Портативная радиостанция "28-RX/TX-t"

Портативная радиостанция «28-RX/TX-t» предназначена для работы на диапазоне 28МГц, а также в СВ-диапазоне (27МГц) с ЧМ модуляцией.
Радиостанция представляет из себя полноценный приёмник, выполненный полностью на транзисторах, с добавлением ВЧ каскада – усилителя мощности передатчика. Основная часть каскадов как для передатчика, так и для приёмника являются общими. Стабилизация частоты кварцевая. Радиостанция обеспечивает голосовую связь на удалении 3…5 км (в зависимости от местности и наличии строений на ней), а при применении стационарной антенны более 10 км. Ток потребления в режиме молчания около 58мА, в режиме приёма максимальной громкости 64мА, в режиме передачи 130мА. Применённый ЧМ-детектор способен принимать также АМ-модуляцию, а при подаче в затвор транзистора напряжения опорного генератора с частотой ПЧ 5МГц ещё и сигналы с SSB и CW – модуляциями (что удобно при настройке, да и при работе в эфире возможность прослушать станции, работающие другими видами модуляции лишней не будет). Питается радиостанция от батареи, состоящей из восьми пальчиковых элементов (1,5В), включенных последовательно, или от стационарного блока питания с выходным напряжением 12 вольт (разъём XS1).
Принципиальная электрическая схема радиостанции показана на рисунке №1. В качестве портативной антенны использована телескопическая антенна от карманного КВ-радиоприёмника с удлиняющей катушкой L1. Для подключения стационарной антенны радиостанция оснащена дополнительным ВЧ-разъёмом (XW1/1). В режиме приёма сигнал из антенного гнезда «XW1» через С1 и катушку связи L2 поступает на входной контур L3, C2, к которому подключен первый затвор полевого транзистора VT1 (смеситель). Высокое входное сопротивление МДП транзистора мало шунтирует входной контур, обеспечивая хорошую избирательность по соседнему каналу. На второй затвор этого транзистора подаётся напряжение с кварцевого гетеродина, выполненного на транзисторе VT14 по схеме, аналогичной ёмкостной трёхточки. В коллекторную цепь этого транзистора включен контур, настроенный на частоту 24,5091МГц. Используется третья гармоника кварца 8,1697МГц. Можно применить кварц (в режиме приёма) и на первую гармонику – 24,5091 (в режиме передачи при этом используется кварц частотой 9,836МГц – третья гармоника, либо основная – 29,508МГц). Наличие контура в коллекторной цепи транзистора способствует меньшему количеству гармоник в выходном сигнале даже при использовании кравца на основной частое, что даже на слух заметно как уменьшение шума на выходе приёмника. Для диапазона 28МГц в режиме передачи можно также использовать кварцы частотой 9,6…9,9МГц (для СВ-диапазона 8,983…9,285МГц) работающие на третьей механической гармонике или на основной 28,8…29,7МГц (для СВ – 26,975…27,855МГц), а в режиме приёма применимы кварцы на частоты меньшие на значение ПЧ-5МГц (а также кварцы, работающие на третьих механических гармониках). При отсутствии парных (с одинаковыми частотами) кварцев, радиостанции (пара) могут работать и с кварцами, обеспечивающими работу на разнесённых частотах. Кроме того, на приём необязательно применять кварцы на строго точные (определённые) частоты – в этом случае можно «сыграть» небольшой перестройкой частоты ПЧ.
В стоковую цепь транзистора смесителя (VT1) включен двухзвённый полосовой фильтр L5, C7; L6, С8, посредством катушки связи L4, с целью согласовки сопротивлений и настроенный на частоту ПЧ 5МГц. Коэффициент преобразования смесителя около восьми.
