Трансивер DoubleFox
Posted: 17 Mar 2022, 21:13
Меня неоднократно критиковали что мои разработки ориентированы на работу в SSB и не поддерживают работу телеграфом. Да, каюсь, это действительно так. Сейчас телеграф не входит в круг моих интересов, хотя когда-то в далеком 1984 на соревнованиях принимал цифры под 100+ знаков. Потом было не до радио и за четверть века вся морзянка из головы улетучилась.
После начала войны работал на строительстве блокпостов пока там нужны были руки, но сейчас появилось свободное время. Чтобы как-то отвлечься от чтения новостей решил заняться чем-то полезным и поднять старые недоделанные проекты. Один из них - основная плата трансивера с двумя преобразованиями частоты. Схема этого трансивера была нарисована весной 2020го. Тогда же были заказаны платы с JLCPCB. Но всякие более новомодные прожекты с DSP и прочим привели к тому что платы так два года и пролежали в коробке. На удивление все заработало достаточно быстро, я бы сказал с полпинка. Нашлось несколько мелочей, но в целом схема оказалась достаточно легкой в запуске.
По архитектуре это супергетеродин с двумя преобразованиями частоты. Первая ПЧ 11059МГц (может быть любая в районе 9-11МГц), вторая ПЧ - 500кГц. Фильтр первой ПЧ - самодельный кварцевый 10ти кристальный. Селекция по второй ПЧ осуществляется с помощью ЭМФ. Плата рассчитана на установку двух ЭМФ - один для SSB, второй для телеграфа. Но есть возможность установить только один SSB фильтр. Вся коммутация в тракте электронная. Большинство узлов задействованы как на прием, так и на передачу.
Рассмотрим работу трансивера в режиме приема. Входной сигнал поступает на разъем P9 и далее через симметрирующий балун T4 на реверсивный пассивный смеситель, который выполнен на ключе U9 и трансформаторе T6. Смеситель похож на общеизвестный KISS-Mixer, но его особенностью является то, что в любом положении ключа ни одна из обмоток T6 не висит в воздухе. То есть все концы обмоток куда-то подключены.
Смеситель нагружен на диплексер и цепь согласования импеданса. При сопротивлении источника сигнала 50ом смеситель должен работать на нагрузку 12,5ом. Входное сопротивление каскада из двух полевых транзисторов, включенных параллельно, Q1Q2 типа J310 составляет около 35-40ом. Согласование 12,5ом<->35ом выполнено в виде Г-образного звена L4C60. При этом индуктивность L4 указанная на схеме больше чем требуется для согласования, так как она включает в себя и индуктивность последовательного контура диплексера L2C35R10C59L4. Диплексер рассчитывается на сопротивление 12,5ом.
После смесителя сигнал поступает на усилитель выполненный по схеме с общим затвором на двух включенных параллельно транзисторах Q1Q2 типа J310. Транзистор Q3 работает только при передачи, а при приеме не используется. Через трансформатор T3 сигнал ПЧ поступает на 10ти кристальный кварцевый фильтр. Он выполнен на резонаторах в корпусе HC-49 (не лодочки!). Фильтр на таких резонаторах имеет характеристическое сопротивление 100ом и полосу пропускания 3.2кГц по уровню 3дб.
Далее пройдя через коммутатор U7 сигнал первой ПЧ поступает на резонансный каскад УПЧ на двухзатворном ПТ VT9 типа BF998. В этом каскаде осуществляется АРУ путем изменения тока через диод D3, который шунтирует нагрузку. При увеличении тока через диод увеличивается его проводимость, соответственно он больше начинает шунтировать контур L1C9, что приводит к снижению усиления каскада.
Далее сигнал поступает на смеситель U1, который преобразует его в сигнал второй ПЧ с частотой 500кГц. После смесителя сигнал поступает на ЭМФ. Переключение ЭМФ реализовано на коммутаторах U10U11U12U13. В случае если устанавливается только телефонный ЭМФ то устанавливаются перемычки WC1WC2. Коммутаторы в этом случае не нужны.
После ЭМФ сигнал поступает на каскад УПЧ на двухзатворном ПТ VT1. В нем так же осуществляется АРУ с помощью управления проводимостью диода D1. Далее сигнал поступает на смеситель U4, который в режиме приема работает SSB-детектором.
