Портативная радиостанция на 28 МГц с АМ-модуляцией

Эта радиостанция, обладая чувстви­тельностью приёмного тракта не хуже 1 мкВ и выходной мощностью передающего не менее 100 мВт, обес­печивает дальность связи на открытой местности в несколько километров. При использовании полноценной ста­ционарной антенны типа GP, хотя бы у одного из корреспондентов, дальность связи возрастает до 10 км. К достоин­ствам радиостанции также можно отне­сти простоту схемного решения и мини­мальное число моточных элементов.

Принципиальная схема радиостан­ции показана на рис. 1. Она построе­на по трансиверной схеме. Приемный тракт выполнен на основе сверхрегене­ратора. Как известно, он обладает как рядом преимуществ — высокая чувст­вительность, малое число применяе­мых радиоэлементов, простота на­стройки, так и недостатков — излучение собственных сигналов в эфир, невысо­кая избирательность, сильная зависи­мость от параметров антенны (вплоть до срыва генерации и прекращения приёма).

В предлагаемой радиостанции неко­торые недостатки сверхрегенератора сведены к минимуму применением предварительного усилителя высокой частоты с избирательным контуром на входе и синхронизации работы УВЧ по импульсам гашения.

Усилитель звуковой частоты радио­станции в режиме передачи выполняет функцию микрофонного усилителя, а динамическая головка ВА1 работает как микрофон.

Одной из особенностей радиостан­ции является регулирование выходной мощности передатчика, которая зави­сит от положения движка подстроенно­го резистора R16.

В режиме приёма (RX) сигнал с антенного разъёма XW1 через секцию переключателя SA2.2 и конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1 уси­лителя радиочастоты. Штыревая антен­на длиной 95 см, конденсатор С1 и последовательный резонансный контур L1C2 представляют собой входную сис­тему контуров, обладающую достаточ­ной селективностью и хорошим согла­сованием по сопротивлению, что обес­печивает высокую чувствительность при необходимой избирательности. Коллектор транзистора VT1 подключён к части контура L2C5C30, чтобы меньше его шунтировать. Смещение на базу этого транзистора подано через резис­тор R1 с базового делителя R3R4 тран­зистора VT2. А так как в этой цепи при­сутствуют импульсы гашения, то работа транзистора VT1 оказывается синхро­низированной этими импульсами. Это значит, что он открывается в такт с транзистором VT2 — в те моменты, когда его чувствительность максималь­на (в определённые периоды каждой пачки гасящего импульса). Это не толь­ко экономит электроэнергию, но и со­кращает число резисторов в базовом делителе VT1. К тому же транзистор VT1 периодически (в такт с гасящими им­пульсами, и обратите особое внима­ние — это не ВЧ-колебания!) оказыва­ется закрытым. Это благоприятно ска­зывается на предотвращении просачи­вания собственного ВЧ-сигнала сверх­регенератора в антенну через паразит­ные проходные емкости каскада, т. е. па­разитные излучения уменьшаются.

Сверхрегенеративный детектор со­бран на транзисторе VT2 по схеме с общей базой. Каскад генерирует ВЧ-ко­лебания рабочей частоты пачками. Час­тота колебаний определяется парамет­рами элементов контура L2C5C30, а частота гасящих колебаний — R6C7C4 (как основные) и C8R4R5C10R7C12 (тоже участвуют в этом процессе, хотя и в меньшей степени). Обратная связь, обеспечивающая генерацию на высо­кой частоте, образована конденсато­ром С6.

Частота вспомогательных колебаний должна лежать в пределах 30… 50 кГц. Если она будет ниже, её трудно отде­лить от низкочастотного полезного сиг­нала, хотя чувствительность сверхреге­нератора при низкой частоте и будет выше. Если же вспомогательную часто­ту установить выше указанного преде­ла, она будет способна более активно просачиваться в антенну, а это лишние паразитные излучения, к тому же чувст­вительность сверхрегенератора будет несколько ниже. Вспомогательная час­тота гашения имеет форму пилы ампли­тудой несколько вольт, которая значи­тельно меняется при варьировании параметров настроечных элементов. Критерий — по наибольшей чувстви­тельности приемника. Её можно про­контролировать осциллографом в точке соединений элементов L3, С7, R6, R7. Качество работы сверхрегенератора (чувствительность) сильно зависит от ёмкости конденсатора С6 и от рабочей точки транзистора VT2, устанавлива­емой делителем в базовой цепи, т. е. от сопротивления резисторов R3 и R4.