С выхода ФСС сигнал ПЧ поступает на усилитель промежуточной частоты. Первый каскад усилителя выполнен на полевом транзисторе VT2. Его затвор гальванически связан с контуром L6, C8 – через него на затвор подаётся напряжение автоматической регулировки усиления (АРУ). Основное усиление по ПЧ обеспечивает каскад, выполненный на транзисторах VT3…VT5. Он выполнен по схеме так называемой (см. [1]) последовательно-балансной транзисторной структуры (ПБС). В основу его схемного решения положена разработка Геннадия Федоровича Прищепова (Таганрогский государственный радиотехнический университет). Коэффициент усиления устройства - около 6000 (62 дБ). Несмотря на это, усилитель устойчив к самовозбуждению и обладает хорошими динамическими характеристиками. Малое число деталей и небольшой потребляемый ток как нельзя лучше позволяют использовать его в малогабаритных переносных радиостанциях. Усилитель собран на широко распространённых биполярных транзисторах типа КТ315 (VT3-VT5), гальванически связанных между собой. Ток покоя всех трех транзисторов (0,5мА) устанавливается автоматически и зависит от сопротивления резистора R15. Любые изменения режима одного из транзисторов (например, при колебаниях температуры) немедленно приводят к изменению режима остальных, и ток покоя возвращается к прежнему значению.
С выхода УПЧ сигнал поступает на ЧМ-детектор (VT6) и систему АРУ, состоящую из диодного выпрямителя (VD1, VD2), выполненного по схеме удвоения напряжения и сглаживающего конденсатора С17. При увеличении силы сигнала, выпрямленное напряжение отрицательной полярности, воздействуя на затвор VT2, уменьшает коэффициент усиления УПЧ.
ЧМ-детектор выполнен на полевом транзисторе VT6 без подачи на него питающего напряжения. Сигнал ПЧ частотой 5 МГц подается одновременно на исток и затвор (через С24) транзистора, но на затворе он будет сдвинут по фазе от входного сигнала на 90 градусов из-за прохода через конденсатор С24. Напряжение на контуре L7, C25 будет управлять проводимостью транзистора. Когда входной сигнал не модулирован по частоте, транзистор закрыт, и напряжение на выходе отсутствует. С изменением частоты входного сигнала в ту или другую сторону фазовый сдвиг между сигналами не будет равен 90 градусов и на выходе возникнет напряжение – будет выделяться модулирующий сигнал. Крутизна амплитудно-частотной характеристики ЧМ детектора зависит от добротности контура L7, C25. При шунтировании контура резистором (в случае необходимости) она уменьшится. На стоке VT6 выделяется сигнал звуковой частоты, ВЧ составляющая при этом отсеивается фильтром L8, C21.
Далее сигнал звуковой частоты через составной конденсатор С22, С23 поступает на предварительный усилитель звуковой частоты VT8, VT9. Каскад выполнен по каскодной схеме с непосредственной связью между транзисторами (оба транзистора включены по схеме с общим эмиттером) и охвачен отрицательной обратной связью (R24), что обеспечивает обоим транзисторам автоматическую установку (стабилизацию) режимов при изменении какого либо параметра. В результате каскад обладает устойчивым и высоким (порядка 3000) коэффициентом усиления.
Транзистор ключевого каскада VT7 в режиме приёма закрыт подачей положительного напряжения в затвор через резистор R19, поэтому шунтирование сигнала на корпус не происходит, а микрофон ВМ1 оказывается отключенным – не мешает процессу приёма. Предварительный УНЧ является общим каскадом, как в режиме приёма, так и в режиме передачи (микрофонный усилитель). Он же играет и роль генератора тонального вызова.
Далее сигнал ЗЧ через регулятор громкости R28 поступает на оконечный усилитель низкой частоты VT10…VT12. Нагружен УНЧ на динамическую головку ВА1.
