другой для RX). Причем разнос их частот, как правило, жестко привязан к стандартным значениям ПЧ, которые определяются фильтрами основной селекции.
Существует одно остроумное решение этой проблемы, которое было предложено много лет назад для простейших носимых радиостанций, предназначенных для работы через репитеры. Суть его следующая. Для репитеров стандартным является разнос частот приема и передачи 600 кГц. Если в передающий тракт трансивера установить кварцевый резонатор с частотой, соответствующей входной частоте репитера (естественно, на какой-то гармонике), то этот же гетеродин можно использовать и для приемника. Правда, здесь автоматически накладывается ограничение на промежуточную частоту приемного тракта. Она должна быть равна разносу частот приема и передачи репитера, т.е. 600 кГц.
В аппаратуре промышленного производства такую низкую ПЧ не используют, поскольку в диапазоне 144 МГц в этом случае входные цепи практически не подавляют зеркальный канал приема. Однако для любительской радиостанции это во многих случаях вполне приемлемо, так как вероятность появления помехи по зеркальному каналу при нынешнем весьма низком уровне развития УКВ связи в ex-U очень маленькая.
Подобное же решение можно применить и для изготовления пары очень простых радиостанций, предназначенных для организации связи между двумя корреспондентами. Причем для такой пары радиостанций потребуются всего два кварцевых резонатора. Ограничения на их частоты очевидны. Поскольку оба будут использоваться в передающем тракте, их частоты (с учетом коэффициента умножения до рабочей частоты) должны находиться в пределах любительского диапазона. Второе ограничение тоже не жесткое. Разница в их частотах (опять же с учетом коэффициента умножения) должна быть не меньше, скажем, 100 к Гц и не больше 1...1,5 МГц. Она и будет определять значение ПЧ и приемном тракте обеих радиостанций.
Нижняя граница указанного интервала, вообще говоря, некритична. В общем случае она может быть даже 20...30 кГц (т.е. селекцию в тракте ПЧ реально выполнить и на RC фильтрах), хотя из конструктивных соображений ее значение в несколько сотен килогерц предпочтительнее. Это позволяет изготавливать фильтры основной селекции на малогабаритных магнитопроводах (СБ-12а и им подобные). Но при низких значениях ПЧ сложнее обеспечить оптимальную полосу пропускания (она должна быть не менее 10 кГц), которая необходима при использовании ЧМ с индексом модуляции около 1, принятым наУКВ.
ПЧ не может быть и больше 2 МГц (полоса частот, отведенных для любительского диапазона 2 м). Иначе нельзя будет выполнить первое условие, и частота одной из станций выйдет за пределы любительского диапазона.
Есть и еще одно ограничение. Желательно, чтобы в полосу пропускания тракта ПЧ не попали частоты, которые используют местные ДВ или СВ радиостанции.
Принципиальная схема варианта УКВ ЧМ радиостанции, в которой реализованы приведенные выше идеи, изображена на рисунке.
В задающем генераторе (выполнен на транзисторе VT1) можно применить кварцевые резонаторы на частоты 9000...9110 кГц. Верхней частоте диапазона 2 м соответствует частота резонатора 9125 кГц, но применять резонаторы на частоты выше 9110 кГц не следует -могут создаваться помехи любительской спутниковой связи, что, естественно, недопустимо. Подойдут резонаторы и от радиостанции личной радиосвязи. Эти резонаторы обычно возбуждают по третьей гармонике, и они имеют соответствующую маркировку (27 МГц и т.д.). Однако в данной конструкции такой резонатор будет возбуждаться на основной частоте.
Полосовой фильтр L2C6L3C8 выделяет ВЧ напряжение, соответствующее четвертой гармонике кварцевого резонатора. Два следующих за задающим генератором каскада (VT2, VT3) - удвоители частоты. Выходной каскад собран на транзисторе VT4.