Низкочастотный сигнал со сверхрегенеративного детектора через фильтр R7C12 и регулятор громкости R8 посту­пает на неинвертирующий вход ОУ DA1 (вывод 3), являющийся основным эле­ментом усиления радиостанции по 34. Резистор R12 определяет режим рабо­ты микросхемы. Цепь обратной связи С14, R11 обеспечивает устойчивую ра­боту усилителя, предотвращая само­возбуждение на высоких частотах. Цепь С16, R18, С20 обеспечивает необходи­мый коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот (частотозадающая цепь по инвертирующему входу ОУ — выводу 2). При замыкании кнопкой SB1 входа (вывод 3) и выхода (вывод 6) ОУ DA1 через цепь С15, R13 микросхема превращается в НЧ-генератор с часто­той 1 кГц на выходе, тем самым обес­печивается режим тонального вызова. С выхода ОУ сигнал в режиме приёма поступает на оконечный каскад 34, со­бранный на транзисторе VT3 по схеме эмиттерного повторителя. Этот каскад не даёт усиления по напряжению, но зато даёт усиление по току и хорошо согласовывает относительно высокое выходное сопротивление микросхемы с низким сопротивлением звуковой ка­тушки динамической головки ВА1. К то­му же этот каскад совместно с каска­дом на транзисторе VT4 входит в систе­му коммутации режимов «Приём» — «Передача». Переход из режима «При­ём» в режим «Передача» осуществляет­ся переключателем SA2.

В режиме «Передача» питающее на­пряжение снимается с УВЧ, сверхреге­нератора и транзистора VT3 и подаётся на транзисторы VT4—VT6. Каскад на транзисторе VT4, включённый по схеме с общей базой, служит предваритель­ным микрофонным усилителем, и его основная задача — обеспечить согла­сование низкого сопротивления голов­ки ВА1 с высоким входным сопротивле­нием ОУ DA1 (основного элемента уси­ления МУ), плюс — коммутация головки ВА1, превращая её в микрофон. При этом элементы С16, R18, С20 уже «иг­рают» свои основные роли в усилитель­ном каскаде (разделительный конден­сатор, резистор коллекторной нагрузки и блокировочный конденсатор соответ­ственно).

Задающий генератор передатчика собран на полевом транзисторе VT5 по схеме ёмкостной трёхтонки. Частото­задающий кварцевый резонатор ZQ1 включён в цепь первого затвора и работает на основной гармонике — 14,474 МГц. Конденсатор С26 обеспе­чивает положительную обратную связь, необходимую для возникновения и под­держания генерации. В генераторе можно использовать также резонатор на частоту 28,948 МГц или резонатор на третью гармонику — 9,6493 МГц.

Модуляция каскада осуществляется по второму затвору транзистора. С под­вижного контакта подстроенного рези­стора R16, который служит установоч­ным элементом амплитуды несущей (и глубины модуляции), сигнал НЧ посту­пает на второй затвор транзистора VT5.

Со стока транзистора ВЧ-сигнал через разделительный конденсатор С25 подаётся на оконечный усилитель мощности передатчика, собранный на транзисторе VT6. Делитель в базовой цепи на резисторах R27, R28 (сопро­тивление резистора R27 определяет максимум усиления каскада) устанав­ливает рабочую точку каскада. В цепь коллектора транзистора VT6 включён контур L4C29, настроенный на частоту 28,948 МГц. С коллектора VT6 усилен­ный ВЧ-сигнал поступает в антенну через согласующий (а также раздели­тельный — предотвращает замыкание питающих цепей постоянного тока при случайном касании антенны корпусного провода) конденсатор С31. При исполь­зовании кварца на частоту 28,948 МГц этот каскад просто усиливает сигнал.