В режим передачи радиостанция переводится кнопкой SA1 (контакты на схеме показаны в режиме приёма). При этом питающее напряжение снимается с каскадов VT1…VT5, VT10…VT12, и подаётся на VT13. Снятие с затвора транзистора VT7 питающего напряжения и подсоединение резистора R19 к корпусу через радиоэлементы отключенной от питания приёмной части, приводит к уменьшению сопротивления транзистора (переход сток-исток) до минимально возможного, в результате чего микрофон ВМ1 оказывается подключенным к входу предварительного УНЧ (VT8, VT9), являющимся в данном случае микрофонным усилителем. Сигнал с МУ через развязывающую по высокой частоте цепочку С29, R26, C31, R27, поступает на ЧМ-модулятор – варикап VD8. Резистор R36 служит для разрядки конденсатора С29 при включении/выключении питания радиостанции (с целью обеспечения нормальной работы ЧМ-модулятора). ЧМ-модуляция происходит из-за изменения ёмкости варикапа при воздействии на него напряжения звуковой частоты, поступающего с выхода микрофонного усилителя.
Кварцевый генератор, выполненный на транзисторе VT14, является общим как в режиме приёма, так и в режиме передачи. Переключаются только кварцы и нагрузочные контуры (переключение обеспечивают диоды VD4…VD7). В генераторе могут использоваться кварцы, как на основные частоты, так и на их третьи механические гармоники. Такое схемное решение генератора приводит к тому, что в процессе работы радиостанции радиоэлементы всё время находятся под напряжением, а, значит, разогреты. Это повышает стабильность частоты в обоих режимах (приём и передача), что немаловажно для портативной РСТ, эксплуатация которой производится в средах с различным температурным фоном и частой его сменой.
Промодулированный по частоте ВЧ сигнал (29,508МГц) поступает на базу транзистора VT13, на котором собран усилитель мощности передатчика. С коллектора этого транзистора усиленный ВЧ сигнал, через П-контур C36, L9, C35 подаётся в антенну.
В радиостанции использованы широко распространённые радиодетали – резисторы МЛТ-0,25, МЛТ-0,125, СП4-1, конденсаторы КМ, КТ, К-50-35, СЕ-SE, КЕА-11, транзистор КП350Б заменим на КП306; КТ315 заменим на КТ316, КТ306, динамик ВА1 мощностью 0,5W и сопротивлением катушки 4 Ом, микрофон ВМ1 – капсюль ДЕМШ-1А, выключатель SA3 тумблер типа МТ-1, кнопки SA2 типа КМ1-1 и SA1 типа КМ1-2.
Телескопическая антенна взята от малогабаритного бытового радиоприёмника. Её толщина 10мм, длина в развёрнутом виде равна 90см. Она вставлена в основание, в качестве которого использована ручка от паяльника (неисправного!) ЭПСН ГОСТ 7219-84 40Вт 220В. Из антенны удаляют (с помощью разогретого паяльника – другого, исправного!) ограничительный штифт, затем вставляют её в ручку от паяльника (со стороны ввода провода 220В) и фиксируют самодельным штифтом (посеребренная проволока диаметром 2мм), пропустив его через отверстие, просверленное в ручке паяльника. Штифт в антенне фиксируют припоем, используя разогретый паяльник. Один конец удлиняющей катушки L1 припаивают к штифту, другой к контакту, имеющему гальваническое соединение с латунной втулкой (через болт), вставленной внутрь ручки паяльника (смотрите рис. №2). Эта втулка закреплена в ручке тремя болтами М-3. В ней проделано осевое резьбовое отверстие, в котором закреплён латунный болт с резьбой М-4. С помощью этого болта антенна крепится к разъёму XW1 (взят от старой портативной УКВ радиостанции). РСТ имеет дополнительный ВЧ разъём XW1/1 для подключения внешней стационарной антенны (применение такой антенны повышает дальность связи). Разъёмы XW1 и XW1/1 запараллелены (на схеме не показано). Дроссели L8, L10 можно изготовить самостоятельно, намотав на резисторе МЛТ-0,5 сопротивлением 1мОм 130 витков провода ПЭЛ-0,1 внавал. Намоточные данные катушек даны в таблице №1.
Таблица №1.
Намоточные данные катушек и дросселей портативной радиостанции "28-RX/TX-t".
