BITX Простой трансивер на 14 МГц с выходной мощностью 6 Вт

BITX это простой в построении трансивер, рекомендуемый для начинающих радиолюбителей и отличается высоким качеством приема. Конструкция содержит минимальное количество катушек. Схема некритична к параметрам элементов и легко настраивается. Наряду с доступно изложенной теорией в статье даны и инструкции по настройке.

 У индийских радиолюбителей существует проблема с дешевой и доступной связной аппаратурой (как и у нас – прим. переводчика). разработка однодиапазонной конструкции с двунаправленными блоками на n-p-n биполярных транзисторах была направлена как раз на решение этой проблемы. Данная конструкция может быть приспособлена на любой любительский диапазон путем изменения параметров полосового диапазонного фильтра и частоты ГПД.

 BITX разработан на базе отличного приемника S7C, описанного в новой книге ARRL «Experimental Methods in RF Design» (Экспериментальные методы в разработке высокочастотных устройств). Несколько радиолюбителей по всему миру внесли свой вклад в разработку данной конструкции. Неоценимый вклад в разработку данной конструкции внес Wes Hayward (W7ZOI) с которым велась активная переписка. Он призвал меня бороться за высокое качество работы трансивера простыми способами. В результате получился чувствительный приемник, способный работать и с сильными сигналами, и в комплексе с передатчиком, обладающим высоким качеством сигнала и достаточной мощностью, позволяет проводить связи со всем миром.

 В трансивере BITX применяются доступные компоненты. Вместо дефицитных торроидальных сердечников используются обыкновенные шайбы. Для широкополосных трансформаторов используются распространенные сердечники от TV типа «бинокль». Весь трансивер мне обошелся менее чем за 300 индийских рупий.?Я разработал одностороннюю печатную плату,?которую легко изготовить в домашних условиях или заказать в магазине. Плата доступна через моего друга Paddy, (VU2PEP, pepindia@yahoo.com).

Для тех, кто не читает длинные статьи…

 Несколько моментов, которые Вы должны знать, перед тем как приступите к сборке конструкции:

 

В схеме используется один и тот же усилительный каскад и, в зависимости от блока, отличается только номиналами резисторов. Дважды проверяйте сопротивления этих резисторов. Если Вы захотите изменить значения сопротивлений, то устройство может перестать работать или будет работать очень плохо. Причину плохой работы, связанной с неверным значением сопротивления, будет достаточно сложно определить при настройке трансивера. Проверяйте сопротивления резисторов как в цепи эмиттера так и между базой и коллектором.

Приемный усилитель ПЧ между фильтром и смесителем согласуется со смесителем, использующим емкость 100 пФ (а не 0,1 мкФ).

Кварцевый фильтр был разработан под меня. Я использовал кварцевые резонаторы с местного рынка с пометкой изготовителя KDS. Эти резонаторы дешевые и работают в фильтре с указанными значениями емкостей конденсаторов. Ваши резонаторы могут потребовать других значений конденсаторов. Сначала попробуйте значения, приведенные здесь на схеме. Если Вы считаете, что полоса фильтра слишком узка, то уменьшите значения емкостей конденсаторов, если полоса слишком широка – то увеличьте.

Микрофон моей гарнитуры подключен напрямую к усилителю и на него подается питание 5 В. Если будет использоваться динамический микрофон то необходимо последовательно с ним включить конденсатор 1,0 мкФ.

На фотографиях показана конструкция, разделенная на две платы. Не делайте также! ГПД должен быть выполнен в отдельной экранирующей коробке.

Предоусилитель TX выполнен на главной плате. Драйвер и выходной каскад расположены на отдельной плате. Такая конструкция предохраняет ?А от возбуждения.

В цепи питания опорного кварцованного генератора установлен конденсатор 50,0 мкФ. Не забывайте про него! Он нужен для качественной работы ОКГ. Если его не поставить, то в приемник попадут паразитные помехи и шумы.

На печатной плате выполнены проволочные перемычки по линиям Т и Х. Отдельно выполнены перемычки цепей питания ГПД и ОКГ.

