Любительская радиостанция MINI-FM2003 на 144-146 MHz

Любительская радиостанция MINI-FM2003 на 144-146 MHzНекоторые особенности конструкции

Предлагаемая радиостанция имеет малый вес и габариты, удобна в эксплуатации, имеет минимум органов управления, недорога в изготовлении, имеет хорошую повторяемость и простоту сборки. Вся схема, вместе с органами управления, собрана на одной плате размером по внутреннему периметру корпуса. Это придаёт дополнительную прочность конструкции. Дополнительных креплений плата не имеет, просто вставляется в корпус, и прижимается задней крышкой, которая крепится двумя винтами. Предварительно подпаивается только динамик, и провод для антенны. Несмотря на простую схему, и низковольтное питание, станция имеет высокие параметры по передаче-приёму, и позволяет проводить уверенную радиосвязь на значительные расстояния, и не уступает в этом дорогим импортным носимым станциям. Для упрощения конструкции, и в связи с дефицитностью, индикатора частоты в станции нет. Но благодаря используемому программному обеспечению, станция может полноценно использоваться во всем диапазоне. Для этого введён режим беспоисковой работы - три фиксированных положения на переключатель, с заранее записанными частотами приём/передача, и имеется режим сканирования по всему разрешенному на 145 MHz ЧМ участку, позволяющий найти корреспондента, зафиксироваться на его частоте, и проводить связь.

Технические характеристики

Описание конструкции

Схема радиостанции показана на (см. рис.1). Приёмный тракт выполнен по схеме с двойным преобразованием частоты и состоит из УВЧ VT1, смесителя VT2, промежуточного усилительного каскада VT3, функциональной микросхемы ПЧ-ЧМ DA1, и УНЧ DA2. В режиме приёма сигнал поступает из антенных цепей через ёмкость C1, выделяется контуром L1,C2 и усиливается каскадом УВЧ на VT1. Далее усиленный сигнал через ёмкость С5 поступает на колебательный контур L4,C6 и на первый затвор транзистора смесителя VT2. На второй затвор через ёмкость С8 подается сигнал 1-го гетеродина снимаемый с генератора на VT10, который является общим для приёмника и передатчика. Это генератор управляемый напряжением (ГУН). Управление осуществляет синтезатор, выполненный на DD1,U2. Смеситель на VT2 работает с нулевым начальным смещением на затворах, как каскад с переменным коэффициентом усиления, зависящим от напряжения гетеродина. Это позволило получить малые шумы смесителя, хорошую линейность, и высокий коэффициент преобразования. Сигнал ПЧ1 10695 Кгц выделяется на резисторе R6 и через фильтр F1, усилительный каскад VT3, через емкость C9 поступает на вход второго смесителя в составе DA1. На другой вход этого смесителя через емкостной делитель C30,C10 подается сигнал с частотой 10240 Кгц, с кварцевого генератора синтезатора. В результате смешивания получается сигнал ПЧ2 455 Кгц, который фильтруется фильтром основной селекции F2, усиливается и детектируется микросхемой DA1. Включение микросхемы типовое, за исключением того, что немного оптимизированы номиналы фильтра усилителя шумов, с целью более четкой работы шумоподавителя, уменьшения ложных срабатываний при больших уровнях девиации принимаемого сигнала. Сигнал НЧ снимается с фильтрующей цепочки R19,C18 и через регулятор громкости подается на УНЧ DA2. Без сигнала УНЧ заперт положительным напряжением с 19-й ножки процессора DD1. При наличии сигнала, на выходе триггера в составе DA1 появляется положительное напряжение, которое через R10 открывает ключ на VT4 и блокирует на корпус 1-ю ножку управления DA2, открывая его. Параллельно подключена и кнопка SW2 принудительного отключения ШП. Порог срабатывания ШП устанавливается резистором R16.