При работе на прием каскад на транзисторе VT2 (точнее - его эмиттерный переход, так как питание на транзистор в этом случае не подастся) выполняет функцию учетверителя частоты. Контур L12C11 настроен на 16-ю гармонику кварцевого резонатора. С этого контура ВЧ напряжение поступает на смеситель приемника, который выполнен на полевом транзисторе VT5. Хотя в умножителе используется пассивный элемент (диод) и коэффициент передачи собственно умножителя меньше единицы, на затвор транзистора смесителя, поступает достаточное для его работы напряжение (за счет трансформации на контуре L12C11). Фильтр основной селекции простейший - содержит всего один контур (L13C20).
Функции усилителя ПЧ, демодулятора и усилителя ЗЧ выполняет микросхема DA1. Переменный резистор R14 - регулятор громкости (в DAI есть узел электронной регулировки уровня выходного сигнала).
С приема на передачу трансивер переводят переключателем SA1, через который питание поступает либо на приемный, либо на передающий тракт. В режиме передачи напряжение питания подастся и на угольный микрофон, напряжение ЗЧ с которого приходит на ва-рикап. Чтобы получить высокую крутизну управления, варикап работает при нулевом смещении, что позволяет обойтись без дополнительного микрофонного усилителя (правда при условии, что микрофон угольный, т.е. развивает сравнительно большое напряжение ЗЧ).
Этот трансивер можно с минимальными модификациями воспроизвести на отечественной элементной базе Транзисторы VT1-VT3 заменимы на транзисторы серий КТ342, КТ312, КТ316 или аналогичные, VT4 - на КТ603, VT5 -на КП350 или КП306. Варикап VD1 может быть КВ102.
Аналога микросхемы TBA120S у нас нет, но очень близка к ней микросхема К174УР1. Судя по имеющейся у нас информации, она отличается лишь тем, что не имеет дополнительных каскадов усиления звуковой частоты. В целом подключение этих микросхем совпадает с точностью до выводов. Однако, при типовом включении К174УР1 цепь C27R15 не использовались выводы 3 и 4 свободны, а сигнал ЗЧ с уровнем в доли вольта снимается с вывода 8. Дополнительный усилитель ЗЧ (для подключения низкоомного динамика) можно выполнить на транзисторе КТ315 или аналогичном. Можно обойтись и без трансформатора Т1, но тогда усилитель надо выполнить на микросхеме К174УН7 или ей аналогичной (в типовом включении).
Катушка L1 может иметь (в зависимости от используемого кварцевого резонатора и варикапа) от 1 до 10 витков провода диаметром 0,3 мм на каркасе диаметром 5 мм. Катушка L2 содержит 28 витков, a L3 - 25 витков провода диаметром 0,3 мм. Намотка рядовая, виток к витку. Диаметр каркаса 3 мм. Отвод у катушки L3 сделан от 6-го витка, считая от ее "холодного" конца. Катушка L4 содержит 8 витков провода диаметром 0,8мм на каркасе диаметром 6 мм. Намотка рядовая, виток к витку. Катушка L5 расположена у "холодного" конца L4 и имеет 4 витка провода 0,5 мм. Катушка L6 имеет 7 витков, L7 - 2. Каркас, провод и характер намотки - такие же, как у катушек L4, L5. У катушки L8 - 6 витков, у L10 - 3 витка провода диаметром 0,8 мм на каркасе диаметром 6 мм. Дроссель L9 содержит 5 витков на миниатюрном кольце из феррита с начальной магнитной проницаемостью не менее 400. Катушка L11 имеет 6 витков провода диаметром 0,5 мм на каркасе диаметром 5 мм. Отвод от 1,5 витка, считая от "холодного" конца катушки. Подстроечники у катушек - из карбонильного железа. Более подробной информации о них (тип материала, размеры) в исходном материале нет. Намоточные данные для катушек L12 и L13 не приводятся, так как они (как и номинал конденсаторов С20 и С26) определяются конкретным значением ПЧ.
(КВ-журнал 1-92)