Трансивер «Астана-Радио-2006»

Трансивер предназначен для работы в режимах CW и SSB на двух радиолюбительских диапазонах 21 и 28 МГц. Чувствительность на прием составляет около 1 мкВ при динамическом диапазоне до 90 дБ, выходная мощность на передачу – не менее 5 ватт. Питается трансивер переменным напряжением 220 вольт частотой 50 герц. Размеры корпуса 223х195х101 мм.

Принципиальная электрическая схема трансивера показана на рисунках 1а и 1б. Трансивер выполнен по схеме с одним преобразованием частоты. Первая ПЧ 15 МГц фиксированная, основным элементом селекции является четырехкристальный кварцевый фильтр, выполненный по лестничной схеме. При такой ПЧ на данных диапазонах получается малое количество гармоник, ещё достаточно хорошее усиление по ПЧ, при довольно невысоких частотах ГПД, что несколько смягчает требования к стабильности вырабатываемых им частот, следует ещё учесть и то, что кварцы с этой частотой входят в набор кварцев, выпускавшихся для трансивера UW3DI, а это выводит данные элементы из зоны дефицита.

Режим приема

В режиме приема сигнал радиочастоты с антенного гнезда XW1 через контакты реле К5.1 поступает на двухзвенный перестраиваемый входной фильтр L1, C2, VD1, VD2, C4, L2. Данный фильтр перестраивается в диапазоне частот от 18 МГц до 30 МГц варикапами VD1, VD2 управляемыми напряжением, подаваемым с резистора R3. С выхода фильтра сигнал РЧ поступает на первый затвор полевого транзистора VT1 КП350Б, на котором выполнен усилитель радиочастоты. На второй затвор этого транзистора подается напряжение автоматической регулировки усиления, узел которой выполнен на транзисторе VT12. Резистором R71 осуществляется ручная регулировка усиления данного каскада. Со стока транзистора VT1 сигнал радиочастоты через истоковый повторитель (VT2) подается на кольцевой балансный смеситель, выполненный на диодах VD7…VD10. Повторитель VT2 согласовывает выходное сопротивление входного усилителя радиочастоты с входным сопротивлением диодного смесителя. Питание на эти каскады в режиме приема подано через диод VD5. В противоположные плечи диодного кольца подается сигнал ГПД.

ГПД, с опорным КГ и электронным коммутатором частот, объединены в единый блок гетеродинов. Гетеродин плавного диапазона выполнен на транзисторах VT13, VT14. Одним из его свойств является повышенная стабильность вырабатываемых частот. На диапазоне 28 МГц частотозадающими элементами являются катушка L11 и конденсаторы С61, С65. Перестройкой последнего производят изменение генерируемой частоты. На диапазоне 21 МГц к ним контактами реле К8.1 подключаются еще и конденсаторы С63, С64. Такое схемное решение дало возможность получить хорошую растяжку на обоих диапазонах с необходимым перекрытием по частоте. Расстройка ГПД осуществляется изменением емкости варикапа VD29 при изменении подаваемого на него напряжения со схемы управления расстройкой, выполненной на резисторах R90…R98. Резистором R93 осуществляют расстройку, а резистором R94 – совпадение частот в режимах передачи и приема. Делитель R97, R98 служит для установки совпадения частот в режимах с включенной и выключенной расстройкой, при среднем положении движка резистора R93. Резистор R96 служит для замыкания цепи диодов VD31, VD36 на корпус, с целью обеспечения режима коммутации (что необходимо в связи с высоким сопротивлением варикапа). Переключатель SA4 включает режим расстройки.

Снятый с выхода ГПД сигнал усиливается каскадом на транзисторе VT15. Высокое входное сопротивление данного каскада способствует хорошей развязке ГПД от последующих каскадов. Далее сигнал ГПД поступает на электронный коммутатор частот VT16…VT19. В режиме приема данный каскад коммутирует сигнал ГПД на первый смеситель приемника, а сигнал кварцевого гетеродина на балансный диодный SSB-детектор. Управление осуществляется подачей напряжения +12 вольт Rx на резистор R79. Диоды VD32…VD35 способствуют более полной развязке между сигналами гетеродинов, что немаловажно при относительно высоких напряжениях гетеродинов. Сам коммутатор состоит из четырех истоковых повторителей, включаемых попарно подачей на их стоки питающих напряжений +12ВRx и +12ВTx. Коммутатор имеет два входа (для ГПД и КГ) и два выхода (для смесителя и детектора). В режиме передачи сигналы на выходах меняются местами. На второй вход электронного коммутатора частот подключен опорный кварцевый гетеродин.

