Схема любительской УКВ радиостанции на диапазоны 144МГц, 430МГц, 1200МГц
Приведена принципиальная схема и конструкция самодельной любительской радиостанции на три диапазона УКВ диапазона. При разработке описываемой здесь радиостанции была предпринята подпитка найти компромисс между чувствительностью, селективностью и простотой конструкции.
Так, для получения заданной чувствительности было использовано минимальное количество каскадов усиления, были приняты меры по повышению спектральной чистоты гетеродинных трактов. В радиостанции в основном •отсутствуют дефицитные детали. При изготовлении радиостанции требуется минимальный объем слесарных работ.
Требования, предъявляемые к любительской УКВ радиостанции
Для того чтобы сформулировать требования, предъявляемые к любительской УКВ радиостанции, необходимо ответить на вопрос: от чего зависит эффективность такой радиостанции и каковы пути ее повышения.
Для любого вида связи, в том числе и для радиосвязи на УКВ, характерны потерн сигнала на пути следования н наличие внешних и внутренних помех.
Рассмотрим, от чего зависят потери на радиолинии. Для упрощения будем считать, что распространение радиоволн происходит в свободном пространстве, то есть на пути следования радиоволн от корреспондента к корреспонденту отсутствуют их поглощение и переотражение.
Подобный случай характерен для радиосвязи в. космическом пространстве, а также с небольшими поправками для наземной радиосвязи в пределах прямой видимости. К тому Же при всех прочих видах распространения ультракоротких воли потери на радиолинии можно разделить на потери свободного пространства и дополнительные потери, присущие данному виду распространения.
Рис. 1. Диаграмма направленности изотропного излучателя.
Предположим, что один из корреспондентов использует антенну, одинаково излучающую во все стороны (так называемый изотропный излучатель). Тогда на расстоянии г излучаемая передатчиком мощность Рпер равномерно распределится по поверхности сферы (рис. 1), имеющий площадь S=4*пr^2.
В результате на вход приемника второго корреспондента попадает сигнал мощностью Рпр = Рпер Sпр/S, где Sпр - площадь приемной антенны. Следовательно, потери на линии связи составят:
В случае, если передающая антенна обладает направленными свойствами, мощность принимаемого сигнала возрастет и потери будут равны:
где Gпер-коэффициент усиления передающей антенны.
Из полученной формулы можно сделать важный вывод - эффективность антенны зависит от ее площади, т. е. для поддержания эффективности антенны надо сохранять ее площадь независимо от рабочей длины волны. (Об этом часто забывают при освоении высокочастотных диапазонов.) Так, например, если использовать один и тот же тип антенны (например, восьмиэлементный волновой канал) для диапазонов 144 и 432 МГц, то на верхнем диапазоне мы получим проигрыш в 9 раз. Для диапазона 1296 МГц этот проигрыш составит уже 81 раз, т. е. для получения тех же потерь на линии нужно или у одного из корреспондентов установить систему из 81 антенны «волновой канал», или у обоих установить по девять таких антенн. Это, в частности, следует из формулы:
которую можно получить, используя известное соотношение G=4*пи*S/лямбда^2, где G- коэффициент усиления антенны, S - ее площадь, а лямбда - длина волны.
Видно, что при неизменной конструкции антенны, а следовательно, неизменном коэффициенте усиления потерн L растут при уменьшении длины волны в квадратичной зависимости. Единственная мера борьбы - это повышение коэффициента усиления антенн. Не следует, однако, забывать о том, что при повышении коэффициента усиления сужается диаграмма направленности, узконаправленные антенны не облегчают радиосвязь на УКВ.
Действительно, на коротких волнах, где в основном используются слабонаправленные антенны, для установления радиосвязи необходимо выполнение двух условий - совпадение времени работы в эфире и совпадение частот (мы не берем в расчет условий прохождения радиоволн). На УКВ к этим условиям добавляется еще одно - антенны двух корреспондентов должны быть направлены друг на друга.
Рассмотрим теперь, от чего зависит дальность радиосвязи на УКВ. Для повышения дальности необходимо увеличивать размеры антенн. Это, конечно, очень трудоемкий путь, однако это единственный способ, практически не имеющий ограничений.
Второй способ повышения дальности - это увеличение мощности передатчика. Однако максимальная мощность любительского передатчика определена соответствующим разрешением и не должна превышать 5 Вт. И, наконец, третий способ - это повышение чувствительности приемника.
Здесь наши возможности в конечном счете ограничены внешними шумами и помехами, такими как индустриальные помехи, космические шумы и тепловые шумы, излучаемые атмосферой и земной поверхностью.
Для того, чтобы оценить предельные возможности радиостанции, удобно ввести понятие ее «энергетического потенциала». Энергетический потенциал численно равен максимально допустимому значению потерь (в децибелах) на трассе распространения сигнала при связи с однотипной радиостанцией. Рассмотрим подробнее, как он определяется и от чего зависит.
Прежде всего определим минимальную мощность сигнала, который необходимо подвести ко входу приемника. При отсутствии внешних помех чувствительность определяется уровнем собственных шумов, который для удобства расчетов обычно приводится ко входным зажимам приемника.
Для оценки интенсивности собственных шумов приемника обычно пользуются единицами kT0. Здесь k - постоянная Больцмана (1,38*10^-23 Дж/град), а Т0 - температура окружающей среды (около 300 К). Таким образом, 1kT0 = 4*10^-21 Вт/Гц.
Термин «интенсивность» в данном случае применяется потому, что данная единица характеризует не просто приведенную мощность входных шумов, а мощность, отнесенную к полосе пропускания. Это очень удобно, так как не надо каждый раз оговаривать полосу пропускания приемника, как это потребовалось бы при оценке шумов в единицах мощности - ваттах.
В этом смысле еще больше неудобств доставляет пользование единицами напряжения - микровольтами, так как в данном случае надо еще указывать входное сопротивление приемника. Так, например, ответить на вопрос, какой приемник лучше- имеющий чувствительность 1 мкВ или 2 мкВ, можно только после того, как будут оговорены входные сопротивления и полосы пропускания данных приемников.
Единица kTo имеет строго определенный физический смысл - такие тепловые шумы генерирует активное сопротивление, нагретое до температуры Т0. Если сопротивление, равное входному, подключить ко входу идеального приемника, то мощность шумов, приведенная ко входу, будет равна 1 kT0. В реальном приемнике к шумам внешнего сопротивления добавятся собственные шумы, поэтому чувствительность реального приемника всегда больше 1 kT0.
Числовой коэффициент, стоящий перед kT0, называется коэффициентом шума приемника. Он обозначается буквой F. Мощность собственных шумов приемника, приведенную ко входу, можно определить, пользуясь формулой Рш. вх = (F-1)*kT0*дельта_f, где дельта_f - полоса пропускания приемника.