В целом алгоритм работы такой: При включении питания (S2) процессор DD1 устанавливается в рабочий режим. На 13-й ножке микросхемы присутствует логический 0, который через резистор R41 открывает ключ VT9 в цепи питания приёмника. Питание с ключа поступает так же и на ГУН через R42, D7. Если при этом нет работающей станции (шумоподавитель закрыт), то через 4 секунды процессор переходит в экономный режим и включает питание порциями по 0.3 секунды, через каждые 0.9 секунд. Подача питания индицируется мигающим в такт зелёным светодиодом D4. Если есть станция, и шумоподавитель сработал, то ключом VT4 устанавливается логический 0 на 19-й ножке процессора, и он переводится в рабочий режим. Так же включается и УНЧ. Процессор будет находится в рабочем состоянии пока есть активность приём-передача, или работающие станции, то есть открывание шумоподавителя. Через 4 секунды не активности снова включается экономный режим. Чтобы включить режим сканирования, следует в выключенном состоянии нажать передачу SW1, и включить питание. Через 1 сек. отпустить SW1. Сканирование запускается, и это отображается частым миганием светодиода D4. При обнаружении работающей станции, сканирование приостанавливается на 3 секунды, затем продолжается дальше. Останавливается сканирование кратковременным нажатием на передачу. Станция будет находится на зафиксированной частоте до выключения питания. После повторного включения питания, частота устанавливается соответствующая положению переключателя. Передача включается нажатием кнопки SW1. При этом переключается режим процессора по 16-й ножке, так же через R36 открывается ключ VT8 блокирующий подачу питания на приёмник. Управлением через R37 открывается ключ, подающий питание на предварительные каскады передатчика и микрофонный усилитель, и зажигается красный светодиод D12 индицирующий режим передачи. Микрофонный усилитель собран по схеме с непосредственной связью между каскадами на транзисторах VT14,VT15. В усилителе осуществляется частотная коррекция с подъемом АЧХ около 6 Дб на октаву до частоты 3 Кгц, и дальнейший завал АЧХ. Усилитель имеет относительно низкоомный выход, и развивает амплитуду НЧ сигнала до 3-х вольт, равную напряжению его питания. Это позволило использовать простой диодный ограничитель, и обеспечить небольшую степень компрессии порядка 12 Дб, не вызывающую заметных искажений. Уровень девиации устанавливается резистором R66. Усилитель не чувствителен к воздействию мощных ВЧ полей и обеспечивает хорошее звучание на передачу. Частотная модуляция осуществляется подачей НЧ сигнала через R66 на варикап D8, который так же осуществляет перестройку ГУН управлением от синтезатора, и служит так же для коммутации собственной частоты ГУН при переходе с приема на передачу. Это осуществляется подачей в режиме приема смещающего положительного напряжения через цепочку R43,C40,R44. ГУН выполнен на полевом транзисторе VT10, по схеме емкостной трехточки. Применение в генераторе полевого транзистора позволило получить хорошую собственную стабильность, и чистый спектр колебаний. Генератор так же хорошо согласовывается с последующим каскадом, и в нагруженном состоянии развивает амплитуду в режиме передачи около 0.8 вольт, что в целом позволило упростить передатчик. Дальнейшая часть передатчика содержит три каскада на VT11,VT12,VT13. Каскады на VT12,VT13 в исходном состоянии заперты, поэтому питание на них не коммутируется и подано постоянно. VT12 работает в классе В с небольшим смещением снимаемым с диода D9, а VT13 в классе С без смещения с высоким КПД. Далее через согласующие цепи сигнал подается в антенну. Все цепи радиостанции, за исключением УНЧ и выходного каскада передатчика питаются от стабилизатора DA3 с напряжением стабилизации 3.3 вольта. В результате сохраняются все параметры радиостанции вплоть до разряда. Для контроля разряда служит пороговое устройство на транзисторах VT5,VT6 и светодиод D5.

1. Принципиальная схема радиостанции MINI-FM2003 2. Вид на печатный монтаж со стороны элементов 3. Вид на печатный монтаж 4. Вид на корпус станции с динамиком
1. Принципиальная схема радиостанции MINI-FM2003 2. Вид на печатный монтаж со стороны элементов 3. Вид на печатный монтаж 4. Вид на корпус станции с динамиком
5. Чертеж печатной платы 6. Чертеж печатной платы 7. Расположение элеметов 8. Расположение элеметов
5. Чертеж печатной платы 6. Чертеж печатной платы 7. Расположение элеметов 8. Расположение элеметов