Опорный КГ выполнен на транзисторе VT20 по схеме, аналогичной емкостной трехточки. В режиме приема к кварцевому резонатору подключена катушка L13, регулировкой которой осуществляют подстройку частоты КГ в этом режиме. Данный КГ обеспечивает также вырабатывание необходимых частот и в режимах «Передача SSB», «Передача CW», «Настройка». Управление генератором осуществляется путем подачи смещения в базовую цепь транзистора VT20 управляющего напряжения через диоды VD37, VD38, VD39 (+12BRx, +12BTx) и VD40 (с электронного ключа). Катушка L12 используется для установки частоты генератора в режиме передачи CW.

Снятый с выхода кольцевого диодного смесителя продукт смешивания частот входного сигнала и ГПД (15 МГц) усиливается каскадом на транзисторе VT3, включенном по схеме с общей базой. Этот каскад хорошо согласовывает выходное сопротивление смесителя с входным сопротивлением последующего фильтра. В режиме приема в базу транзистора подается сигнал АРУ (автоматической регулировки усиления). Регулировка усиления по ПЧ вручную производится резистором R23. Нагрузкой каскада является контур L3, C16, настроенный на частоту 15 МГц. Он отсекает нежелательные продукты преобразования в «дальней зоне» полосы пропускания по ПЧ. В «ближней зоне» эту работу выполняет кварцевый фильтр ZQ1…ZQ4. Согласование выходного сопротивления VT3 с контуром осуществлено с помощью применения отвода катушки L3. Катушка связи L4 согласовывает сопротивления контура и кварцевого фильтра.

Кварцевый фильтр является основным элементом селекции трансивера. Он выполнен на четырех резонаторах по лестничной схеме. Полоса пропускания фильтра равна 2,6 кГц по уровню 0,7. При подключении дополнительных конденсаторов С20 и С24 контактами реле К1.1, К2.1 полоса пропускания фильтра сужается до одного килогерца (при этом начинает светиться светодиод VD19 красным цветом, сигнализируя о включении данного режима). Интересная (и, на мой взгляд, заслуживающая внимания!) АЧХ этого фильтра наблюдается при подключении дополнительного (единственного – без С20 и С24!) конденсатора параллельно С22 – в этом случае характеристика имеет вид острого треугольного выброса. При этом уровень сигнала на выходе такой же, как и у широкополосного варианта, но полоса пропускания уменьшается до 0,5 кГц. Выход кварцевого фильтра подключен к контуру L5, С25 согласовываясь с ним с помощью отвода этой катушки. Полученные на концах катушки связи L6 противофазные сигналы ПЧ подаются на противофазные входа усилителя ПЧ, выполненного по схеме усилителя с улучшенной симметрией выходного сигнала. Этот усилитель дает большое усиление (около 6000) и при этом очень устойчив из-за наличия двух отрицательных обратных связей. Противофазные выхода этого усилителя подключены к одному плечу кольцевого диодного SSB-детектора. В это же плечо подан и сигнал опорного кварцевого гетеродина (VT20) через электронный коммутатор частот (VT16…VT19). С противоположного плеча детектора снимается сигнал звуковой частоты и через разделительный конденсатор С33 подается на эмиттер транзистора VT8, на котором собран предварительный усилитель низкой частоты. Параллельно этому каскаду включен каскад (VT9) предварительного усилителя передатчика, но, так как, на него не подано питание, а его эмиттер подперт положительным напряжением, поступающим с транзистора VT8, то он почти не оказывает шунтирующего действия на предусилитель НЧ. Оба этих каскада выполнены по схеме включения транзистора с общей базой с целью согласования низкого выходного сопротивления детектора с входными сопротивлениями последующих фильтров. С коллектора транзистора VT8 сигнал звуковой частоты через ФНЧ C38, L7, C39 подается на резистор R54 (с помощью которого осуществляется регулировка усиления по звуковой частоте), а так же на затвор VT10 – усилителя АРУ. С движка R54 ЗЧ сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты, выполненного на микросхеме DA1. Резистор R60 служит для регулировки глубины отрицательной обратной связи усилителя низкой частоты. Цепочка С51, R59 предотвращает самовозбуждение УНЧ на высоких частотах (при отсутствии такового в реальной схеме, эту цепочку можно не устанавливать!). С выхода 4 микросхемы усиленный сигнал ЗЧ подается либо на динамическую головку BA1 и телефоны одновременно, либо только на телефоны, в зависимости от положения переключателя SA3. После отключения динамика резистор R63 играет роль дополнительной нагрузки (для гашения основной мощности усилителя при установленном на максимум усиления движка резистора R54, ибо одни наушники потребляют гораздо меньше, чем динамическая головка), что облегчает режим микросхемы при наличии на входе больших сигналов. В момент переключения SA3 (на пиках сигнала), эту же (смягчающую перегрузку) роль играет и резистор R61.