Например, интенсивность шумов приемника описываемой радиостанции в диапазоне 144 МГц равна 1,8 kT0 (т. e. собственные шумы равны 0,8 kT0). Определим, чему это соответствует в долях ватта при полосе пропускания приемника 3000 Гц. В соответствии с проведенными рассуждениями собственные шумы приемника в ваттах, приведенные к его входу, будут равны:
Теперь, когда известка мощность входных шумов, можно определить минимальное значение полезного сигнала. Для работы телеграфом при данной полосе пропускания пороговое значение сигнала может быть примерно в 10 раз меньше мощности шумов. Тогда мощности сигнала равна: Рс = 10^-18 Вт.
Пусть мощность передатчика равна 5 Вт. Тогда без учета усиления антенн, и при использовании на другом конце линии аналогичной радиостанции допустимо максимальное ослабление па радиолинии в 5*10^18 раз. Если для приема и передачи используются направленные антенны с усилением 10 раз, то допустимые потери возрастут до 5*10^20 раз, или 207 дБ.
Таким образом, и разобранном примере энергетический потенциал радиостанции ранен 207 дБ.
Теперь нетрудно подсчитать, какова предельная дальность действия таких радиостанций в космическом пространстве для диапазона 144 МГц:
В обычных земных условиях в связи с кривизной земной поверхности потери иа линии связи нарастают значительно быстрее. При стандартных условиях тропосферного распространения затухание 200 дБ соответствует расстоянию примерно 200-300 км. При благоприятных условиях дальность может увеличиваться до 400-500 км и более.
Известны случаи, когда даже меньший энергетический потенциал радиостанции позволял перекрывать расстояния около 2000 км.
Рассмотрим теперь вопрос о помехоустойчивости радиостанции. Приведенный расчет энергетического потенциала сделан с учетом только внутренних помех, т. е. с учетом собственных шумов, возникающих в приемном устройстве.
Однако часто предельная дальность радиосвязи определяется помехами внешнего происхождения, которые условно можно разделить на три основные группы - помехи от других радиостанций, импульсные помехи и шумовые помехи. Помехи, относящиеся к первой группе, появляются под действием мощных сигналов близко расположенных любительских радиостанций, а также под действием мощных сигналов телевизионных и радиовещательных передатчиков. В первом случае мешающий сигнал попадает н полосу пропускания усилителя высокой частоты, смесителя, а часто п н полосу пропускания последующих каскадов. Под действием мощной помехи меняется режим работы этих каскадов, что может привести к полному пропаданию полезного сигнала.
Меры борьбы с подобными помехами - это повышение линейности и возможно меньший коэффициент усиления каскадов, предшествующих узкополосному фильтру.
Помехи от телевизионных передатчиков могут непосредственно воздействовать на входной каскад УВЧ и проникать по так называемым комбинационным каналам. Рассмотрим практический пример. Конвертер диапазона 144-146 МГц имеет промежуточную частоту 4-6 МГц и, следовательно, частоту собственного гетеродина 140 МГц.
Если выходная частота гетеродина получена- путем удвоения частоты 70 МГц, то при недостаточной фильтрации на смеситель неизбежно попадет и утроенная частота 210 МГц. При этом образуется паразитный канал приема на частотах 214-216 МГц, которые лежат в пределах 11-го телевизионного канала.
По этой причине, например, большинство конвертеров, имеющих промежуточную частоту 4-6 МГц, непригодны для эксплуатации в условиях Москвы. Меры борьбы с подобными помехами - повышение качества гетеродина и улучшение селективности УВЧ.
Помехи, относящиеся ко второй группе, - импульсные помехи более характерны для городских условий. Это помехи от систем зажигания автомобилей, от коллекторных электродвигателей, от искрения контактных проводов трамваев и троллейбусов, а также от большого количества прочих источников. Если импульсные помехи хорошо выделяются на фоне шумов в виде отчетливых щелчков или тресков, то в таком случае достаточно эффективно помогают различного рода ограничители амплитуды.
В условиях большого города импульсные помехи от многих источников сливаются в сплошной шум, который «иа слух» воспринимается как шум теплового происхождения. Импульсные помехи такого вида непосредственно примыкают к помехам, относящимся к третьей группе, т. е. к шумам различного происхождения.
Как уже указывалось, это могут быть шумы космического происхождения (прежде всего Солнца), а также тепловые шумы, излучаемые атмосферой и земной поверхностью. На большом удалении от города именно эти шумы определяют предельную чувствительность радиостанции. При антенне, направленной на горизонт, интенсивность таких шумов составляет примерно 1 kT0.
В условиях города интенсивность шумов может возрастать в десятки и даже сотни раз. К сожалению, принципиально отсутствуют методы борьбы с помехами такого рода. Единственно, что можно делать, - это по возможности сужать полосу пропускания приемника.
Однако особенности человеческого уха таковы, что даже при приеме телеграфных сигналов не имеет смысла делать полосу пропускания приемника уже 500-1000 Гц.
Подводя итог сказанному, можно сделать вывод, что радиолюбителям, живущим в благоприятной помеховой обстановке, следует обратить основное внимание на уменьшение собственных шумов приемника. При этом можно^ ориентироваться на цифру 2 kT0 (с учетом потерь в фидере)*, так как дальнейшее снижение шумов уже не даст большого выигрыша. Важно также, чтобы радиостанция обеспечивала наиболее эффективные виды работы телеграф и SSB.
Функциональная схема УКВ радиостанции
Радиостанция предназначена для проведения любительских радиосвязей в трех УКВ диапазонах: 144-146, 430-440 и 1215-1300 МГц - и обеспечивает в данных диапазонах следующие параметры.
В диапазоне 144 МГц:
- коэффициент шума в режиме приема составляет 1,8;
- мощность в режиме передачи - 5 Вт.
В диапазоне 432 МГц:
- коэффициент шума ,в режиме приема - 2,0;
- мощность в режиме передачи - 5 Вт.
В диапазоне 1296 МГц:
- коэффициент шума в режиме приема -2,5-3,0;
- мощность в режиме передачи - 3 Вт.
Радиостанция может работать как автономно (только в телеграфном режиме), так и совместно с коротковолновым трансивером. И в том и в другом случае обеспечивается трансиверный режим работы, т. е. происходит автоматическое совмещение частот приема и передачи. Функциональная схема радиостанции показана на рис.
2. Радиостанция состоит из четырех основных блоков: трех трансверторов соответственно на диапазоны 144, 432 и 1296 МГц и маломощного телеграфного трансивера на диапазон 21 МГц. Название «трансвертер» происходит от двух английских слов «transmitter» - передатчик, «converter» - конвертер и означает, что данное устройство предназначено для преобразования частоты не только в режиме приема, но и в режиме передачи.
Совпадение частот приема и передачи обеспечивается тем, что в обоих режимах используется один и тот же опорный гетеродин. Таким образом, каждый трансвертер можно подразделить на три основные части: приемный тракт, передающий тракт и общий гетеродин. Именно в таком виде показаны трансвертеры на функциональной схеме.