В трансивере применена АРУ с задержкой - она начинает работать с некоторого порога. Он задается с помощью изменения коэффициента усиления усилителя канала АРУ U2.1 с помощью переменного резистора 1кОм подключенного к разъему P14. Детектор АРУ собран по схеме с удвоением напряжения на диодах шоттки BAT41. Цепочка D6C31R34Q8 форсирует разряд и уменьшает время отпускания (БАРУ).
На U2.2 выполнен логарифмический усилитель, с выхода которого сигнал поступает на детектор S-метра D23D24. Применение логарифмического усилителя расширяет динамический диапазон S-метра в области малых значений.
УНЧ выполнен на TDA2030 и особенностей не имеет. Питание малосигнальной части и УНЧ разделено чтобы предотвратить возбуждение на большой громкости. Малосигнальная часть питается от стабилизированного источника напряжение 10-12в (разъем P12). Питание УНЧ подается на разъем P18 и может быть нестабилизированным.
В режиме передачи сигнал с электретного микрофона через разъем P10 подается на смеситель U1 и далее на ЭМФ. Каскад УПЧ на VT1 переводится в режим пониженного усиления, так как иначе перегрузится смеситель U4. Для этого с помощью Q16 понижается напряжение на втором затворе, и как следствие крутизна в рабочей точке. Так же дроссель в цепи стока шунтируется низкоомным резистором R23 через диод D2.
Далее сигнал поступает на второй смеситель U4 и на усилитель-ограничитель на тарнзисторе Q7. Его коэффициент усиления регулируется подачей высокго уровня на разъем P16. Это приводит к большему ограничению (компрессии) сигнала.
Через коммутатор U7 сигнал поступает на кварцевый фильтр и далее на усилитель Q1Q2Q3. При работе в режиме передачи Q1Q2 рабтают по схеме с общим затвором, а Q3 - общим истоком. За счет каскада на Q3 усилитель в целом имеет коэффициент усиления больше 1. Его можно в широких пределах варьировать с помощью резистора R6.
Коммутатор прием-передача выполнен на транзисторах Q4Q5Q11Q13Q14. Он вырабатывает два напряжения питания +RX и +TX. В режиме CW предполагается что сигнал формируется непосредственно на рабочей частоте, поэтому питание по цепи +TX отключается с помощью Q13Q14
После начала войны работал на строительстве блокпостов пока там нужны были руки, но сейчас появилось свободное время. Чтобы как-то отвлечься от чтения новостей решил заняться чем-то полезным и поднять старые недоделанные проекты. Один из них - основная плата трансивера с двумя преобразованиями частоты. Схема этого трансивера была нарисована весной 2020го. Тогда же были заказаны платы с JLCPCB. Но всякие более новомодные прожекты с DSP и прочим привели к тому что платы так два года и пролежали в коробке. На удивление все заработало достаточно быстро, я бы сказал с полпинка. Нашлось несколько мелочей, но в целом схема оказалась достаточно легкой в запуске.
По архитектуре это супергетеродин с двумя преобразованиями частоты. Первая ПЧ 11059МГц (может быть любая в районе 9-11МГц), вторая ПЧ - 500кГц. Фильтр первой ПЧ - самодельный кварцевый 10ти кристальный. Селекция по второй ПЧ осуществляется с помощью ЭМФ. Плата рассчитана на установку двух ЭМФ - один для SSB, второй для телеграфа. Но есть возможность установить только один SSB фильтр. Вся коммутация в тракте электронная. Большинство узлов задействованы как на прием, так и на передачу.
Рассмотрим работу трансивера в режиме приема. Входной сигнал поступает на разъем P9 и далее через симметрирующий балун T4 на реверсивный пассивный смеситель, который выполнен на ключе U9 и трансформаторе T6. Смеситель похож на общеизвестный KISS-Mixer, но его особенностью является то, что в любом положении ключа ни одна из обмоток T6 не висит в воздухе. То есть все концы обмоток куда-то подключены.
