wz

Transceiver SSB

And rzej Janczek, SP5AHT


Popis zapojeni

V této části představíme popis výroby minitransceiveru o názvu ANTEK, který je pokračováním verze transceiveru BARTEK, který vznikl již před 20 lety. Než přistoupil k realiza­ci, stanovit si autor cíl že musí vzniknout velmi jednoduché zařízení nevelkých rozměrů s použitím běžně dostupných sou­částek, minimalizujíce počet navíjených cívek a vynechat drahý krystalový filtr tovární výroby. Autoru šlo o získání jednodu­chého transceiveru SSB o parametrech blížících se k již vzpomínanému tcvr BARTEK.

Zásadní rozdíl spočívá v použití příčkového filtru v mf, se­staveného ze 4 krystalů a místo dvou, dnes již nevyráběných UL1242 (TBA120S), použil autor současné integrované obvo­dy NE612 od firmy Philips. Pro připomenutí dodáváme, že tento obvod obsahuje směšovač i oscilátor. Napájecí napětí se může pohybovat v hranicích 4,5-9 V, mezní kmitočet těchto obvodů převyšuje 500 MHz, kmitočet vnitřního oscilátoru může dosáh­nout min. 200 MHz. Jsou to parametry natolik zajímavé, že se v budoucnu možná pokusíme o konstrukci zařízení SSB pro vyšší pásma KV( možná i VKV, při použití kromě jiného i sta­bilního ladicího oscilátoru. Základním rysem popisovaného zařízení je společné využití počas příjmu i vysílání směšovačů-modulátorů NE612, filtru SSB, oscilátorů VFO i BFO, anténní dolní propusti.

.

Příjem

Po čas příjmu signál z antény prochází tříobvodovou dolní propustí L1-L3 a dvojitou pásmovou propustí L4-L6, a tak se dostane na vstup směšovače IO2-NE612. Dolní propust (pí-článek), používaný obyčejně pouze pro vysílání, snižuje úroveň vstupních signálů převyšujících kmitočet 5 MHz. Pás­mová propust o rozsahu 3,5-3,8 MHz je přizpůsobena ze strany antény pomocí vazebního vinutí L4. " Protože vstupní impedance obvodu NE612 převyšuje 1,5 kíi, je možné odebírat vstupní signál přímo z vinutí L6. Na druhý vstup směšovače je přiveden signál VFO o kmitočtu v rozsahu 9,5-9,8 MHz. Výstupní rozdílový signál je přes filtr SSB o středním kmitočtu 6 MHz přiveden na následující ob­vod NE612, který během příjmu pracuje jako mf zesilovač i jako detektor. Místo hotového filtru SSB (drahý a obtížně se shá­ní), je použit filtr příčkový, sestavený z 4 běžných krystalů o kmitočtu 6 MHz. Pásmo přenosu takovéhoto filtru, sestave­ného ze 4 krystalů 6 MHz bez výběru a použitím kondenzátorů po 33 pF je okolo 2 kHz pro pokles -3 dB .

Na druhý vstup detektoru IO 3 je přiveden signál z generá­toru BFO o kmitočtu 5,9998 MHz. Výstupní rozdílový signál je přiveden na nf předzesilovač IO 4-741 a dále přes potenciometr hlasitost do koncového nf zesilovače LM386. Korekci charakteristiky nf signálu, v rozsahu 0,3-3 kHz, zajišťují členy RC na vstupu operačního zesilovače(R23, C54, C55, R24) a samozřejmě i ve smyčce zpětné vazby (R27, C58). Konden­zátor C60 u obvodu LM386 nastavuje maximální nf zesílení a měl by se vybrat tak, aby při nastaveni regulátoru hlasitosti na maximum nedošlo k rozkmitáni nf zesilovače.

Pro napájení obvodů IO 2 a IO.3 je požito napětí 5 V ze stabilizátoru IO 6, k napájení oscilátorů napětí 9 V ze stabili­zátoru IO7.

Mezi velmi důležité obvody (mimo již vzpomínaného filtru SSB) patří oba oscilátory - VFO i BFO, protože právě oni roz-
hoduji nejen o rozsahu kmitočtu, ale hlavně o kvalitě signálu SSB. VFO je jedním z obvodů poněkud těžších v realizaci, protože musí zajistit vysokou stabilitu kmitočtu, která je zá­kladním požadavkem provozu SSB, neboť rozladění o několik set Hz způsobí již celkovou nečitelnost přijímaného signálu. Kmitočet oscilátoru záleží na požadovaném přijímacím rozsa­hu. Pro plánovaný příjem pásma 80 m (3,5-3,8 MHz) to musí být hodnota v rozsahu 9,5-9,8 MHz.