Рабочий диапазон станции выбирается переключателем В1, при этом новному блоку, -трансиверу на диапазон 21 МГц, подключается тот или иной трансвертер. Переключатель В2 служит для перехода на работу с высшим трансивером.
Рис. 2. Функциональная схема УКВ радиостанции Жутяева.
Трансвертеры, входящие в состав радиостанции, имеют линейный передающий тракт. Это означает, что существует линейная зависимость между амплитудой входного сигнала па частоте 21 МГц и амплитудой выходного сигнала соответствующего УКВ диапазона.
Благодаря этому при использовании внешнего возбудителя на каждом из трех УКВ диапазонов может быть обеспечен любой вид излучения, включая амплитудную, частотную и однополосную модуляцию, а также амплитудную манипуляцию. Тем не менее основные виды работы, на которые рассчитана радиостанция, - это амплитудная манипуляция, т. е. обычный телеграф при автономном использовании и телеграф и однополосная телефония (SSB) при работе совместно с КВ трансивером.
Исходя и» этого выбран рабочий диапазон частот радиостанции. Так, в соответствии с международными рекомендациями участки любительских диапазонов, исключительно предназначенные для телеграфной работы, составляют 144,0-144,15;. 432,0-432,15 и 1296,0-1296,15 МГц, а предназначенные для работы SSB - соответственно 144,15-144,5; 432,15-432,5; 1296,15-1296,5 МГц. Это как раз совпадает с тем положением, что большинство КВ трансиверов перекрывают диапазон от 21,0 до 21,5 МГц, в котором принято аналогичное распределение частот по видам работы.
При работе в автономном режиме, только телеграфом,, диапазон частот сужен в соответствии с видом излучения до 0,2 МГц. Выбор достаточно высокой промежуточной частоты 21 МГц вызван стремлением возможно больше ослабить помехи по зеркальному каналу.
Как известно, зеркальный канал отстоит от основного на удвоенную промежуточную частоту, поэтому чем выше промежуточная частота, тем легче осуществить фильтрацию. С этой точки зрения еще более выгодным диапазоном для промежуточной частоты является диапазон 28,0-29,7 МГц, также хотя бы частично имеющийся в большинстве КВ трансиверов. Однако в таком варианте есть опасность проникновения на выход передатчика пятой гармоники возбудителя (28,8 МГц-5-144 МГц).
На верхнем УКВ диапазоне 1296 МГц становится слишком трудно обеспечить необходимое подавление зеркального канала при промежуточной частоте 21 или даже 29 МГц. По этой причине было решено ввести еще одну ступень преобразования, для того чтобы в несколько раз повысить промежуточную частоту.
Для упрощения конструкции в качестве дополнительной ступени преобразования служит трансвертер диапазона 144 МГц. Этот вариант имеет свой недостаток, так как в спектр выходного сигнала попадает девятая гармоника возбудителя (144-9=1296 МГц). По этой причине при разработке комплекта аппаратуры, предназначенного исключительно для диапазона 1296 МГц, лучше организовать дополнительное преобразование на какой-либо «нейтральной» частоте, скажем 150 или 200 МГц.
Принципиальная схема УКВ трансвертера 144/21 МГц
Принципиальная схема трансвертера приведена на рисунке 3, трансвертер состоит из приемного тракта - транзисторы 1Т9 и IT10, передающего тракта - транзисторы 1Т1-1Т4 и общего гетеродина - транзисторы 1Т5-1Т8.
Гетеродин построен по традиционной схеме, состоящей из кварцевого автогенератора и цепочки умножителей. Для снижения уровня помех на паразитных частотах в выходном сигнале гетеродина применен способ возбуждения кварцевого резонатора на третьей механической гармонике. Задающий генератор собран по емкостной трехточечной схеме с кварцевым резонатором в цепи обратной связи.
Это наглядно видно, если изобразить схему автогенератора в несколько измененном виде, как показано на рис. 4.
При приближении к частоте последовательного резонанса эквивалентное сопротивление кварцевого резонатора резко уменьшается. Это приводит к замыканию цепи обратной связи, и мы получаем схему обычного LC-генератора.
Необходимость применения селективного контура в автогенераторе вызвана тем, что с ростом номера механической гармоники эквивалентное последовательное сопротивление возрастает и условия самовозбуждения ухудшаются. При отсутствии контура самовозбуждение всегда происходило бы на наиболее выгодной с энергетической точки зрения основной резонансной частоте кварца.
Настройкой контура удается создать наилучшие условия для самовозбуждения на необходимой нам гармонике. Стабильность работы генератора определяется добротностью резонатора на соответствующей механической гармонике. Чем выше добротность, тем меньше эквивалентное сопротивление на частоте последовательного резонанса.
При расстройке контура относительно резонансной частоты кварцевого резонатора эквивалентное сопротивление последнего быстро увеличивается, однако полному разрыву цепи обратной связи мешает наличие паразитной емкости кварцедержателя, собственно кварцевой пластины, а также емкость между базовым выводом транзистора и землей. Они образуют емкостный делитель, благодаря которому могут выполняться условия самовозбуждения на частотах, отличных от резонансной частоты кварцевого резонатора. Этот фактор необходимо учитывать, если надо возбудить малоактивный резонатор или получить генерацию на более высокой механической гармонике (5, 7 и т. д.). Иногда для нейтрализации шунтирующего действия паразитной емкости параллельно кварцевому резонатору подключают дополнительную катушку индуктивности с таким расчетом, чтобы на частоте нужной гармоники эта индуктивность н паразитная емкость образовали параллельный резонансный контур.
С кварцевого автогенератора сигнал с частотой 20,5 МГц поступает на первый умножитель - утроитель частоты - транзистор /Тб. Умножитель собран по схеме с общим эмиттером. Цепь автосмещения 1С21 1С22 1R15 обеспечивает необходимый угол отсечки коллекторного тока и стабилизирует режим работы каскада. Нагрузкой первого умножителя служит полосовой фильтр 1L10 1С25 II.11 1С26.
Применение полосового фильтра, а также малый коэффициент включения контура 1L10 1С25 в коллекторную цепь умножителя обеспечивают высокую степень подавления первой гармоники входного сигнала, Следует отметить особую важность хорошей фильтрации уже в первых ступенях умножения. Для того, чтобы понять механизм проникновения паразитных частот на выход гете* родина, рассмотрим рис. 5.
Рис. 3. Принципиальная схема трансвертера 144/21 МГц.
На рисунке представлены графики, поясняющие механизм работы умножителя. График на рнс. 5, а показывает форму напряжения на базе транзистора. В тот момент, когда это напряжение достигает границы открывания транзистора, появляется коллекторный ток (рис.
5, 6). Длительность импульсов, протекающих через транзистор, зависит от амплитуды напряжения на базе и напряжения автосмещения. Импульсы коллекторного тока ударно возбуждают колебательный контур, включенный в коллекторную цепь.