С выхода усилителя АРУ VT10 сигнал подается на выпрямитель АРУ VD17, VD18, собранный по схеме удвоения напряжения. Система АРУ имеет измеряемое десятками миллисекунд время заряда конденсатора С86  и время его разряда, близкое к одной секунде. Поэтому при появлении сильного сигнала на входе приемника происходит снижение усиления УПЧ без «щелчка» на выходе приемного тракта трансивера, который появился бы при замедленном срабатывании АРУ из-за перегрузки приемника до снижения усиления УПЧ. Эффективную работу АРУ обеспечивает усилитель постоянного тока на биполярном транзисторе с высоким усилением по току VT12. Ток через VT12 служит для измерения силы принимаемых сигналов. Большая постоянная времени разряда С86 обеспечивает медленное снижение показаний S-метра после его отклонения до пикового значения и, следовательно, удобство отсчета величины S при работе по сигналам CW и SSB. Делитель R32, R33 обеспечивает небольшое положительное смещение на аноде диода VD18, изменением которого (подбор сопротивления R32) можно регулировать порог срабатывания системы АРУ. Резистор R30 демпфирует (ограничивает сверху) сигналы АРУ на пиках, а С85 сглаживает эти пики и гасит ВЧ наводки на корпус в цепи, идущей к измерительной головке РА1. Диод VD16 создает нелинейный участок в области максимального уровня сигнала АРУ, тем самым, расширяя диапазон измеряемых уровней сигнала приемного тракта трансивера, это, так же, улучшает и удобство считывания показаний с РА1. Переключатель SA9 служит для отключения системы АРУ. При этом к коллектору транзистора VT12 подключается делитель R24, R25, чем обеспечивается работа S-метра при отключенной АРУ. Диоды VD13, VD14, VD15 не только осуществляют развязку по управляющим цепям, но ещё и не позволяют появляться «щелчкам» при возникновении на входе приемника мощных импульсных сигналов (в этом случае, при отсутствии этих диодов, усиление по ПЧ снизилось бы до нуля, что наблюдалось бы в виде щелчка с полным запиранием усилительных трактов, а наличие диодов не позволяет сигналу АРУ уменьшиться до нуля – оно уменьшается только до некоторого уровня, определяемого этими диодами).