УВЕЛИЧИТЬ

Примечания к схеме (перев.)

Все транзисторы могут быть BC547, BC107, 2N3904 или 2N2222 (высокочастотные n-p-n).

Все диоды могут быть 1N4148 или 1N4152 (малосигнальные быстрые диоды, например, КД522).

Все емкости приведены в мкФ, кроме тех, где указаны пФ.

Все резисторы – 0,25 Вт.

Все резонаторы – 10 МГц (мои кварцы производителя KDS).

Микросхема – LM386-N1

L1, L2, L3 – 2 мкГн, 36 витк. провода 0,2 мм на нейлоновом кольце.

L3 – 5 мкГн, 70 витк. провода 0,4 мм на нейлоновом кольце (зависит от типа примененного кварца в ОКГ).

L4 – 20 мкГн, 150 витк. провода 0,4 мм на нейлоновом кольце.

Т1, Т2 – 13 витк. скрученных три провода 0,4 мм на ТВ сердечнике типа «балун» (бинокль).

Т3 – 13 витк. скрученных два провода 0,4 мм на ТВ сердечнике типа «балун» (бинокль).

Обращайте внимание, чтобы параметры устанавливаемых компонентов совпадали с указанными на схеме. Сверяйте список замен.

УВЕЛИЧИТЬ

Описание конструкции трансивера

Несмотря на простоту, Вы сможете убедиться в том, что высокое качество можно достичь простыми способами с использованием доступных деталей.

 

Приемник

 

Для качественного выделения полезного сигнала и развязки по ПЧ на входе приемника установлен трехконтурный полосовой фильтр. Применение трехконтурного фильтра достаточно эффективно и реакция приемника на внеполосные сигналы ограничивается только паразитными наводками и экранировкой.

  ВЧ усилитель (Q1), стоящий после полосового фильтра, имеет незначительное смещение. Этот каскад требует применение более дорого транзистора. Но этот усилитель, потребляющий 8 мА, и, стоящие после смесителя, усилительные каскады сохраняют способность усиливать сигналы с уровнем выше среднего. Усилитель (Q2), стоящий после смесителя, согласован как с кварцевым фильтром, так и со смесителем. Чувствительность и шум приемника определяются, в основном, этим каскадом. Несогласованный усилитель легко расстраивает кварцевый фильтр и начинается проникновение нежелательных продуктов работы диодного смесителя в последующие каскады. Заметьте, что смеситель сбалансирован по минимуму сигнала ГПД и его нет на антенном входе. Так же, при отсутствии преселектора на входе возможно проникновение сигналов 10 МГц с антенны в тракт ПЧ.

  Сигнал с ГПД подается через широкополосный усилитель на балансный смеситель. Здесь использован один ГПД с двумя органами настройки. Этот ГПД действительно удобен для тех, кто пользуется быстрой настройкой. Точная настройка осуществляется с помощью варикапа, грубая – переменным конденсатором без верньера. Использование верньера усложняет конструкцию по сравнению с реализацией электронной подстройки.

  Пару слов о ГПД: в зависимости от наличия и качества компонентов, собственных навыков и возможностей, каждый выбирает свою любимую схему ГПД. Используйте свободно то что у Вас есть. Только обеспечьте на выводе коллектора Q7 напряжение меньше чем 1,5 В (при большем напряжении на осциллографе будет заметно ограничение). Для работы в диапазоне 20 м Вам необходим ГПД, работающий в пределах 4,0…4,4 МГц. ?Представленный ГПД имеет достаточно низкий уровень шума. Хотя частота немного «плавает», я не имел проблем в проведении обычных QSO. После 10 мин прогрева уход частоты практически незаметен, даже в PSK31 QSOs.

  В генераторе Хартли лучше использовать полевые транзисторы BFW10 или U310. Вы можете заменить данный ГПД генератором другой конструкции, какая вам нравится. Если Вы воспользуетесь чертежом печатной платы и, при этом, хотите использовать отличающийся от приведенного ГПД, либо ГПД будет выполнен в отдельной коробке, тогда пропустите ГПД на плате.