После окончания импульса дальнейшие колебания продолжаются только благодаря энергии, запасенной в контуре (рис. 5, в). В силу того, что в реальном контуре имеются потери и добротность его не бесконечна, амплитуда колебаний уменьшается по экспоненциальному закону.
Это приводит к появлению на выходе умножителя амплитудной модуляции с частотой входных импульсов. Подобная модуляция без труда сохраняется во всех дальнейших ступенях умножения, так как чем выше частота, тем шире полоса пропускания контуров.
Рис. 4. Эквивалентная схема кварцевого автогенератора.
В результате в выходном сигнале гетеродина появляются мощные составляющие, отстоящие от центральной частоты на частоту модуляции, т. е. в нашем случае на частоту кварцевого генератора. По этой причине следует по возможности избегать в гетеродине высоких. степеней умножения. Если к спектральной чистоте сигнала гетеродина предъявляются повышенные требования, то иногда применяют двухтактную схему удвоения частоты (рис. 6). В такой схеме ударное возбуждение контура происходит каждый период и амплитудная модуляция сводится к минимуму.
Рис. 5. График, поясняющий работу умножителя частоты.
Возвратимся к принципиальной схеме. С выхода полосового фильтра сигнал поступает на последний умножитель. Умножитель собран на транзисторе 1Т7 по схеме с общим эмиттером и не имеет каких-либо особенностей.
В качестве колебательной системы применен четвертьволновый резонатор, укороченный емкостью. Далее сигнал усиливается транзистором 1Т8 до амплитуды, необходимой для нормальной работы смесителей приемного и передающего трактов. Выходная частота гетеродина 123 МГц.
Приемный тракт трансвертера содержит один каскад усиления, выполненный на транзисторе 1Т9, и смеситель, выполненный на транзисторе 1Т10. Селективность по зеркальному каналу в основном обеспечивается двухконтурным полосовым фильтром 1L16 1С43-1L17 1С45.
Усилитель высокой частоты собран по схеме с общим эмиттером. Стабилизация режима транзистора по постоянному току осуществляется с помощью отрицательной обратной связи через резистор 1R22.
Такая схема стабилизации позволяет непосредственно, без блокировочной емкости, заземлить эмиттерный вывод транзистора, что обеспечивает высокий устойчивый коэффициент усиления каскада. Для повышения к.п.д. входной цепи контур 1L15 1С39 сильно связан с цепью базы транзистора 1Т9. Сзязь с антенной емкостного типа.
Конденсаторы 1С38, 1С40 и индуктивность 1L15 образуют фильтр верхних частот, препятствующий проникновению на выход конвертера помех от мощных коротковолновых радиостанций.
Рис. 6. Схема двухтактного умножителя частоты.
Сигналы гетеродина и УВЧ суммируются на входе смесителя IT 10. Наличие емкости 1С47 улучшает форму напряжения гетеродина на базе транзистора 1Т10, а также обеспечивает короткое замыкание на входе смесителя при приеме на гармониках гетеродина. Это снижает коэффициент шума смесителя и повышает его устойчивость.
Задачу согласования смесителя со входом основного приемника выполняет контур 1L18 1С50 1С51 1С52. Для уменьшения шунтирования контура коллекторная цепь транзистора 1Т10 и вход основного приемника подключены к отводам емкостного делителя, составленного нз конденсаторов этого контура.
Передающий тракт начинается со смесителя, выполненного на транзисторе 1Т4. Сигнал гетеродина поступает на базу транзистора 1Т4 с контура 1L13 1С34. Сформированный в возбудителе телеграфный, ЛМ или SSB сигнал поступает на смеситель через контур 1L14 1С35 1С37 и переходный конденсатор 1С36. Нагрузкой смесителя служит полосовой фильтр 1L8 1C15-1L7 1С14, настроенный на частоту 144 МГц.
Дальнейшее усиление преобразованного сигнала осуществляется трехкаскадным линейным усилителем с общим коэффициентом усиления около 33 дБ. Первый каскад собран на транзисторе 1ТЗ, работающем в режиме класса А. Для улучшения фильтрации побочных излучений транзистор слабо связан со входным контуром 1L7 1С14 и с выходным контуром 1L6 1СЮ.
Повышение нагруженной добротности контуров получено за счет снижения коэффициента передачи, поэтому усиление первого каскада невелико. Основное усиление обеспечивается вторым каскадом, выполненным на транзисторе 1Т2 типа КТ911Б. В данном каскаде также использован режим класса А, что позволило при хорошей линейности получить высокий коэффициент усиления, около 20 дБ.
Для согласования предоконечного и оконечного каскадов служит П-образный контур 1L4 1С5 1С6 1С7. Оконечный каскад работает в режиме класса АВ. Необходимое смещение на базу транзистора 1Т1 типа КТ907 поступает с делителя напряжения 1R2, 1R3 через дроссель 1L3.
Для уменьшения опасности самовозбуждения (так называемых дроссельных автоколебаний) вывод этого дросселя, подключенный к делителю напряжения, ие заблокирован емкостью. Согласование оконечного усилителя с антенной обеспечивает контур 1L1 1С1 1С2. В передатчике отсутствует какое-либо специальное устройство защиты выходного транзистора, поэтому следует избегать случаев работы выходного каскада на сильно рассогласованную нагрузку.
Принципиальная схема УКВ трансвертера 432/21 МГц
Трансвертер состоит из приемного тракта, передающего тракта и общего гетеродина, принципиальная схема трансвертера дана на рисунке 7. Его гетеродин аналогичен гетеродину трансвертера 144/21 МГц. Для получения промежуточной частоты 21 МГц применен кварцевый резонатор с основной частотой 7611,1 кГц, возбужденный на третьей механической гармонике.
Далее следуют утроитель на транзисторе 2Т7 и удвоитель на транзисторе 2Т8. Последний умножитель 2Т9 работает в режиме утроении. Как показала практика, эффективность умножителя, выполненного по схеме с общим эмиттером, зависит от способа возбуждения цепи базы. Особенно это заметно на частотах, близких к граничным для данного транзистора.
Наихудшие результаты были получены при кондуктивном подключении базы транзистора через большую разделительную емкость. Значительно лучше работает умножитель при подаче возбуждения через конденсатор небольшой емкости с «горячего» вывода контура. Нагрузкой последнего умножителя служит четвертьволновый резонатор 2L14, укороченный емкостью 2С36.
Уровень сигнала на резонаторе при этом вполне достаточен для питания диодного смесителя приемного тракта. Транзисторный смеситель передающего тракта (транзистор 2Т5) требует большего уровня возбуждения, поэтому на выходе гетеродина имеется усилитель на транзисторе 2Т10.
Приемный тракт содержит два каскада усиления высокой частоты, диодный смеситель и УПЧ. Для повышения коэффициента передачи входной цепи контур 2L19 2С46 сильно связан с цепью базы транзистора 2Т1І первого каскада УВЧ. В результате нагруженная добротность входного контура невелика.