Stojí za povšimnutí že při kmitočtu VFO 8-8,35 MHz a adi­tivním směšování dosáhneme pásma 20 m, neboli rozsah přijmu 14-14,35 MHz provoz USB, samozřejmě po změně vstupních i výstupních laděných obvodů.

V našem minitransceiveru je použito velmi jednoduché zapojení VFO. Oscilátor typu Seiler je osazen tranzistorem T1, tranzistor T2 slouží jako oddělovač signálu. Jako oscilátorové cívky je použito primárního vinutí filtru 7x7 typ 204, jehož indukčnost je asi 1 uH. S jednou sekcí ladicího kondenzátoru typu ELTRA o kapacitě okoto 14 pF a dalších kondenzátorů uvedených na schématu, dosáhneme požadovaný rozsah pře­ladění 9,5-9,8 MHz ještě s nevelkou rezervou. Protože původní vestavěný převod přímo na ose kondenzátoru      ( 3:1) je pořád ještě příliš malý pro precizní a pohodlné ladění, doporučuje autor rezignovat z části přijímaného pásma, na kterém nám méně záleží.

Oscilátor BFO, jak jsme již dříve naznačili, je také použí­vaný nadvakrát a to konkrétně při příjmu jako záznějový oscilátor pro příjem SSB a CW a při vysílání jako generátor nosné. Tentokrát vystačil obvod s jedním tranzistorem T3 osa­zený pátým krystalem o stejném kmitočtu jako v použitém příčkovém filtru. Po zapojení cívky do série s krystalem (u prototypu to byla tlumivka 10 uH) dosáhneme žádoucího snížení kmitočtu krystalu o cca 2 K Hz. Jde vlastně o posunutí" kmitočtu nosné na levé (dolní) straně křivky propustnosti filtru, abychom získali požadované postranní pásmo. Pokud bychom chtěli získat postranní pásmo opačné, nahradíme cívku trimrem o kapacitě cca 20 pF.

Po popisu obou oscilátorů se nesmíme zapomenout zmí­nit o způsobu přepínání signálů VFO a BFO. U prototypu bylo použito mechanického přepínání - relátka. Lepším řešením by bylo použití přepínače elektronického, jelikož při vhodné konstrukci zajistí lepší vzájemné odděleni obou vf signálů. Relátko se vzhledem na své parazitní kapacity mezi kontakty nezdá být tím optimálním řešením pro tyto účely. Na středové kontakty relátka jsou jsou přivedeny signály z obou dvou osci­látorů přes odporové děliče, které nám zajišťují potřebnou napěťovou úroveň o hodnotě cca 300 mV, optimální hodnotu pro zpracovaní v obvodech NE612.

Vysílání

Relátka RE1 a RE 2 přepínají zařízení z příjmu na vysíláni v okamžiku stisku tlačítka PTT na mikrofonu. REL. 1/A nám slouží k přepínáni antény ze vstupního přijíma­cího filtru na koncový stupeň, sekce RE1/B nám zase přepíná napájecí napětí pro RX/TX. Obě sekce relátka RE 2 jsou pou­žity k vzájemnému přepínání signálů z VFO a BFO. Celkem jsou  použita dvě   relátka na 12 V

Mikrofonní předzesilovač je shodný s nf předzesilovačem přijímače. I v tomto případě R4 a C9 slouží k snížení zesíleni nad 3 kHz. Úroveň výstupního nf signálu je nastavitelná po­mocí trimru R1.

Během vysíláni postupuje nf signál z mikrofonniho zesilo­vače   IO1 přes oddělovač C7, R7 na první vstup modulátoru


IO 1, signál oscilátoru nosné je přiveden na druhý vstup toho­to obvodu. K vyvážení modulátoru nám slouží trimr R10, zapojený v sérii s odpory R8 a R11. Odpor R9 nám slouží k rozbalancování obvodu spojením jeho volného konce s kostrou. Efektem je objevení se nosné na výstupu modulá­toru. Toto používáme při nastavování vysílače a při provozu CW. Směr průběhu vysílaného signálu je identický se signá­lem při příjmu.