  Каждый усилитель ПЧ имеет фиксированное усиление. ?анее было отмечено, что появление низкочастотных шумов связано с проникновением помех по цепям питания с БП. Это ликвидируется установкой блокировочных конденсаторов по 50,0 мкФ на цепи питания. Для предотвращения проникновения звуковых частот в тракт ПЧ УПЧ связан со вторым смесителем через конденсатор 100 пФ.

  Опорный генератор представляет собой емкостную трехточку с кварцевым резонатором. Напряжение на эмиттере транзисторов устанавливается около 6 В с целью предотвращения ограничения напряжения.

  Второй смеситель (детектор) используется также при передаче как модулятор. Поэтому он подключен через делитель. Делитель не влияет на общий уровень шума и компенсируется усилением до детектора. Аудио предоусилитель выполнен однокаскадным. Конденсатор 220 пФ между базой и коллектором предназначен для подъема нижних частот.

  Приемник не оснащен АРУ. Это не главный его недостаток. ручное управление усилением позволяет регулировать уровень шума приемника, что я считаю удобным при поиске слабых сигналов или при местном приеме.

 

Передатчик

 

Микрофонный усилитель имеет прямое соединение с микрофоном. Это сделано для того, чтобы использовать смещение по постоянному току для питания микрофона компьютерной гарнитуры. Если Ваш микрофон не требует питания, то необходимо последовательно с ним установить конденсатор 1,0 мкФ. Микрофонный усилитель представляет собой однокаскадный УНЧ. В нем не предусмотрено никаких дополнительных фильтрующих цепей так как SSB фильтр обеспечивает необходимую фильтрацию. Для предотвращения проникновения ВЧ наводок на микрофонном входе и выходе модулятора установлены конденсаторы 0,001 мкФ.

  Двухдиодный балансный модулятор балансируется как резистором, так и реактивными элементами. Постоянный конденсатор 10 пФ на одной стороне модулятора сбалансирован подстроечным конденсатором 22 пФ на другой стороне. Миниатюрный подстроечный резистор 100 Ом предназначен для резистивной балансировки. Делитель на выходе диодного смесителя необходим для нормального согласования смесителя и, как результат, сведения к минимуму уровня содержания несущей. Это может показаться не оптимальным вариантом, но зато позволяет получить чистый качественный DSB сигнал с уровнем несущей меньше -50 дБ по осциллографу.

  Далее обработка сигнала осуществляется теми же каскадами что используются при приеме. Дополнительно имеется каскад усиления (Q14) для увеличения уровня слабого 14 МГц SSB сигнала до значения, пригодного для подачи на драйвер.

  Выходной усилитель усиливает SSB сигнал до 300 мВ, достаточных для прямой подачи на драйверный каскад ?А.

 

Выходной усилитель мощности

 

Выходной усилитель мощности построен на n-p-n транзисторе средней мощности (2N2218), раскачивающем IRF510A до 6 Вт на 14 МГц. Выход IRF510 нагружен на трансформатор, выполненный на нейлоновом кольце. Выходной трансформатор имеет 40 витков, намотанных «в два провода» (бифилярная намотка). При этой намотке создается паразитная емкость и трансформатор начинает работать ненормально. П-фильтр, включенный после трансформатора, компенсирует эти емкости как часть нагрузки.

  Я использую эту мощность потому, что эта конструкция разработана для меня и выдает 6 Вт на 14 МГц. Я не использую большую мощность потому, что мне больше не требуется, и я не имею источника питания для получения большей мощности. Если Вам нужна большая мощность, тогда Вы можете сделать несколько изменений. Вы можете увеличить напряжение питания IRF510 до 30 В и получить около 15 Вт на выходе при данной схеме. При напряжении питания 30 В выходное сопротивление каскада станет равным 30 Ом и П-контур должен быть настроен на работу с 50 Ом нагрузкой. Другой вариант – применение двух IRF510, включенных по двухтактной схеме. Хочу Вас предупредить – высокочастотная энергия при такой мощности может вызвать ВЧ ожог. ВЧ ожоги более опасны чем ожоги от огня. QRP – это не только наслаждение, но и безопасность.

