KB ТРАНСИВЕР НТ981М (1)

KB ТРАНСИВЕР НТ981М (Часть 1)
Алексей БЕЛЯНСКИЙ (US2II)

В радиолюбительских кругах (в частности, в Интернете) давно дискутируется вопрос об отсутствии нового "народного" трансивера. В большей или меньшей степени на такое название может претендовать предлагаемый вниманию читателей трансивер, названный автором "НТ981М". Малогабаритный аппарат среднего класса с синтезатором частоты, высокими электрическими параметрами и рядом сервисных удобств относительно несложный и доступный для изготовления в домашних условиях. Такова краткая характеристика этого трансивера. Его высокие селективные и динамические характеристики получены благодаря использованию лучшей профессиональной и любительской схемотехники.
Коллеги! Прошу не подходить к данной разработке с позиций высоких профессиональных мерок. Эта конструкция сделана радиолюбителем и для радиолюбителей. Не ищите здесь каких-то "откровений" - все узлы трансивера (кроме синтезатора, пожалуй) давно известны. Согласитесь, что в наше время трудно предложить какое-либо новое схемотехническое решение, да и зачем? Так что рассматривайте этот трансивер не как "премьеру", а как "попурри" на тему старых, добрых мелодий...
Трансивер позволяет работать телеграфом (CW), телефоном (SSB) и телетайпом (RTTY) на любом из девяти любительских KB диапазонов. Чувствительность приемного тракта: при полосе пропускания 2,7 кГц и отношении сигнал/шум 10 дБ - не хуже 0,22 мкВ; а при полосе пропускания 0,3 кГц и отношении сигнал/шум 10 дБ - не хуже 0,07 мкВ.
Динамический диапазон по интермодуляции (измерен по методике, предложенной RA3AO) - более 95 дБ. Селективность по соседнему каналу при расстройке на +6 и -6 кГц - не менее 92 дБ. Подавление зеркального канала приема - не менее 80 дБ, побочных каналов приема - не менее 65 дБ. Коэффициент прямоугольности ФОС с полосой пропускания 2,7 кГц - не хуже 1,7 (по уровням -6 и -60 дБ). Минимальный шаг перестройки частоты трансивера - 6 Гц. Выходная мощность тракта ЗЧ на нагрузке 8 Ом - 1 Вт, а передатчика на нагрузке 50 Ом на всех диапазонах - 8 Вт. Время переключения с приема на передачу и обратно - не более 25 мс. Максимальный потребляемый ток от источника питания напряжением 13,8 В в режиме приема - 0,45 А, в режиме передачи - 2 А. Габариты трансивера - 270х280х85 мм. Масса - 2,8 кг.
Следует заметить, что аппаратура, применявшаяся при измерениях динамического диапазона, не позволяла регистрировать значения более 95 дБ, поэтому приведенное выше значение - это не характеристика трансивера как такового. Его динамический диапазон реально может быть лучше.
Трансивер допускает подключение внешнего УКВ трансвертера, для чего в синтезаторе предусмотрены два дополнительных диапазона. Поправка на "промежуточную частоту" может быть запрограммирована пользователем под конкретный трансвертер. При этом на индикаторе трансивера будет отображаться реальная частота приема и передачи сигнала в УКВ диапазоне.
Аппарат выполнен по схеме супергетеродина с одним преобразованием частоты. Традиционно низкое значение промежуточной частоты 5 МГц выбрано по экономическим соображениям. Для аппарата, предназначенного исключительно для работы в узких любительских диапазонах и не требующего сплошного перекрытия всего KB диапазона, такое построение получается проще и дешевле. Мы ведь хотим сделать трансивер для работы в эфире, а не для того, чтобы просто заниматься конструированием, получая при этом удовольствие от самого "процесса созидания". Хотя в жизни встречается и такое хобби.
Из тех же соображений основные и трудоемкие узлы трансивера - диапазонные полосовые фильтры, фильтр основной селекции, узел A3 и узел А1 - использованы автором как единый реверсивный тракт, работающий и на прием, и на передачу.
Функциональная схема трансивера приведена на рис. 1. Аппарат состоит из восьми конструктивно законченных узлов А1-А8, выделенных на схеме штрихпунктирными линиями.