Signál DSB z výstupu modulátoru je přiveden na krystalo­vý filtr, na jehož výstupu dostaneme horní postraní pásmo. Samozřejmě na výstupu směšovače dostaneme součty a roz­díly obou kmitočtů přivedených na jeho vstupy. K výběru pracovního rozsahu a tím i vhodného postranního pásma nám slouží dvojitý filtr L11-L9 zapojený v kolektoru tranzistoru T4 (předzesilovače). Kromě filtrace nežádoucích signálů je jed­ním z nejdůležitějších parametrů budiče vysílače jeho linearita. Nevelká úroveň výstupního signálu SSB (několik set jjV na L9) si vynutila použití dvoustupňového zesilovače. Tranzistor T5 plní funkci budiče a při použití tranzistoru BC211 nám za­jistí přibližně 200 mW budicího výkonu. Odpory R38 a R36 zavádějí malou zápornou zpětnou vazbu, která příznivě ovliv­ňuje linearitu celého obvodu. Přizpůsobení budiče ke koncovému zesilovači je provedeno pomocí transformátoru TR2.     V koncovém zesilovači výkonu byl použit tranzistor

KU 601        ( Poznámka OK2PIC )

V původním zapojení byl použit tranzistor IRF520 .

Jelikož při seřizování klidového proudu došlo dvakrát

k plnému otevření a následnému zničení tranzistoru.

rozhodl jsem se zesilovač realizovat s tranzistorem KU 601

tento tranzistor je při napájecím napětí 12V. výhodnější,

se seřizováním koncového stupně nejsou problémy a taky

je mnohem levnější i dostupnější-

Výkon koncového stupně je taktéž 2W.  jako s IRF 520.

 

 

Montáž

Velmi důležitým prvkem této konstrukce je vhodná skříňka která, kromě vf stínění, zpevňuje celou konstrukci, zmenšuje nestability VFO a umožňuje přes slídovou podložku připevně­ní koncového tranzistoru T6 k zadní stěně. U prototypu bylo použito továrně vyráběné skříňky o rozměrech ^ 140 x 140 x 40 mm. Vyžadovala něco málo mechanických úprav, hlavně výměnu zadního panelu za hliníkový o tloušťce 2 mm. Manuálně zručnějším amatérům autor doporučuje kon­strukci vlastní, která rozhodně bude více funkční než skříňka kupovaná, umožní nám snadný přístup ke všem pájecím bo­dům a hlavně, jelikož je hlubší než původní, bude snadnější doplnit zařízení o digitální stupnici. Skládá se ze dvou částí z hlíkového plechu ohnutého do „U" a upevňujícího rámečku z pocínovaného plechu, ke kterému je připájena deska ploš­ného spoje. Přední panel zhotovíme též z plechu ale může být i z jednostraně plátovaného laminátu, který polepíme vhod­nou folií nebo překryjeme kouskem plexiskla.

Jak již bylo vzpomenuto, většinu indukčností můžeme po­užít již hotových. Cívky LÍ-L3 jsou běžně vyráběné tlumivky o hodnotě 2,2 uH. Místo tlumivek DL1-DL4 (továrně vyrábě­né, vzhledem připomínají odpory) můžeme navinout okolo 30 závitů vodičem 0,1 Cul na feritovou tyčinku 2 mm z vhodného materiálu nebo v nejhorším případě je nahradíme odpory o hodnotě cca 10 ohmů.

Bifilárně vinuté vf transformátory mají po 10 závitech drátu 0,3 vinutých současné dvěma vodiči na toroidy o průměru 10 mm.

Místo filtrů 7x7 č. 127 můžeme použít i jiné, jejichž indukčnost se pohybuje okolo 10 uH a dobrat k tomu vhodné kondenzátory a nebo převinout jiné filtry 7x7 navíjejíce 34 zá­vitů pro L5, L6, L10, L11 vodičem 0,1 a pro L4, L9 po 4 závitech toho samého vodiče. Podobně můžeme postupovat i u cívky


Upravené a v provozu ověřené schéma od Oldy OK2PIC

 

 

L7 typ 7x7 č. 204 (indukčnost okolo 1,4 uH) nebo navinout na jiné tělísko filtru 7x7 okolo 10 závitů drátem 0,2 mm.

Indukčnost cívky L8 musi být tak velká, aby způsobila sní­žení kmitočtu krystalu BFO o cca 2 KHz. V původní konstrukci byla použita tlumivka 10 uH.

Celý transceiver ie na   jednostranném plošném spoji Je dobře vidět i popis a rozmístění součástek.