Конструкция

Я настоятельно рекомендую Вам производить монтаж на медной пластине (фольгированном материале – прим. перев.) и припаивать заземляемые вывода деталей к меди. Другие вывода спаивать между собой. Посмотрите на фотографиях как это выполнено. Если Вы не знаете о методике выполнения монтажа ВЧ цепей, тогда почитайте об этом. В Интернете есть несколько статей о методах монтажа ВЧ цепей. Для данной конструкции нет необходимости в печатной плате, все и так работает надежно и очень стабильно.

Печатная плата

По всем инструкциям рекомендуется припаивать транзисторы в последнюю очередь. Я настоятельно рекомендую первыми припаивать транзисторы и диоды. В начале Вы размещаете транзисторы. И если Вы их припаяли правильно можно монтировать остальные детали. Будьте внимательны к цоколевке транзисторов. Транзистор микрофонного усилителя (Q10) стоит в противоположном направлении по отношению к другим транзисторам. Транзисторы в двунаправленных каскадах расположены «лицом» друг к другу Диоды имеют маркировку в виде кольца, показывающего куда не направлена стрелка (вывод анода – прим. перев.).

 

После того, как все транзисторы припаяны, заканчиваем опорный генератор. Если Вы собираете трансивер для 14 МГц и выше, то необходима установка катушки последовательно с кварцевым резонатором (для USB). Если Вам необходима нижняя полота (LSB), то необходимо установить подстроечный конденсатор (смотри схему).Сигнал опорного генератора можно прослушать на коротковолновом вещательном радиоприемнике в районе диапазона «31м». Сигнал должен прослушиваться как молчащая радиостанция и быть достаточно сильным. Включением-отключением питания опорного генератора можно проверить действительно ли принимается сигнал «опорника». Если у вас есть осциллограф, то Вы сможете посмотреть колебания. Ожидаемое напряжение ВЧ – 2 В или больше.

 

Далее собираете ГПД. Намотка 150 витков для катушки ГПД самая тяжелая работа при сборке трансивера. Но Вы должны её выполнить так как без неё никак. Вы пока не подключаете настроечный конденсатор на 365 пФ. Проверяете колебания по приемнику или частотомеру. Возможно Вам придется уменьшить количество витков. Без конденсатора на 365 пФ частота ГПД подстроечным конденсатором на 22 пФ должна устанавливаться около 4,3 МГц. Если ГПД генерирует на более низкой частоте, тогда необходимо отмотать несколько витков. Если ГПД генерирует на более высокой частоте, то необходимо припаять параллельно подстроечному конденсатору на 22 пФ постоянный конденсатор на 22 пФ (если Вы используете печатную плату, подпаивать конденсатор необходимо со стороны печатных проводников). Вам также понадобятся проволочные перемычки для выполнения цепей питания ГПД и опорного генератора. Только эти каскады постоянно включены как при приеме, так и при передаче.

 

Соберите УЗЧ, УМЗЧ и подсоедините регулятор громкости. Если на аудиокаскады подано питание, то при касании пальцем базы транзистора Q4 в динамике появится звук, напоминающий тяжелый металлический рок.

 

Далее собираем все три двунаправленных каскада! Это основной этап пайки. Все шесть каскадов совершенно одинаковые. Попробуйте спаять один каскад на время. Конденсаторы 0,1 мкФ расположены симметрично между выходами за исключением одного (100 пФ на выходе Q3). Помните, что резисторы смещения в цепи эмиттера имеют сопротивление 100 Ом, 220 Ом или 470 Ом. Если Вы перепутаете значения сопротивлений резисторов, то трансивер будет работать только с сильными сигналами и при передаче пойдут внеполосные излучения (сплэттеры). Перемычки для цепей Т и R должны быть проложены вокруг кварцевого фильтра. Припаяйте цепи Т и R к источнику питания. На эмиттерах транзисторов двунаправленных каскадов должно быть около 2 В, а на коллекторах – примерно 8В. На всех выводах отключенных транзисторах должно быть 0 В.