Амплитудно-частотную характеристику УВЧ в основном формирует полосовой фильтр 2L20 2С50-2L21 2С52, стоящий между первым и вторым каскадами. Контур 2L22 2С56 на выходе второго каскада УВЧ служит для дополнительной фильтрации паразитных каналов приема и для согласования УВЧ с диодным смесителем.
Напряжение гетеродина поступает на диод 2Д1 с контура 2L14 2С36 через отрезок линии, выполняющей роль повышающего трансформатора. При этом достаточная связь гетеродина со смесителем достигается благодаря небольшой емкости монтажного проводника. Для замыкания цепи высокочастотных токов, протекающих через диод, служит конденсатор 2С58.
Измеряя постоянное напряжение на резисторе 2R36, можно контролировать ток диода. Усилитель промежуточной частоты на транзисторе 2Т13 необходимо для компенсации потерь в диодном смесителе. Усилитель выполнен по традиционной схеме и не имеет особенностей.
Если основной приемник обладает достаточной чувствительностью (коэффициент шума не ниже 2-3), то УПЧ можно из схемы исключить.
Рис. 7. Принципиальная схема трансвертера 432/21 МГц.
Передающий тракт начинается со смесителя, выполненного на транзисторе 2Т5. Сигнал гетеродина поступает на базу транзистора 2Т5 после дополнительной фильтрации полосовым фильтром 2L16 2С40-2L17 2С42. Для подключения возбудителя служит контур 2L18 2С43 2С44, настроенный на частоту 21 МГц. С выхода смесителя сигнал, имеющий уровень около 2 мВт, поступает на полосовой фильтр 2L9 2С15-2L10 2С17.
Далее сигнал усиливается четырехкаскадным линейным усилителем с общим коэффициентом усиления 33-34 дБ.
Первый каскад линейного усилителя выполнен на маломощном транзисторе 2Т4 типа ГТ330. Он работает в режиме класса А и усиливает сигнал до уровня около 10 мВт. После фильтрации в контуре 2L8 2С12 сигнал через емкостный делитель 2С10 2С11 поступает на базу транзистора второго каскада усиления.
Транзистор 273 типа КТ610Б также работает в режиме класса А и обеспечивает выходную мощность около 100 мВт. Следующие два каскада, предоконечный и оконечный, работают в режиме класса АВ. Транзистор 2Т2 типа КТ911Б обеспечивает усиление до уровня 0,9-1 Вт, а транзистор 2Т1 типа КТ907А до уровня около 5 Вт.
Принципиальная схема УКВ трансвертера 1296/44 МГц
Данный УКВ трансвертер несколько сложнее двух предыдущих, поэтому вначале рассмотрим функциональную схему, приведенную на рисунке 8. Выбор промежуточной частоты 144 МГц вызван стремлением получить приемлемое подавление паразитных каналов приема и передачи при относительно невысоком качестве резонансных контуров.
Рис. 8. Функциональная схема трансвертера 1296/144 МГц.
В режиме приема главное внимание уделяется подавлению зеркальной помехи. Вообще к определению необходимой степени подавления зеркального канала можно подходить с двух несколько отличающихся позиций. В густо заполненных .диапазонах, например на коротких волнах, надо исходить из опасности проникновения в зеркальный канал сигнала мощной мешающей радиостанции.
Поэтому требуемая степень подавления зеркального канала составляет 40-60 дБ. На более высоких частотах вероятность такой помехи уменьшается. К тому же благодаря применению высоконаправленных антенн появляется своего рода пространственная селективность.
В предельном случае, когда вероятность зеркальной помехи очень мала, можно ограничиться таким подавлением зеркального канала, которое не ухудшает шумовые свойства приемника. Так, например, если зеркальный канал совершенно не ослаблен, то полезный сигнал будет поступать только по основному каналу, а шумы по основному и по зеркальному.
Реальный коэффициент шума при этом будет ухудшен ровно в 2 раза. Ясно, что уже при десятикратном ослаблении зеркального канала его шумами можно пренебречь.
В режиме передачи наибольшую опасность представляет сигнал гетеродина, в данном случае отстоящий от полезного сигнала на 144 МГц. При предварительных расчетах для определения необходимой добротности контуров можно воспользоваться формулой:
где Qн-нагруженная добротность контура, т. е. добротность с учетом шунтирующего действия входной и выходной нагрузок; f0 - центральная частота контура; дельта_f--значение расстройки между центральной частотой f0 и частотой, на которой определяется степень подавления помехи; k-необходимая степень подавления помехи, рассчитанная на один контур. В нашем случае f0= 1296 МГц, .дельта_f = 144 МГц.
Пусть требуется подавить помехи на 40 дБ. При наличии двух контуров на каждый из них придется 20 дБ или 100 раз по мощности. В этом случае нагруженная добротность одного контура, по формуле:
Для сравнения определим, какая потребовалась бы добротность при промежуточной частоте 21 МГц, формула:
Следует еще раз отметить, что здесь мы определяем добротность нагруженного контура. Добротность ненагруженного контура выбирается исходя из требований к коэффициенту передачи фильтра. Относительные потери в контуре равны отношению Qн/Q0, где Q0 - добротность ненагруженного контура.
Видно, что если добротность ненагруженного контура в 2 раза превышает добротность нагруженного, то в контуре теряется ровно половина мощности входного сигнала.
Посмотрим теперь, каковы требования к контуру при двух вариантах выбора промежуточной частоты. Пусть допустима потеря в одном контуре 20% мощности сигнала, т. е. относительные потери равны 0,2. Тогда при промежуточной частоте 144 МГц Q0 = Qн/Q0 = 45/0,2 = 225; при промежуточной частоте 21 МГц Q0 = 310/0,2 = 1550.
Очевидно, что изготовить резонатор с добротностью 225 проще, чем резонатор с добротностью 1550.
К другому преимуществу выбора промежуточной частоты 144 МГц можно отнести то, что приемники на данную частоту специально рассчитаны на получение минимального коэффициента шума. При этом отпадает необходимость иметь в приемном тракте дополнительный малошумящих УПЧ.
Однако выбор-промежуточной частоты 144 МГц обладает также некоторыми недостатками. Так, выходная частота гетеродина 1152 МГц кратна частоте 144 МГц. Это накладывает ограничения на выбор частоты кварцевого генератора, которая не должна быть субгармоникой частоты 144 МГц. В противном случае гармоник» гетеродина попадут в начальный участок диапазона и создадут помехи при работе радиостанции в режиме приема.
При передаче к тому же возникает опасность проникновения на выход девятой гармоники возбудителя, работающего на частоте 144 МГц.
В реальных условиях с целью упрощения конструкции приходится принимать компромиссное решение, т. е. отказываться от промежуточной частоты-21 МГц и выбирать 144 МГц.
Как видно из функциональной схемы, гетеродин трансвертера не имеет особенностей и выполнен в виде кварцевого генератора и цепочки транзисторных умножителей. Окончательная фильтрация сигнала гетеродина в режиме приема осуществляется двухконтурным полосовым фильтром. Приемный тракт состоит из двухкаскадного УВЧ и диодного смесителя.