Налаживание

При соблюдении всех указанных номиналов, схема работает практически сразу, и требует только минимальной подстройки. Перед началом настройки рекомендуется обесточить выходной каскад передатчика. Для этого нужно отпаять один конец DR4, или не впаивать его до настройки. Выключить шумоподавитель поворотом резистора R16, или установить временно перемычку на SW2. В первую очередь следует настроить ГУН. Для этого нужно измерить напряжение на выводе 15 микросхемы U2, и при нажатой передаче, раздвигая витки L4, установить напряжение примерно 1-1.3 вольт. При отпускании передачи, в режиме приема напряжение должно оставаться примерно таким же. Если оно сильно отличается, то следует подобрать резистор R46, так что бы разница в режимах прием-передача была минимальной. После этого катушку L4 залить парафином. Далее подключить к выходу частотомер, и при передаче, подстроечным конденсатором C29, выставить частоту соответствующую положению переключателя. Выставить девиацию резистором R65 по приборам, или с использованием контрольной станции, по наиболее громкому, неискаженному звучанию при разговоре вблизи микрофона. Далее подать на вход сигнал соответствующей частоты с ГСС с девиацией 3-4 Кгц, и настроить L3 по максимально громкому и неискаженному сигналу. Затем выставить максимальную чувствительность, слегка раздвигая витки L1,L2. После этого впаять DR4, подключить к выходу эквивалент нагрузки 50 ом, и измерить на нем напряжение при передаче. Выставить максимум, слегка раздвигая витки L5,L6. Напряжение на нагрузке должно быть не менее 11-12 вольт, что соответствует выходной мощности 2.4-2.8 ватта. Отрегулировать порог ШП резистором R16. Станция должна полностью молчать, и уверенно включатся даже при слабом сигнале с шумами.

Конструкция и детали

Станция собрана преимущественно с использованием SMD элементов, на печатной плате, выполненной по современной технологии, с металлизацией отверстий и защитной маской. Используются резисторы и конденсаторы типоразмера 0805, и некоторые 1206 (это видно по монтажной карте). Катушки контуров бескаркасные (кроме L3), намотаны все на оправке 3 мм проводом ПЭЛ 0.5. Катушки L1,L2,L5,L6 содержат по 4 витка, L4 – 5 витков, L7 - 3 витка. L3 используется либо стандартная на 455 Кгц в экране высотой 8 мм, либо наматывается на подходящей арматуре с ферритовым сердечником и подстроечной чашкой, и содержит 150 витков провода ПЭЛ 0.08. Индуктивность 680 мкГн. Дроссели DR1,DR2 – чип индуктивности 0.033 и 0.47 мкГн соответственно. DR1 – обычный со штыревыми выводами индуктивностью 1 мкГн. Дроссель DR4 – 5 витков провода ПЭЛ 0.5 намотанных на оправке 2.2 мм. Располагается на плате вертикально. Диоды D1,D2,D6,D7,D9 – КД 521-522. В качестве D3 использована диодная сборка серии BAV с общим катодом, D10,D11 – содержащая два встречно включенных диода. Светодиод D5 – любой малогабаритный, D4,D12 – двухцветный (два диода в одном корпусе). Транзистор VT3 – отечественный КТ368А9. В НЧ и коммутирующих цепях так же применяются отечественные SMD транзисторы PNP - КТ3139А9, и NPN – КТ3130А9. Микросхема U2 – КФ1015ПЛ4 так же отечественного производства. Для экранировки контура ГУНа используется самодельный прямоугольный экран, размером 8 Х 11 мм, выполненный из полоски белой жести шириной 7 мм. Для его подпайки на плате есть контур без маски. После настройки сверху он тоже закрывается П- образной пластинкой, и запаивается в двух-трех точках.

Листинги программ

  1. Листинг программы микроконтроллера [файл: .asm, 12KB]
  2. Файл прошивки микроконтроллера [файл: .hex, 2KB]

Авторы

  1. Александр Николаевич Шатун (UR3LMZ), конструкция и схемотехника, Украина, 62300, Харьковская обл., г.Дергачи, пер.Октябрьский, 16. Тел: 3-2118, E-mail: ashatun@mail.ru
  2. Александр Юрьевич Денисов (RA3RBE), программное обеспечение, Россия, г.Москва, E-mail: alldn@mail.ru, URL: http://ra3rbe.qrz.ru

---

Опубликовано: Журнал 'РАДИО', N1'2004, стр.65-68

[25.01.2004] Опубликовано на http://ur7iwz.qrz.ru