Режим передачи SSB

Режим передачи в трансивере осуществляется подачей питающего напряжения +12 вольт в точки схемы, обозначенные как +12ВTx. При этом напряжение питания с точек +12ВRx снимается. Напряжения +12BRx и +12BTx формируются контактами реле К7 (реле управляется педалью SA10, которую ещё, так же, называют тангентой), а также переключателями SA6 («Передача») и SA7 («Настройка»). В режиме передачи SSB-сигнала ЗЧ сигнал, снятый c микрофона ВМ1 усиливается каскадом на транзисторе VT11, включенный по схеме с общей базой, с целью согласовки низкого сопротивления микрофона с высоким входным сопротивлением последующего каскада. С коллектора VT11 сигнал ЗЧ подается на второй затвор полевого транзистора VT1 (этот каскад используется одновременно как на передачу, так и на прием). В данном режиме этот каскад запитан через диод VD6 и контакты переключателя SA1.1. В этом режиме с анода диода VD4 снято напряжение (он заперт), а на аноде VD3 оно присутствует, поэтому усиление каскада на транзисторе VT1 определяется положением движка резистора R69, которым регулируют усиление микрофонного тракта. Контакты реле К6.1 закорачивают входной двухзвенный фильтр на корпус. Истоковый повторитель VT2 согласовывает входные-выходные сопротивления смежных каскадов. Относительно большая емкость конденсаторов С6, С10, С11, С12, С13 позволяет осуществить прохождение по тракту сигналов со звуковой частотой. С истока VT2 сигнал ЗЧ подается на кольцо диодов VD7…VD10, которое в данном режиме является балансным модулятором SSB-сигнала. Во второе плечо модулятора подается сигнал опорного гетеродина VT20 через электронный коммутатор сигналов VT16…VT20. Балансировку модулятора осуществляют подстроечными резистором R15 («Грубо») и конденсатором С14 («Точно»). С балансного модулятора DSB-сигнал снимается с помощью трансформатора Т1. Далее он усиливается каскадом на транзисторе VT3 (регулировка усиления этого каскада в данном режиме осуществляется резистором R20), отфильтровывается контуром L3, C16, кварцевым фильтром, контуром L5, C25, усиливается усилителем ПЧ VT4…VT7, и поступает на кольцо диодов VD20…VD23, играющих в данном режиме роль смесителя. С каскада VT8 в этом случае снято питающее напряжение, а на VT9 оно подано. Усиленный этим каскадом продукт преобразования смесителя (сигнал радиочастоты) фильтруется двухзвенным полосовым фильтром L8, C44, VD24 и VD25, C46, L9. Данный фильтр аналогичен двухзвенному приемному фильтру, так же как он работает и управляется тем же резистором R3. С выхода фильтра сигнал РЧ поступает на первый каскад усилителя мощности VT22. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Резистор подачи смещения в базовую цепь R110 вторым концом подключен непосредственно к коллектору транзистора, что создает условия наличия отрицательной обратной связи и приводит к повышению устойчивости каскада. С коллектора этого транзистора сигнал РЧ поступает на предоконечный усилительный каскад VT23, так же как и предыдущий выполненный по схеме с общим эмиттером. Устойчивость данного каскада обеспечивается применением цепочки отрицательной обратной связи C95, R114. Запитаны транзистор VT22 и базовая цепь VT23 напряжением +12ВTX. С коллектора VT23 сигнал РЧ подается на оконечный каскад усилителя мощности VT24 - использована схема включения, так же как и предыдущих транзисторов, с общим эмиттером. В качестве нагрузки используется П-контур, включенный последовательно с цепью питания. Делитель смещения базовой цепи R116, R117 подключен к части витков катушки П-контура L16, образуя цепь отрицательной обратной связи с целью повышения устойчивости усилителя к самовозбуждению. Конденсатор С99, подключенный между холодным концом П-контура и базой транзистора VT24, позволяет компенсировать проходную емкость данного каскада в диапазоне 28 МГц, и тем самым поднять усиление на этих частотах. Контакты реле К9.1 и К10.1 при подаче питающего напряжения на их обмотки переводят каскад с диапазона 28 МГц на диапазон 21 МГц. Питание на предоконечный и оконечный каскады УМ подается через контакты реле К7.3, К7.4 (запаралелены с целью увеличения надежности). Питание в эти цепи может подаваться и через диод VD27. Это происходит при пользовании переключателями SA6 и SA7 («Передача» и «Настройка»). Таким образом, обеспечиваются режимы передачи с обводом и без него, не используя при этом  дополнительный выключатель. При пользовании вышеназванными переключателями режим обвода включен (реле К7 в этом случае обесточено и его контакт К7.1 разомкнут – дополнительный УМ не включен). При переводе трансивера в режим передачи тангентой SA10 контакты К7.1 замыкаются, обеспечивая, тем самым, режим передачи с выключенным обводом (дополнительный усилитель мощности включен).