При использовании третьей гармоники (сам кварц при этом работает на основ­ной частоте — 9,649 МГц) выходной каскад преобразует третью гармонику в рабочую частоту диапазона 10 мет­ров. При использовании второй гармо­ники кварца (резонатор на частоту 14,474 МГц — авторский вариант) кас­кад на транзисторе VT6 подпитывает только первую половину периода, вторая половина колебания происходит как затухающее колебание в нагрузоч­ном контуре — на выходе при этом всё равно присутствует усиленный сигнал рабочей частоты 28,948 МГц. Послед­ний вариант наиболее интересен — задающий генератор и усилитель мощности работают на разных частотах, не мешая друг другу, а усиление при этом получается выше, чем у других вышеназванных вариантов. В первом — потому что добиться наибольшего усиления не позволяет взаимное влияние каскадов, работающих на одной и той же частоте, во втором — потому, что третья гармо­ника всегда меньше по амплитуде, чем первая и вторая.

Радиостанция смонтирована на печатной плате размерами 83×55 мм (рис. 2), изготовленной из фольгированного с одной стороны стеклотексто­лита толщиной 1,5 мм.

В конструкции использованы широ­ко распространённые радиоэлементы. Резисторы — МЛТ, подстроенный ре­зистор— СП3-9а (R16), переменный ре­зистор с выключателем R8 — СПЗ-Зб. Кварцевый резонатор ZQ1 — в малога­баритном стеклянном корпусе на лю­бую частоту, лежащую в AM-участке радиолюбительского диапазона 28 МГц (либо на вторую или третью гармонику для этой частоты). Транзисторы VT1, VT2 — любые маломощные высокочас­тотные с частотой единичного усиления выше рабочей не менее чем в три раза, транзисторы VT3, VT4 заменимы на другие типы низкочастотных транзисто­ров примерно такой же мощности. Транзистор КП350Б заменим на КП350А или на КП306, КП327 (с любым буквен­ным индексом). Вместо транзистора КТ603Б можно применить КТ608, КТ325 или КТ606 (с буквенным индексом А или Б). Постоянные конденсаторы — КД, КМ, К10-7, оксидные — импортные. Подстроенный конденсатор С28 — КПК-МП, конденсатор С30 — подстро­енный с воздушным диэлектриком и выведенной наружу корпуса самодель­ной пластмассовой рукояткой (позво­ляет подстраивать частоту приёма ра­диостанции). Динамическая головка ВА1 — телефонный капсюль ТА-56М с сопротивлением звуковой катушки 56 Ом. Хороший результат даёт приме­нение динамической головки с сопро­тивлением звуковой катушки 8 Ом и мощностью 0,1. ..0,5 Вт.

Катушки LI, L2, L4 — однотипные, намотаны проводом ПЭЛ 0,55 виток к витку на полистироловых ребристых (можно эбонитовых, керамических) кар­касах внешним диаметром 7 мм. Число витков — 6, отводу L2 от 4-го витка, счи­тая от вывода, соединённого с коллек­тором VT2. Катушки снабжены резьбо­выми подстроечниками от броневых магнитопроводов СБ-9А. Дроссель L3 — ДМ-0,4 индуктивностью 20 мкГн. Его можно изготовить самостоятельно, на­мотав внавал 100.. 200 витков провода ПЭВ-1 0,1 на резисторе МЛТ-0,5 1 МОм.

Корпус радиостанции изготовлен из дюралюминиевых пластин толщиной 1,5 и 5 мм (рис. 3). В корпусе имеется отдельный отсек для размещения бата­реи питания типа «Крона».

Разъём XS1 для подключения внешнего источника питания установлен на боковой стен­ке. Антенный разъём XW1 — вилка СР-75-280Ф8, установлена на верхней торцевой панели корпуса. Печатная плата крепится на прямоугольные дю­ралевые «сухари­ки» с резьбовыми отверстиями М2,5, прикреплённые к стенкам корпуса. Вид внутреннего монтажа радио­станции представ­лен на фотогра­фии рис. 4.