Большое влияние на формирование функциональной схемы трансвертера оказывает то, что на частоте 1296 МГц очень трудно получить большие коэффициенты усиления. При использовании достаточно распространенных транзисторов реальный коэффициент усиления одного каскада измеряется единицами.
Таким образом, если наиболее низкой частоте плохое качество смесителя можно компенсировать большим коэффициентом усиления УВЧ, то в данном случае такая возможность отсутствует. В связи с этим смеситель должен обладать малым коэффициентом шума. Приблизительно оценить коэффициент шума диодного смесителя можно, пользуясь формулой для коэффициента шума приемника с аттенюатором на входе F=LFпр, здесь F - результирующий коэффициент шума, L - ослабление в аттенюаторе (в данном случае в смесителе), Fпр - коэффициент шума приемника (УПЧ).
Ослабление в диодном смесителе зависит в конечном счете от качества диода и обычно колеблется в пределах от 4 до 10 раз. Если коэффициент шума УПЧ равен 2, то результирующий коэффициент шума составит 8-20. Как показала практика, двух каскадов усиления достаточно, чтобы «перекрыть» подобные-шумы смесителя шумами УВЧ.
При конструировании передающего тракта проблема усиления мощности, становится еще острее. Если по аналогии с трансвертерами диапазонов 144 и-432 МГц сформировать сигнал на уровне мощности 1-2 мВт, то для того, чтобы довести этот сигнал до уровня 3-5 Вт, потребуется шесть - семь каскадов.
усиления. Дело осложняется также тем, что маломощные транзисторы, способные работать в данном диапазоне частот, имеют малые допустимые токи и напряжения, а поэтому пригодны для усиления до уровня только около 10 мВт.
Последующие каскады усиления приходится делать на мощных СВЧ транзисторах, работающих в режиме класса А, что приводит к удорожанию конструкции и уменьшению общего КПД передатчика. Из этого следует, что выгоднее сформировать сигнал с частотой 1296 МГц сразу на достаточно высоком уровне мощности.
Эту задачу можно решить двумя способами:
- Первый способ - это применить мощный транзисторный смеситель,
- Второй- использовать мощный параметрический смеситель на варакторе.
В описываемой конструкции реализован второй способ. Сигнал накачки поступает на параметрический преобразователь на частоте 384 МГц. Для того, чтобы уровень сигнала накачки достиг 1-1,5 Вт, имеется трехкаскадный усилитель мощности. В параметрическом преобразователе происходят одновременно умножение частоты накачки в 3 раза (1152 МГц) и суммирование с частотой 144 МГц.
Уровень сигнала с частотой 1296 МГц на выходе полосового фильтра преобразователя составляет 200-250 мВт. Два последующих каскада усиления доводят уровень сигнала до 2,5-3 Вт.
Принципиальная схема трансвертера приведена на рис. 9. Предварительные каскады гетеродина выполнены на транзисторах ЗТ7-ЗТ11. Схема этой части гетеродина мало отличается от схемы гетеродина трансвертера 432/21 МГц. Кварцевый резонатор ЗПэ1 возбужден на третьей механической гармонике. Далее следуют две ступени утроения частоты на транзисторах ЗТ8, ЗТ9 и один каскад удвоения частоты (транзистор 3Т10).
Полученный таким образом сигнал с частотой 384 МГц дополнительно усиливается транзистором 3Т11. Далее сигнал гетеродина разветвляется на приемный и передающий тракты- Рассмотрим вначале приемный тракт. Сигнал с частотой 384 МГц поступает на вход последнего утроителя частоты через полосовой фильтр 3L21 ЗС52-3L31 ЗС74.
Оптимальный режим возбуждения транзистора 3774 получен с помощью согласующей цепи 3C73, ЗС72, 3L30. Нагрузкой последнего утроителя служит полосовой фильтр 3L28 ЗС68-3L26 3С66, настроенный на частоту 1152 МГц. Связь со смесительным диодом осуществлена с помощью отрезка линии, выполняющего роль повышающего трансформатора.
Усилитель высокой частоты приемного тракта содержит два каскада на транзисторах ЗТ12, 3T13. Входная цель состоит из конденсатора связи ЗС55, разделительного конденсатора ЗС56 и короткозамкнутого шлейфа 3L22.
Короткозамкнутая линия препятствует проникновению на вход УВЧ мощных сигналов радиостанций КВ диапазона и ослабляет прямое проникновение на выход приемного тракта сигналов промежуточной частоты. В диапазоне 1296 МГц электрическая длина линии 3L22 составляет четверть длины волны, поэтому ее шунтирующим действием можно пренебречь.
В результате можно считать, что входная цепь состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов. Реально схема несколько сложнее, так как на столь высоких частотах большую роль играют паразитные индуктивности выводов. Суммарная индуктивность выводов конденсаторов и базового вывода транзистора 3772 вместе с емкостью конденсаторов образует последовательный низкодобротный контур, обеспечивающий согласование антенны со входом усилителя.
Выбор достаточно высокой промежуточной частоты (144 МГц) снизил требования к полосе пропускания УВЧ, а следовательно, и к нагруженной добротности контуров, входящих в фильтр. Это позволило сравнительно сильно связать транзисторы ЗТ12 и 3713 е контурами 3L23 ЗС59 и 3L24 ЗС62 и тем самым повысить коэффициент усиления УВЧ. Как уже указывалось, может быть двоякий подход к необходимой степени подавления зеркального канала. Это 10 дБ с точки зрения подавления шумов и примерно 40 дБ с точки зрения давления внешних помех по зеркальному каналу.
Рис. 9. Принципиальная схема УКВ трансвертера 1296/144 МГц.
В рассматриваемой конструкции принят некоторый средний вариант и подавление зеркального канала составляет 20 дБ. При желании полосу пропускания УВЧ можно сузить, передвинув, точку подключения конденсаторов ЗС57 ЗС58 ближе к «холодному», заземленному концу линии 3L23. Это тем более возможно, если применить более высокочастотные транзисторы.
С выхода УВЧ принимаемый сигнал поступает на диодный смеситель. Конденсатор 3C63 обеспечивает короткое замыкание для входного сигнала и сигнала гетеродина и в то же время является частью контура 3L25 3C63 ЗС65, настроенного на промежуточную частоту. Цепь контроля тока смесительного диода содержит дроссель 3L27 и блокировочный конденсатор ЗС69.
Эта цепь рассчитана под микроамперметр с током полного отклонения 50 мкА н внутренним сопротивлением 2 кОм.
Рассмотрение передающего тракта начнем с оконечного усилителя гетеродина, который усиливает сигнал с частотой 384 МГц до уровня 1-1,5 Вт. Коэффициент усиления, составляющий 30-33 дБ, примерно поровну делится между тремя каскадами, выполненными на транзисторах ЗТ4-ЗТ6. Цепи межкаскадного согласования всех трех каскадов аналогичны и имеют вид емкостных, делителей.