 

Момент истины – припаиваем три катушки, подстроечные и постоянные конденсаторы ВЧ фильтра, подцепляем антенну и включаем трансивер! Проверяем как работают каскады, начиная с выхода НЧ. Если Вы касаетесь среднего вывода регулятора громкости, то Вы должны услышать фон переменного тока и шум. Если Вы касаетесь базы Q4, тогда?должен появится громкий шум. Возьмите антенну и коснитесь базы Q3, при этом Вы должны услышать громкий шум и свисты, связанные с преобразованием местного АМ вещания. Коснитесь антенной базы Q2, при этом должен появится глухой шум так как фильтр пропускает всего полосу 3 кГц от 10 МГц и выше.

 

В завершение, подключите антенну к входу ВЧ полосового фильтра и добейтесь подстроечными конденсаторами максимального атмосферного шума. Попаяйте переменный конденсатор 365 пФ и начинайте настройку по диапазону. Настройтесь на мощный сигнал, потом на слабый сигнал (не на максимальной громкости). Прием должен быть чистым и без искажений.

 

Важное замечание: убедитесь в том, что у вас подключена действительно 50 Ом антенна. ВЧ полосовой фильтр нормально работает только с 50 Ом антенной. Если Вы для проверки использовали антенну типа «Длинный провод», то Вам при подключении 50 Ом антенны придется заново настроить полосовой фильтр подстроечными конденсаторами.

 

Отдохните и поведите вечер за прослушиванием Вашей новой конструкции. Если при попытке настроить по нулевым биениям CW сигнал сначала появляется с одной стороны, исчезает, а потом снова появляется с другой стороны, то необходимо подстроить опорный генератор Для USB добавьте больше витков в катушку опорного генератора. Для LSB подстройте опорный генератор подстроечным конденсатором. Вы должны получить отличное выделение одной боковой полосы. Если Вы настраиваетесь на CW сигнал по нулевым биениям, сигнал должен полностью исчезнуть и больше не появляться.

 

Подключив микрофонный усилитель (Q10) и выходной усилитель (Q14), Вы заканчиваете сборку основной части трансивера. Для перевода трансивера в режим передачи, заземлите цепь R и подайте 12В на цепь T. Подключите выход Q14 к осциллографу, и, ни в коем случае не подключайте микрофон. Установите на ноль уровень несущей с помощью подстроечных резистора 100 Ом и 22 пФ конденсатора. Здесь каждый элемент влияет на настройку, поэтому Вам придется оперировать обоими подстроечными элементами.

 

Теперь подключите микрофон и говорите в него. Вы должны наблюдать на осциллографе чистый SSB сигнал с уровнем 200…300 мВ на выходе Q14. Вместо осциллографа для контроля качества передачи Вы можете использовать приемник на 14 МГц. Отключите?А?У контрольного приемника и добейтесь нулевого уровня несущей. Мягкий свист в микрофон должен создать полную несущую на выходе.

 

Следующий этап – подключаем усилитель мощности. К этому моменту Вам уже необходим подходящий корпус для размещения Вашей конструкции. Для этого подходят любые металлические коробки. Если такого у Вас нет, то Вы можете спаять пластины из фольгированного материала (как я и сделал) и сделать U-образное шасси. Использование открытого (не экранированного) ГПД приводит к дрейфу его частоты. Поэтому будет лучше использовать ГПД, закрытый в корпус.

 

Большая коробка из жести от печенья (или шоколада) идеально подходит для этих целей. С использованием ручной дрели Вы можете просто сделать необходимые отверстия и разместить внутри две печатных платы. Жесть легко паяется. Вы можете попробовать использовать для настройки на частоту большие рукоятки. Пластиковые КПЕ от вещательного приемника зачастую имеют очень короткую ось и на неё не поставить большую рукоятку. Обычно, на оси КПЕ имеется пластиковый диск, зафиксированный на оси винтом. Затяните хорошо фиксирующий винт, смажьте диск эпоксидным клеем и приклейте к диску большую рукоятку. Таким способом Вы изготовите главный настроечный механизм.