Обозначение по схеме Число витков Марка и диаметр провода Каркас
(диаметр, длина) сердечник примечание
L1 9 ПЭЛ-0,65 22мм (ручка от паяльника) Виток к витку
L2 3 ПЭЛ-0,31 D-5мм, L-14мм Поверх L3
L3 9 ПЭЛ-0,31 D-5мм, L-14мм Резьбовой феррит 4х8мм Виток к витку
L4 10 ПЭЛ-0,24 D-5мм, L-14мм Поверх L5
L5 31 ПЭЛ-0,24 D-5мм, L-14мм Резьбовой феррит 4х8мм внавал
L6 31 ПЭЛ-0,24 D-5мм, L-14мм Резьбовой феррит 4х8мм внавал
L7 31 ПЭЛ-0,24 D-5мм, L-14мм Резьбовой феррит 4х8мм внавал
L8 дроссель ДМ-04 20мкГн
L9 9 ПЭВ-0,35 D-5мм, L-17мм Резьбовой феррит 4х8мм Виток к витку в алюминиевом экране
L10 дроссель ДМ-04 20мкГн
L11 10 ПЭЛ-0,31 D-5мм, L-14мм Бронза 4х8мм Виток к витку
L12 5 ПЭЛ-0,31 D-5мм, L-14мм Поверх L13
L13 7 ПЭЛ-0,31 D-5мм, L-14мм Бронза 4х8мм Виток к витку
Основная часть радиодеталей установлена на печатной плате (смотри рис. №3, №4), выполненной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5мм. Печатная плата крепится при помощи пяти дюралюминиевых сухариков, в которых с этой целью нарезаны резьбовые отверстия М3. Корпус радиостанции изготовлен из двух боковых дюралюминиевых пластин (смотри рис. №5…7), толщиной 4мм, являющихся силовыми элементами каркаса, скрепленными между собой такой же толщины перегородкой, разделяющей его на основной отсек и отсек питания. В этих пластинах нарезаны резьбовые отверстия М-2,5. Боковые, верхняя и нижняя крышки, изготовленные тоже из дюралюминиевых пластин, толщиной 2мм (верхняя – 3мм), крепятся болтами М-2,5 к силовому каркасу. Такое техническое решение обеспечивает не только большую прочность корпуса, но и его малые габариты, он также не очень сложен при изготовлении (меньше трудозатраты, содержит меньше мелких, трудноизготавливаемых деталей). В передней крышке просверлены круглые отверстия диаметром 3мм, обеспечивающие нормальное прохождение звуковой волны от динамика и к микрофону, прикрытые сверху декоративной пластмассовой решеткой. Нижняя крышка (съёмная стенка отсека питания) вставляется в треугольные пазы, пропиленные в боковых силовых стенках каркаса. В отсеке питания установлен и разъём подвода стационарного питания XS1. На верхней стенке установлены разъёмы антенн, резистор регулировки громкости и тумблер включения питания. На правой боковой стенке каркаса установлены кнопки «Приём-передача» и «Тональный вызов». Микрофонный капсюль установлен на проволочных стойках (диаметр 1,5мм), согнутых в виде буквы «Г» - при снятии верхней крышки микрофон остаётся на плате. Динамическая головка крепится непосредственно к верхней крышке посредством трёх скобок.
Настройка радиостанции начинается с проверки отсутствия короткого замыкания по цепям питания. При отсутствии такового, а при наличии – после устранения, на схему подают питание. Настройку начинают в режиме приёма с усилителя низкой частоты. Подбором сопротивления резистора R30 добиваются половинного напряжения (+6 вольт) на эмиттерах транзисторов VT11, VT12. Проверяют ток покоя (при отсутствии сигнала на входе), протекающий в цепи коллектора VT11 – он должен быть 1,3…1,4 мА. Если он отличается от этого значения, то его следует подогнать подборкой сопротивления R29 (после этого проверить половинное напряжение на эмиттерах транзисторов и при необходимости снова подкорректировать R30). После этого на вход усилителя подают ЗЧ сигнал с генератора звуковой частоты и проверяют работу УНЧ на слух по отсутствию искажений в сигнале.