Для обеспечения наибольшего усиления первый каскад работает в режиме класса А, а второй - в режиме класса АВ. Оконечный каскад, работающий в режиме С, при помощи согласующей цепи 3L12, 3C23, ЗС24 нагружен на' варакторный диод ЗД4. На диоде ЗД4 осуществляется параметрическое преобразование частоты 144 МГц в частоту 1296 МГц.
Таким образом, гетеродин выполняет роль генератора накачки. Для подачи на преобразователь входного сигнала с частотой 144 МГц служит последовательный контур 3L11 ЗС22. На варакторном диоде происходит одновременно умножение частоты накачки в 3 раза и суммирование ее с частотой сигнала 144 МГц.
Как показала практика, для эффективной. работы преобразователя достаточно иметь один ненагруженный контур, настроенный на частоту 2fгет + fупч то есть на частоту 384*2+144=912 МГц. Холостой контур образован линией 3L13 и конденсатором ЗС20. Варакторный диод работает в режиме автосмещения.
В цепь автосмещения входят резисторы 3R11, 3R12. Суммарная частота 1296 МГц выделяется с помощью фильтра, состоящего из двух полосковых резонаторов 3L10 ЗС18 и 3L9 ЗС16. Фильтр осуществляет основную селекцию выходного сигнала, так как последующие два каскада усиления имеют относительно широкую полосу пропускания.
Первый каскад выполнен на транзисторе 3Т3 типа КГ911А. Для обеспечения линейного усиления каскад работает в режиме класса АВ. Открывающее напряжение смещения поступает на базу транзистора 3Т3 с делителя, образованного резистором 3R9 и параллельно включенными резистором 3R10 и диодом 3Д3. Диод служит для температурной стабилизации рабочей точки каскада.
Как уже указывалось, на столь высоких частотах начинают играть большую роль индуктивности выводов и соединительных проводников. Для того, чтобы пояснить работу входной цепи транзистора 3Т3, рассмотрим ее упрощенную эквивалентную схему (рис. 10).
Здесь Rвх--входное сопротивление транзистора, которое в данном случае составляет 1-2 Ом. Индуктивное сопротивление базового вывода Lб равно приблизительно 15 Ом. Отсюда следует, что добротность базовой цепи транзистора больше единицы. Для настройки базовой цепи в резонанс служит конденсатор ЗС14. Емкостная связь с полосовым фильтром осуществляется с помощью конденсатора ЗС15.
Рис. 10. Эквивалентная схема базовой цепи транзистора 3Т3.
Рис. 11. Эквивалентная схема коллекторной цепи транзистора 3Т3.
Эквивалентная схема выходной цепи показана на рис. 11. Здесь Ск-емкость коллекторного перехода; Lк - индуктивность вывода и паразитная индуктивность разделительного конденсатора ЗС12. Видно, что выходная цепь приводится к привычному П-образному контуру.
Выходной каскад работает по схеме сложения мощностей двух транзисторов ЗТ1 и ЗТ2 типа КТ911А. Базовые цепи транзисторов настроены с помощью конденсаторов ЗС6, ЗС7 и через четвертьволновые линии 3L5, 3L6 подключены к выходу предоконечного каскада. Конденсаторы ЗС9, ЗС10 - разделительные.
Применение соединительных линий вызвано удобством монтажа, а также возможностью в некоторых пределах регулировать согласование, измейяя волновое сопротивление этих линий. Выходная цепь состоит из двух П-образных контуров, имеющих общий выходной конденсатор ЗС1.
Предоконечный и оконечный каскады имеют суммарный коэффициент усиления около 12 дБ и обеспечивают линейное усиление сигнала до уровня 3 Вт.
Принципиальная схема основного блока 21 МГц
Как уже указывалось, радиостанция может работать как в автономном режиме, так и совместно с КВ трансивером. Автономная работа радиостанции рассматривалась как вспомогательная, и при этом решено было ограничиться только телеграфным режимом работы.
Основной блок радиостанции (рис. 12) представляет собой маломощный телеграфный трансивер на диапазон 21 МГц, выполненный на основе приемника прямого преобразования частоты. Трансивер можно подразделить на приемный тракт, передающий тракт и общий перестраиваемый гетеродин.
Приемный тракт содержит входной смеситель, выполненный на диодах 4Д1-4Д4, и четырехкаскадный усилитель низкой частоты - транзисторы 4Т1-4Т5. Передающий тракт содержит удвоитель, выполненный на диодах 4Д7, 4Д8, и усилитель - на транзисторе 4Т8. Гетеродин состоит из LC-автогенератора и буферного каскада на транзисторах 4Т6 и 4Т7.
Сигнал с выхода одного из трансвертеров, 144/21 или 432/21 МГц, поступает на входной контур приемного тракта 4L1 4С2 и далее через катушку связи 4L2 на входной смеситель, собранный на диодах 4Д1-4Д4. Смеситель выполнен по схеме, предложенной радиолюбителем В. Поляковым (RA3AAE), и содержит две ветви на встречно-параллельных диодах.
Для стабилизации режима смесителя введена цепь автосмещения, состоящая из конденсаторов 4СЗ, 4С4 и резистора 4R1. С выхода смесителя низкочастотный сигнал поступает на двухзвенный LC-фильтр 4L3 4L4 4С5 4С6 4С7, имеющий частоту среза около 3 кГц. Нагрузкой фильтра служит первый каскад усилителя низкой частоты, выполненный на транзисторе 4Т1.
База следующего транзистора 4Т2 гальванически связана с коллектором 4Т1, и оба транзистора охвачены общей отрицательной обратной связью по постоянному току с помощью резистора 4R2. Далее низкочастотный сигнал через регулятор усиления R2 поступает на третий каскад.
Нагрузкой транзистора 4ТЗ служит согласующий трансформатор, обеспечивающий парафазное возбуждение транзисторов 4Т4 и 4Т5, входящих в состав двухтактного выходного каскада. Трансформаторная схема позволила получить большой коэффициент усиления двух последних каскадов, а также обеспечила возможность подключения как низкоомной, так и высокоомной нагрузки.
Перестраиваемый гетеродин выполнен на транзисторе 4Т6 по трехточечной емкостной схеме. Для перестройки частоты служит варикап 4Д5, постоянное напряжение на который поступает через резистор 4R14. Управляющее напряжение поступает с переменного резистора R5, входящего в состав схемы межблочных соединений (см. рис.
14). В состав делителя также входят резистор R6, ограничивающий минимальное напряжение на варикапе 4Д5, а также резисторы R3 и R4, поочередно подключаемые контактами реле Р1/2. В режиме передачи подключается постоянный резистор R4, а в режиме приема - переменный резистор R3. Резистор R3 служит для расстройки частоты приема относительно частоты передачи.