В качестве датчика индикатора выходного уровня сигнала усилителя мощности использован детектор VD46, VD47, выполненный по схеме удвоения напряжения. Выпрямленный им сигнал, через резистор R28, поступает на базу транзистора VT12 и индицируется прибором РА1.

Режим передачи CW

При работе на передачу в телеграфном режиме питание с транзисторов VT1, VT2, VT11 снимается (контактами переключателя SA1.1) и подается на электронный телеграфный ключ, выполненный на микросхемах DD1…DD3, а так же и на реле К3, К4. Контакты К3.1 замыкают часть резистора R15 разбалансируя, тем самым, балансный модулятор, что необходимо для получения CW-сигнала в данной схеме (следует отметить – при данной схеме формирования телеграфного сигнала не требуется применения отдельного кварцевого гетеродина с дополнительным кварцевым резонатором). Контакты реле К4.1 подключают к генератору катушку L12, подстройкой сердечника которой частоту КГ устанавливают на середину АЧХ кварцевого фильтра, с целью обеспечения возможности прохождения CW-сигнала через усилительный тракт трансивера. Остальной путь прохождения сигналов такой же, как и в режиме SSB. Для прослушки своего телеграфного сигнала в режиме передачи CW используется сигнал тонального генератора электронного ключа. Уровень прослушки регулируется резистором R109. Это более комфортно для слуха, так как сигнал чистый и однотонный по спектру, а его тон устанавливается по желанию оператора подстройкой резистора R105. Телеграфный электронный ключ выполнен на микросхемах МОП-структуры DD1, DD2, DD3. На микросхеме DD1 выполнен управляемый генератор импульсов с регулируемой частотой (R100-регулировка скорости передачи телеграфных посылок), на триггере DD2.2 – формирователь тире, на логическом элементе 2И-НЕ DD3.2 – схема сложения, на логических элементах DD3.1, DD3.3, DD3.4 – генератор звуковой частоты, на транзисторе VT21 – эмиттерный повторитель, светодиод VD45 – визуальный индикатор (нагрузка эмиттерного повторителя) работы электронного ключа. Работает ключ следующим образом. При нейтральном положении манипулятора SA5 на вход элемента DD1.2 и на вход 8 элемента DD1.3 поступает логическая единица через резистор R101. Генератор DD1 заторможен: на входе С (3) триггера DD2.1 логический ноль. Логическая единица на входе R (10) триггера DD2.2 устанавливает «единицу» на его выходе 12. При переводе манипулятора в положение «точки» (SA5 налево по схеме) на входа 6 и 8 DD1 поступает логический «ноль», генератор начинает работать. Импульсы подаются на вход «С» триггера DD2.1, который формирует точки, поступающие через элемент DD3.2 на транзистор VT21, а также на вход 8 элемента DD3.3 разрешая, тем самым, работу звукового генератора. Триггер DD2.2 при этом удерживается в исходном состоянии уровнем логической единицы, поступающим на его вход R (10) через резистор R107. Элемент DD3.2 обеспечивает передачу точки нормальной продолжительности даже при кратковременном замыкании манипулятора SA5. При переводе манипулятора SA5 в положение «тире» (направо по схеме) генератор импульсов и триггер DD2.1 работает, как и в положении «точки», однако с входа R (10) триггера DD2.2 снимается запрет, и он изменяет своё состояние под действием импульсов с триггера DD2.1. Импульсы с выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 суммируются на элементе DD3.2 формируя тире. Элемент DD3.2 обеспечивает передачу тире даже при кратковременном замыкании манипулятора. Ключ формирует стандартный код Морзе на всех рабочих скоростях (от 30 до 300 знаков в минуту). Тон сигнала звукового генератора ключа определяется величиной сопротивления резистора R105, а также величиной емкости конденсатора С88. Светодиод VD45 при работе ключа моргает в такт с посылками точек и тире. Посылки положительной полярности в такт с точками и тире через резисторы R104, R89 и диод VD40 запускают кварцевый генератор VT20 в работу. Изменением емкости конденсатора С79 можно изменять форму скатов телеграфных посылок.

Продолжение следует!