Смеситель нагружен на диплексер и цепь согласования импеданса. При сопротивлении источника сигнала 50ом смеситель должен работать на нагрузку 12,5ом. Входное сопротивление каскада из двух полевых транзисторов, включенных параллельно, Q1Q2 типа J310 составляет около 35-40ом. Согласование 12,5ом<->35ом выполнено в виде Г-образного звена L4C60. При этом индуктивность L4 указанная на схеме больше чем требуется для согласования, так как она включает в себя и индуктивность последовательного контура диплексера L2C35R10C59L4. Диплексер рассчитывается на сопротивление 12,5ом.
После смесителя сигнал поступает на усилитель выполненный по схеме с общим затвором на двух включенных параллельно транзисторах Q1Q2 типа J310. Транзистор Q3 работает только при передачи, а при приеме не используется. Через трансформатор T3 сигнал ПЧ поступает на 10ти кристальный кварцевый фильтр. Он выполнен на резонаторах в корпусе HC-49 (не лодочки!). Фильтр на таких резонаторах имеет характеристическое сопротивление 100ом и полосу пропускания 3.2кГц по уровню 3дб.
Далее пройдя через коммутатор U7 сигнал первой ПЧ поступает на резонансный каскад УПЧ на двухзатворном ПТ VT9 типа BF998. В этом каскаде осуществляется АРУ путем изменения тока через диод D3, который шунтирует нагрузку. При увеличении тока через диод увеличивается его проводимость, соответственно он больше начинает шунтировать контур L1C9, что приводит к снижению усиления каскада.
Далее сигнал поступает на смеситель U1, который преобразует его в сигнал второй ПЧ с частотой 500кГц. После смесителя сигнал поступает на ЭМФ. Переключение ЭМФ реализовано на коммутаторах U10U11U12U13. В случае если устанавливается только телефонный ЭМФ то устанавливаются перемычки WC1WC2. Коммутаторы в этом случае не нужны.
После ЭМФ сигнал поступает на каскад УПЧ на двухзатворном ПТ VT1. В нем так же осуществляется АРУ с помощью управления проводимостью диода D1. Далее сигнал поступает на смеситель U4, который в режиме приема работает SSB-детектором.
В трансивере применена АРУ с задержкой - она начинает работать с некоторого порога. Он задается с помощью изменения коэффициента усиления усилителя канала АРУ U2.1 с помощью переменного резистора 1кОм подключенного к разъему P14. Детектор АРУ собран по схеме с удвоением напряжения на диодах шоттки BAT41. Цепочка D6C31R34Q8 форсирует разряд и уменьшает время отпускания (БАРУ).
На U2.2 выполнен логарифмический усилитель, с выхода которого сигнал поступает на детектор S-метра D23D24. Применение логарифмического усилителя расширяет динамический диапазон S-метра в области малых значений.
УНЧ выполнен на TDA2030 и особенностей не имеет. Питание малосигнальной части и УНЧ разделено чтобы предотвратить возбуждение на большой громкости. Малосигнальная часть питается от стабилизированного источника напряжение 10-12в (разъем P12). Питание УНЧ подается на разъем P18 и может быть нестабилизированным.
В режиме передачи сигнал с электретного микрофона через разъем P10 подается на смеситель U1 и далее на ЭМФ. Каскад УПЧ на VT1 переводится в режим пониженного усиления, так как иначе перегрузится смеситель U4. Для этого с помощью Q16 понижается напряжение на втором затворе, и как следствие крутизна в рабочей точке. Так же дроссель в цепи стока шунтируется низкоомным резистором R23 через диод D2.
Далее сигнал поступает на второй смеситель U4 и на усилитель-ограничитель на тарнзисторе Q7. Его коэффициент усиления регулируется подачей высокго уровня на разъем P16. Это приводит к большему ограничению (компрессии) сигнала.
Через коммутатор U7 сигнал поступает на кварцевый фильтр и далее на усилитель Q1Q2Q3. При работе в режиме передачи Q1Q2 рабтают по схеме с общим затвором, а Q3 - общим истоком. За счет каскада на Q3 усилитель в целом имеет коэффициент усиления больше 1. Его можно в широких пределах варьировать с помощью резистора R6.
Коммутатор прием-передача выполнен на транзисторах Q4Q5Q11Q13Q14. Он вырабатывает два напряжения питания +RX и +TX. В режиме CW предполагается что сигнал формируется непосредственно на рабочей частоте, поэтому питание по цепи +TX отключается с помощью Q13Q14