Расстройка необходима для поиска сигналов отвечающих радиостанций при работе «на общий вызов», а также для настройки на частоту вызываемой радиостанции. Так, например, если сигнал вызываемой радиостанции принимается с тоном около 1 кГц, то для совмещения частот обоих корреспондентов при передаче должна автоматически включиться расстройка на 1 кГц. Дело, однако, осложняется тем, что приемник прямого преобразования имеет низкочастотный зеркальный канал приема, т. е. прием с тоном 1 кГц может происходить при настройке гетеродина как выше, так и ниже частоты принимаемой станции.
Рис. 12. Принципиальная схема основного блока 21 МГц.
Ясно, что если автоматически включаемая расстройка имеет определенный знак, то в одном случае, при настройке на основной канал, произойдет совмещение частот корреспондентов, а в другом случае, при настройке на зеркальный канал, "расстройка достигнет двойного значения. Для проверки правильности настройки служит кнопка Кн1.
При нажатии кнопки отключается расстройка приемника. В результате при правильной настройке на частоту корреспондента тон принимаемой станции понижается до нуля, а при настройке на зеркальный канал тон повышается в 2 раза. Кнопка также помогает оперативно настроиться на частоту корреспондента.
Для этого надо при нажатой кнопке настроиться на нулевые биения.
С автогенератора сигнал поступает на вход буферного каскада, выполненного на транзисторе 4Т7. Каскад служит для устранения влияния нагрузки на частоту гетеродина. Транзистор 477 включен по схеме усилителя с общим эмиттером. Транзистор нагружен на контур 4L8 4С25, настроенный на частоту 10,5 МГц. Связь осуществлена посредством обмотки 4L7.
Далее сигнал разветвляется на два направления. Через катушку связи 4L6 напряжение гетеродина поступает на входной смеситель приемного тракта, который по принципу работы требует подачи сигнала гетеродина на. половинной частоте. Через катушку связи 4L9 напряжение с частотой 10,5 МГц поступает на удвоитель, выполненный на диодах 4Д7, 4Д8.
Одновременно диоды выполняют роль коммутирующих элементов для осуществления телеграфной манипуляции. Для этого диоды включены по постоянному току в диагональ моста, образованного резисторами 4R22-4R25. При нажатом ключе резистор 4R24 соединен с «землей» и напряжение в диагонали сбалансированного моста равно нулю.
В результате диоды 4Д7, 4ДЗ открываются высокочастотным напряжением, поступающим через катушку связи 4L9, и на выходе образуется напряжение удвоенной частоты. При отжатом ключе мост разбалансирован и на диоды поступает запирающее напряжение. Остаточная емкость диодов в данной схеме не имеет значения,- так как емкостные токи диодов равны и противоположны по знаку.
Для улучшения качества манипуляции служит конденсатор 4С30, ограничивающий скорость изменения постоянного напряжения в диагонали моста. Для того, чтобы конденсатор 4С30 не шунтировал выход удвоителя, в схему введен дроссель 4L10.
С выхода удвоителя сигнал поступает на вход буферного каскада, выполненного на транзисторе 4Т8. Транзистор с помощью катушки связи 4L11 нагружен на контур 4L12 4СЗЗ, настроенный на частоту 21 МГц. Для регулировки уровня сигнала с частотой 21 МГц служит потенциометр R1, включенный в коллекторную цепь транзистора.
Схема блока питания и межблочных соединений
Схема блока питания показана на рисунке 13, переменное напряжение около 30 В поступает на мостовой выпрямитель 5Д1-5Д4 с обмотки силового трансформатора 5Тр1. На выходе выпрямителя имеются сглаживающие конденсаторы 5С1, 5С2.
С конденсаторов постоянное напряжение около +40 В поступает на последовательный стабилизатор напряжения, выполненный на составном эмиттерном повторителе 577, 5Т2. Напряжение на входе повторителя определяется цепочкой из двух стабилитронов 5Д5, 5Д6. Для защиты от перегрузки стабилизатор снабжен плавким предохранителем 5Пр2.
Выходное напряжение стабилизатора +28 В подается далее еще на одну ступень стабилизации, предназначенную для питания маломощных каскадов приемного тракта радиостанции напряжением + 12 В. Эта ступень содержит эмиттерный повторитель - транзистор 5ТЗ и параметрический стабилизатор в цепи базы - стабилитрон 5Д7. Для предотвращения перегрузки также имеется предохранитель 5ПрЗ. Несмотря на свою простоту, оба стабилизатора обеспечивают достаточное постоянство питающих напряжений.
Схема межблочных соединений показана на рис. 14. Основная коммутация при переходе с диапазона на диапазон осуществляется с помощью переключателя В1.
На схеме данный переключатель показан в положении «1296 МГц». При этом контактные группы В1.1-В1.4 обеспечивают последовательное соединение блоков 3, 1 и 4. Переключение цепей питания осуществляется контактными группами В1.5 и В1.6. В положении «1296 МГц» питание +28 В поступает на трансвертер 1296/144 МГц, а также через цепочку Д1, Д2 на трансвертер 144/21 МГц.
Стабилитрон Д2 служит для снижения напряжения питания передающего тракта 144 МГц, так как для возбуждения трансвертера 1296/144 МГц требуется пониженный уровень мощности. Питание +12 В поступает на трансвертер 1296/144 МГц непосредственно, а на трансвертер 144/21 МГц через диод Д4. В положении переключателя В1 «144 МГц» диоды Д1 н Д4 запираются и питание поступает только на трансвертер 144/21 МГц.
Рис. 13. Принципиальная схема блока питания.
Переключатель В2 предназначен для перехода из автономного режима в режим работы совместно с коротковолновым SSB трансивером. Сформированный SSB сигнал поступает с предоконечного каскада КВ трансивера на гнездо Гн5. Требуемая мощность возбуждения не превосходит 1-3 мВт.
Точная подстройка уровня возбуждения осуществляется переменным резистором R8. В автономном режиме уровень возбуждения регулируется резистором R1. Для регулировки усиления приемника служит потенциометр R2.
Рис. 14. Схема межблочных соединений и цепей коммутации УКВ радиостанции.
Стабилизация напряжения питания варикапа, входящего в блок 4, осуществлена с помощью стабилитрона Д3. Потенциометр R5 служит для настройки трансивера диапазона 21 МГц, а переменный резистор R3 - для расстройки частоты приема относительно частоты передачи.
Гнезда Гн6 н Гн7 являются соответственно высокоомным и низкоомным выходами усилителя низкой частоты. Для переключения радиостанции из режима приема в режим передачи служит реле Р1. Реле управляется с помощью кнопки или педали В4, подключаемой к гнездам Ш1. При замыкании кнопки В4 реле РІ срабатывает и через контакты Р1/1 на соответствующий трансвертер подается напряжение +28 В. Контакты Р1/2 служат для переключения цепей расстройки,- а контакты Р1/3 - для управления антенными реле Р2-Р4.
Продолжение:
Жутяев С. Г. Любительская УКВ радиостанция, 1981 год.