 

Oživení

Měříme všechna napájecí napěti, úrovně vf signálů a kmi­točty obou oscilátorů. K tomuto jsou, kromě jiného, předurčeny kondenzátory C18 a C67 s popiskem VFO a BFO. Do těchto bodů můžeme připojit osciloskop ke sledování tvaru signálu ale hlavně číslicový měřič kmitočtu. Úrovně signálů přicháze­jící na vývody č. 6 obvodů US2 a US3 se musí pohybovat okolo doporučených 300 mV - eventuálně změníme pomocí děliče R17/R18 a R19/R20. Oscilátor BFO by měl pracovat hned po zapnutí správně, a dávat signál o kmitočtu přibližně 5,9998 MHz. Více času nám zabere nastaveni rozsahu VFO. Při zcela vytočeném ladicím kondenzátoru C10 nám měřič kmitočtu musí ukázat přibližně 9,8 MHz, při zavřeném kon­denzátoru hodnotu 9,5 MHz. Korekce přeladění provádíme výběrem hodnot C13 a přihýbáním destiček rotoru proměnné­ho kondenzátoru. Existuje možnost zvětšení rozsahu přeladění VFO zapojením druhé sekce 14 pF paralelně k první. f?o ně­kolikanásobném dolaďování L7 a korekcí kondenzátorů určitě nastane okamžik kdy, se nám podaří dosáhnout žádoucího přeladění, čímž ukončíme prvotní nastavení VFO (existuje ještě možnost vybíráním kondenzátorů o vhodném teplotním sou­činiteli korigovat teplotní závislost celého VFO).

Připojením vf generátoru do anténního vstupu (popř. již antény) nastavíme vstupní obvody L5, L6 na největší hlasitost
na výstupu reproduktoru. Při oživování vysílače je vhodné přivést napájecí napětí pouze na tuto Část a zkontrolovat popř.
znovu nastavit klidové proudy tranzistorů. Klidové proudy měříme pomocí voltmetru připojeného na odpory a použitím
zákonů pana Ohma. U prototypového zařízení byla naměřena následující napětí:    Klidový proud KU601

IRF920 R41 " °'9 V  R36 " 1A V     nastavit na ne*větší

I = 9 mA            I = 25 mA          výkon a linearitu

Jsou to samozřejmě hodnoty, kterých se nesnažíme do­sáhnout za každou cenu, můžeme mít i jiné tranzistory, řídíme se proto raději úsudkem a vlastními zkušenostmi.

Dále zkontrolujeme funkci tlačítka PTT, správné přepínání signálů VFO a BFO a přistoupíme k naladění dvouobvodového výstupnjho flitru. Přepneme na vysílání, trimr C10 vytočíme do některé krajní polohy a jádry v cívkách L10 a L11 nastaví­me maximální napětí na umělé zátěži 50 ohm připojené na výstup.

Pokud k tomu budeme používat osciloskop, zkontrolujeme jestli se signál co nejvíce blíží sinusovce. Měřič kmitočtu musí ukázat hodnotu v rozsahu 3,5-3,8 MHz, můžeme ještě pro­vést lehké korekce pomoci civky L7.

Jako umělou zátěž požijeme odpor 51 ohm'4 W nebo vhod­nou paralelní kombinaci různých odporů.

Následné vybalancujeme modulátor pomoct běžce R10 do takové polohy, abychom doslali na výstupu co nejmenší na­pětí - v ideálním případě 0 V. Při spojení bodu CW s kostrou musí se znovu objevit na výstupu nosná vlna.

U prototypu se nepočítalo s telegrafickým provozem, ale nic nebráni tomu vyvést bod CW na další zdířku, která by slou­žila k připojení                    telegrafního   klíče a nebo ještě lépe použít


 kličovaci obvod, který by současně spojoval se zemí bod PTT a vstup mikrofonu.

Pokud výše popsané nastavovací kroky dopadly dobře, zbývá nám ještě nastavit vhodnou velikost signálu z mikrofo­nu pomocí trimru R1 tak, abychom dostali maximální úroveň signálu SSB, bez zkresleni které vzniká přetížením moduláto­ru. Jakost signálu můžeme lehce zkontrolovat pomocí přijímače s krátkou náhražkovou anténkou. Když se ujistíme že na vý­stupu máme opravdu kvalitní signál SSB, tzn. čitelný a s maximálně potlačenou nosnou i nežádoucím postraním pásmem, teprve potom můžeme připojit anténu a ještě jednou si zkontrolovat, že se výstupní signál nezhoršil, popřípadě že nedochází k rozkmitávání budiče vysílače.

Hlídáme teplotu pouzder tranzistorů a bude-li příliš vyso­ká, vedoucí neklame k jejich zničení, musíme znovu zkontrolovat jejich klidové proudy a zajistit lepší chlazení (do­datečný chladič z kousku plechu apod.)-

U popisovaného zařízení úroveň výstupního signálu vysí­lače byla až 15 V a pouzder tranzistorů se ještě šlo dotknout prstem.