 

Для переключения Прием/Передача я использую один переключатель на два положения с тремя группами контактов. Если Вы предпочитаете переключение RX/TX по команде ?ТТ, тогда замените переключатель на реле. ?екомендуется параллельно обмотке реле установить обратный диод для предотвращения попадания напряжения самоиндукции с катушки в цепи питания трансивера.

 

Используйте экранированные провода для всех соединений между усилителем мощности и основной платой.

Настройка и работа

Установите перекрытие ГПД по частоте в пределах от 4,0 до 4,4 МГц. Если Вы можете, то возьмите ваш аппарат и принесите к другу-радиолюбителю. Вы сможете послушать сигнал вашего ГПД на другом трансивере, на краю 80-м диапазона выше 4,0 МГц. Добейтесь настройкой подстроечного конденсатора частоты ГПД 4,0 МГц по контрольному приемнику (трансиверу), при этом переменный конденсатор должен быть введен полностью (повернут в максимальное положение против часовой стрелки). После этого, подключите антенну и подстройте катушки ВЧ фильтра по максимуму шума в динамике (скорее всего, растягивая-сжимая витки – прим. перев.). Если Вы можете настроится на слабый сигнал тогда подстройте катушки ВЧ фильтра по наилучшему приему.

 

Если Вы обнаружили, что на CW станции настраиваетесь нормально а SSB станции не можете принять должным образом, тогда это означает что ваш опорный генератор настроен неверно. Настроим его далее.

 

На любительских диапазонах свыше 10 МГц SSB передается с верхней боковой полосой (USB), на диапазонах ниже 10 МГц – с нижней боковой полосой (LSB). Для настройки на верхнюю боковую полосу опорный генератор должен быть установлен ниже полосы пропускания кварцевого фильтра. рекомендуется последовательно с кварцевым резонатором подключить катушку (для USB) или конденсатор (для LSB). Если Ваш опорный генератор установлен на нужную частоту, тогда при настройке сигнал будет уменьшаться (увеличиваться) по тону, затем исчезать и при дальнейшей расстройке больше не появляться. Если сигнал кажется приглушенным, значит, опорный генератор попадает в полосу пропускания фильтра, тогда добавьте больше витков в катушку опорного генератора (для USB) или уменьшите емкость подстроечного конденсатора (для LSB). Если вы не можете добиться нулевых биений сигнала, это означает, что частота опорного генератора находится далеко от полосы пропускания кварцевого фильтра. В этом случае уменьшите количество витков катушки (для USB) или увеличьте емкость подстроечного конденсатора (для LSB).

 

Настройка передатчика начинается с установки нулевого уровня несущей. Для наилучшей настройки передатчика используйте эквивалент антенны. Я использую 8 резисторов по 220 Ом. В моем эквиваленте двухваттные резисторы включены параллельно. Это стоит недорого и позволяет получить правильный эквивалент антенны. Подключите эквивалент антенны к передатчику, а к эквиваленту подключите ВЧ вольтметр (или осциллограф). Когда Вы говорите «хаааааллоооуу» ,то на эквиваленте должно появляться напряжение 20 В на пике или больше. Подключите к контрольному приемнику, расположенному в этой же комнате, короткий кусочек провода и слушайте свой сигнал. При этом вы скорее всего услышите несущую. Установите её на ноль оперируя подстроечным резистором 100 Ом и построечным конденсатором 22 пФ смесителя. Здесь каждый элемент влияет на настройку, поэтому Вам придется оперировать обоими подстроечными элементами.

 

Предупреждение: диодный смеситель генерирует много гармоник. Третья гармоника от 4 МГц будет 12 МГц. Так, при настройке катушек по максиму передачи, вы можете настроить цепи на 12 МГц (я попал на это). ВЧ полосовой фильтр лучше всего настраивать по слабым сигналам на 14.150 МГц или рядом.

УВЕЛИЧИТЬ
УВЕЛИЧИТЬ

УВЕЛИЧИТЬ
УВЕЛИЧИТЬ

Информация с сайта http://www.cqham.ru/BITX-rus.htm

Перевод - Александр Прокудин73 DE RN9APEЧелябинск 2007

Комментарии: 0