Полотно антен­ны изготовлено из торцевой панели корпуса. Печатная плата крепится на прямоугольные дю­ралевые «сухари­ки» с резьбовыми отверстиями М2,5, прикреплённые к стенкам корпуса. Вид внутреннего монтажа радио­станции представ­лен на фотогра­фии рис. 4

Полотно антен­ны изготовлено из стальной проволоки диаметром 2 мм и длиной 95 см, которая заточена на конце и припаяна к центральному контакту розетки разъёма. Само полотно укреплено в разъёме удлинённой ци­линдрической втулкой из фторопласта.

Налаживание радиостанции начи­нают с проверки цепей питания на отсутствие короткого замыкания (от­дельно в режиме передачи и отдельно в режиме приёма). Затем подключают источник питания и подбором сопро­тивления резистора R12 устанавливают на выходе ОУ DA1 напряжение, равное половине напряжения питания. После этого от генератора 34 в точку соединения элементов R8 и С11 подают синусоидальный сиг­нал с частотой 1 кГц амплиту­дой несколько милливольт, и с помощью осциллографа про­веряют отсутствие искажений синусоиды на эмиттере тран­зистора VT3 (а на слух и каче­ство). При повышении уровня сигнала должно наблюдаться его симметричное ограничение сверху и снизу (типа меандр). Если ограничения проявляют­ся несимметрично, следует по­добрать сопротивление резистора R14. В процессе налаживания устройства резисторы R12 и R14 удоб­но заменить подстроенными чуть боль­ших номиналов.

Далее проверяют генерацию сигнала вызова (‘Тон»). Для этого замыкают кон­такты SB1, в телефоне или динамиче­ской головке должен быть слышен зву­ковой сигнал частотой около 1 кГц (час­тоту сигнала можно изменить подбором номиналов С15 или R13).

Налаживание сверхрегенеративного каскада на транзисторе VT2 сводит­ся к подбору ёмкости конденсатора С6 и сопротивления резистора R3 (их вре­менно заменяют подстроенными) по достижению максимальной громкости «суперного» шума (белого шума) в динамической головке (кстати, нали­чие «суперного» шума — наиверней­ший признак исправной работы сверхрегенератора), после чего вышена­званные детали заменяют постоянны­ми с полученными (измеренными) параметрами. Хороший результат дает настройка подбором резистора R4 при сопротивлении резистора R3, равном 62 кОм.

На антенный вход подают сигнал от ГСС с рабочей частотой и амплитудой около 0.1 В. Подстраивая поочерёдно катушки L2 (первой) и L1 (второй по очереди) — кстати, настройка этого контура довольно «острая», постепенно уменьшая сигнал от ГСС до единиц мкВ, добиваются максимума сигнала на выходе приёмника. Дополнительно может понадобиться подбор резистора R4. После установки на место нижней крышки корпуса радиостанции катушки L1 и L2 следует повторно подстроить (до закрытия верхней крышки).

Налаживание передающей части радиостанции произво­дят в положении переключателя SA2 — ТХ (передача). Настраи­вая контур L4C29 в резонанс на рабочую частоту кварцевого резонатора ZQ1 (настройка от­носительно плавная, но хорошо «чувствуется») и подстраивая конденсатор С28, добиваются максимума сигнала в антенне. Для контроля сигнала на выхо­де можно воспользоваться осциллографом, аналогичной уже работающей на приём ра­диостанцией, простейшим волноме­ром (рис. 5) либо уже настроенной приёмной частью собственной радио­станции. Для этого на приёмник по­дают питание, движок резистора R8 выводят в верхнее по схеме положение и подключают высокоомные головные телефоны параллельно конденсатору С12.

Далее проверяют работу радиостан­ции в реальном эфире.

Автор: Владимир РУБЦОВ (UN7BV), г. Астана, Казахстан