Výsledky zkoušek

Popisovaný minitransceiver ANTEK byl zapůjčen k testo­vání několika amatérům. Zařízení pracovalo do různých antén -- dipól, W3DZZ , G5RW i 10 m drátu rozvěšeného v bytě (jen pro RX).

K napájení se požíval automobilový akumulátor 12 V i na­pájecí stabilizovaný zdroj 13,8 V a bylo s ním navázáno několik desítek spojeni se všemi oblastmi SP s reporty od 54 do 59.

Přijímač se jevil jako dobrý, uvážíme-li nepříliš dobré pod­mínky šíření a jakost vysílaného signálu byla bezchybná, samozřejmě pokud si uvědomíme, že se jedná o zařízení QRP. Po čas zkoušek v závodech byl připojován dodatečný lineární zesilovač s cílem získání vyššího výstupního výkonu v hrani­cích operátorské třídy držitele licence.

Největší chybou zařízení smontovaných z modulů AVT byla nedostatečná stabilita VFO, která se projevovala zvláště při delších spojeních na 80 m - při krátkých spojeních a v závo­dech to nijak zvlášť nevadilo.

Samozřejmě, několikahodinová „zábava" s VFO, spočíva­jící ve výměně kondenzátorů za jiné, o různých teplotních součinitelích, které autor nalezl v „šuplíku", vedla k výsledné stabilitě řádu 200 Hz.

Změny konstrukce a experimenty

Nesnažme se důsledně držet použitých krystalů o hodnotě 6 MHz. Můžeme usoudit, že při použití lehce dostupných krys­talů v rozmezí 4,43-8,86 MHz transceiver také s úspěchem oživíme (samozřejmě po patřičné změně kmitočtu VFO). Jed­nou z podmínek použití jiných hodnot krystalů je analýza případných nežádoucích výstupních signálů a samozřejmě žádná silná profesionální stanice vysílající na námi použitém mf kmitočtu anebo v jeho těsné blízkosti. Před časem autor oživil s uspokojivým výsledkem stejná zapojení pro pásmo 80/20 m s krystaly 5 MHz.

Vzhledem na použité IO NE612 můžeme toto zařízení po­stavit na všechna pásma KV, včetně 10 m nebo CB. V posledních případech by bylo nejvhodnější použiti krystalů o kmitočtu cca 20 MHz.

Pokud někdo uvažuje o stavbě minitransceiveru pro pás­mo 6 m, bylo by vhodné vyzkoušet krystaly okolo 40 MHz, samozřejmé po snížení hodnot obvodových kondenzátorů fil­tru do 15 pF a mírné modifikaci BFO.

Doporučená vysoká hodnota mf bude výhodná nejen z hlediska minimalizace nežádoucích produktů přijímače a vy­sílače ale také vzhledem na stabilitu VFO. V tomto případě


nemusíme měnit hodnoty oscilačního obvodu, neboť potřeb­né hodnoty kmitočtu VFO dosáhneme změnou polohy jádra v cívce L7. Samozřejmě že zbývající obvody LC a tranzistory musíme vybrat do pásma.

Po čas zkoušek a oživování VFO s použitím různých kon­denzátorů i tranzistorů se nejspíše vyskytne nevyhovující kmitočtová stabilita tohoto obvodu. Z tohoto pohledu autor vybízi k dalším experimentům s kondenzátory o různých tep­lotních součinitelích (zvláště C13 a C14), které musí vést k vyhovující stabilitě.

Dá se předpokládat i to, že výměna tranzistorů T1 a T2 za typy FET - např. BF245 (R12 a R16 odstranit) bude mít další pozitivní vliv na stabilitu VFO. Dalším předpokladem je požití dobrého ladicího kondenzátoru bez prosmyků nebo přeska­kování na ozubeném převodu. Možná že někteří použijí místo proměnného kondenzátoru raději varikap a víceotáčkový potenciometr.

Dalším krokem ke zvýšení stability celého obvodu bude pravděpodobně použití dodatečného obvodu kmitočtové syn­tézy na malé destičce umístěné za C10

 

Plošný spoj vytvořený Oldou OK2 PIC  (pohled na součástky)

 

 

 

 

 

V současné době má OK2PIC vyvinut dvoukanálový čítač který připojíme jedním kanáiem k BFO a druhým k VFO Obě fregence jsou pak přičítány, nebo odečítány (VFO—BFO) a výsledný kmitočet je pak měřen s přesností 100Hz