Далее настраивают предварительный УНЧ. Подборкой сопротивления резистора R24 устанавливают половинное напряжение питания (+6 вольт) на коллекторе VT9. Подают сигнал с генератора ЗЧ на вход усилителя и на слух контролируют качество сигнала.
Настройку УПЧ производят подборкой сопротивления резистора R15 по достижению тока покоя 0,5мА в цепи эмиттера транзистора VT3. Подстроечник катушки L7 ставят в среднее положение. Отсоединяют левый по схеме конец конденсатора C6 и подают на него сигнал с ГСС частотой 5МГц модулированный по частоте (на этом этапе настройки можно подавать и АМ-модулированный сигнал, так как применённый ЧМ-детектор детектирует и АМ-сигналы с хорошим качеством). Подстраивая сердечник катушки L6 добиваются максимума сигнала на выходе приемника на слух. Контроль можно вести и визуально, встав щупами авометра (в режиме измерения напряжений) параллельно конденсатору С17 (можно использовать измерительный прибор как S-метр). Затем восстанавливают соединение конденсатора С6 и подав сигнал с ГСС на сток VT1 через конденсатор ёмкостью 5…10 пФ подстраивают сердечник L5 по максимуму сигнала.
Работу кварцевого генератора (VT14) в режиме приёма настраивают сердечником катушки L11 до получения максимума сигнала частотой 24,5091МГц (частота на выходе КГ в каждом конкретном случае зависит от частоты применённого кварца – в авторском варианте указаны частоты кварцев, взятых из промышленных портативных радиостанций) на втором затворе VT1. Контроль амплитуды и формы сигнала ведут осциллографом по максимуму сигнала (амплитуда около одного вольта), а частоты частотомером.
Затем на антенный вход радиостанции подают с ГСС ЧМ-модулированный сигнал частотой 29,508МГц и амплитудой сначала до одного вольта, а по мере настройки амплитуду постепенно уменьшают до 1мкВ и, подстраивая сердечник катушки L3, добиваются максимума сигнала либо на выходе УНЧ на слух, либо визуально по стрелке авометра, установленного на С17 как описано выше (не возбраняется вместо авометра использовать осциллограф).
Далее подстраивают сердечник катушки L7 по наилучшему качеству приёма на слух (при максимуме сигнала). Эту операцию более эффективно можно произвести при прослушивании сигнала с другой однотипной радиостанции, работающей в режиме передачи голосового сообщения.
В режим передачи радиостанцию переводят нажатием кнопки SA1. Подстраивая сначала сердечник катушки L13, а затем L9 добиваются максимума сигнала в антенне. Контроль удобно вести приёмником второй радиостанции (при свёрнутой антенне, удалив на метр-полтора от передатчика), авометром, установленным на выводы С17 как описано выше. При необходимости можно подобрать величины ёмкостей конденсаторов С40 и С36, временно (на время настройки) заменив их конденсаторами переменной ёмкости (после настройки измерить полученные величины ёмкостей и заменить их постоянными конденсаторами такой же ёмкости). Подбором величины С34 можно максимально согласовать выходной П-контур с антенной по сопротивлению (этому же способствует и подбор ёмкости С35). Путём произношения слов перед микрофоном ВМ1 проверяют качество передачи речи на слух (прослушивая на другой радиостанции). Нажав кнопку SA2, проверяют работу генератора тонального вызова. Его частоту можно изменить подбором номиналов C27 и R21. В авторском варианте частота равнялась 1кГц. На этом настройку радиостанции можно считать законченной.
Литература: [1] Рубцов В.П. Журнал Радио №1 1999г, Усилитель ПЧ на основе ПБС.
31.08.2011г. Рубцов В.П. UN7BV. Астана. Казахстан.