Puc.1
Узел А1 содержит антенный коммутатор, аттенюатор приемника и мостовой рефлектометр. При приеме сигнал с антенного гнезда через измеритель КСВ (1) и фильтр нижних частот (2) поступает на антенный коммутатор (3). В трансивере он выполнен на pin-диодах. Далее сигнал поступает на двухзвенный аттенюатор (4), который позволяет ввести в тракт приема затухание величиной в 12, 24 или 36 дБ.
Через второй коммутатор (5), также выполненный на pin-диодах, и один из диапазонных полосовых фильтров (6) узла А2 принимаемый сигнал поступает в узел A3. Реверсивный усилитель радиочастоты (7), выполненный на мощном полевом транзисторе, обеспечивает усиление около 12 дБ, большой динамический диапазон и превосходные шумовые параметры.
Так как УРЧ сохраняет высокую линейность при больших уровнях входного сигнала, он сделан неотключаемым. Эксплуатация нескольких трансиверов, собранных по этой схеме, подтвердила правильность такого решения: даже на низкочастотных диапазонах в условиях соревнований можно работать с отключенным аттенюатором без признаков блокирования приема.
После УРЧ сигнал поступает на кольцевой двойной балансный смеситель высокого уровня (8). Смеситель выполнен по традиционной схеме на восьми импульсных диодах (по два в плече), но его особенностью является то, что сигнал гетеродина, сформированный триггером, подается в противофазе на средние точки вторичных обмоток трансформаторов. Из-за того что в смесителе применен триггер-делитель на два, сигнал гетеродина должен иметь удвоенную частоту.
Нагрузкой смесителя является первый каскад УПЧ (9), также реверсивный и по схеме напоминающий УРЧ, но с резонансным колебательным контуром, настроенным на промежуточную частоту в стоковой цепи. Так как этот каскад предшествует фильтру основной селекции, его характеристики в большей степени определяют динамический диапазон трансивера.
Фильтр основной селекции (10) - кварцевый восьмикристальный дифференциально-мостовой фильтр. Он имеет полосу пропускания 2,7 кГц (по уровню -6 дБ) и коэффициент прямоугольное™ 1,7 (по уровням -6 и -60 дБ). Затухание фильтра за полосой прозрачности - более 90 дБ.
На этом реверсивный тракт заканчивается. Все последующие узлы работают только на прием или только на передачу.
В узле А4 находятся тракт промежуточной частоты приемника, второй смеситель, предварительный усилитель ЗЧ, телеграфный фильтр НЧ, балансный модулятор передатчика, усилитель DSB и устройство формирования RTTY-сигнала.
Второй УПЧ приемника (22), следующий за фильтром основной селекции, выполнен на двухзатворном полевом транзисторе. С его выхода усиленный сигнал через релейный коммутатор (23) поступает на один из дополнительных кварцевых фильтров либо телефонный (24) с полосой пропускания 2,4 кГц, либо телеграфный (25) с полосой пропускания 300 Гц. Затем через релейный коммутатор (26) и два каскада УПЧ (27 и 28) сигнал поступает на второй смеситель (29). Сюда же подается сигнал второго гетеродина (42). Полученный в результате преобразования сигнал в звуковом диапазоне частот усиливается первым каскадом УНЧ (30) и подается на фильтр нижних частот (31). Последний имеет частоту среза 2,4 кГц и включен в тракт усилителя НЧ постоянно. Затем следует телеграфный фильтр нижних частот (32) с частотой среза 800 Гц, который может быть исключен из тракта коммутатором (33).
Далее низкочастотный сигнал поступает в узел А5, где усиливается каскадом (49) до уровня 1 Вт. Кроме оконечного УНЧ приемника, узел А5 содержит RTTY модем, микрофонный усилитель и систему VOX передатчика.
Каскады (43) и (44) служат для фильтрации и формирования RTTY сигнала в режиме приема. По сути, это так называемый "НАМСОММ" модем, снабженный дополнительным полосовым НЧ фильтром. Вообще-то данное устройство в настоящее время является анахронизмом, тянущимся с тех времен, "когда компьютеры были большими", а радиолюбители работали телетайпом с помощью "РК-86" и "Микро-80". Если ваш компьютер в состоянии запустить программы TrueTTY (http://www.ua9osv.hyper-mart.net/truetty.zip) или WinMIX (http://www.tav.kiev.ua/~nick/my_ham_soft.htm), модем можно не устанавливать.
Тракт передачи начинается с микрофонного усилителя-ограничителя (48, 47). Блоки (46) - усилитель VOX и (45) - пороговый элемент образуют систему голосового управления. Низкочастотный сигнал с микрофонного усилителя через простейший ФНЧ (39, в узле А4) подается на балансный модулятор (38). Сюда же поступает сигнал второго гетеродина (42). Сформированный DSB-сигнал усиливается усилителем DSB (37), проходит через ограничитель (36) и диодный коммутатор (35) и поступает на фильтр основной селекции (10).
В телеграфном режиме однотональный сигнал формирует кварцевый генератор (40), он же дает двухтональный сигнал (AFSK) в режиме RTTY Эти сигналы, как и DSB-сигнал, подаются на усилитель(37).
Фильтр основной селекции (10) выделяет нужную боковую полосу. Сформированный SSB-сигнал усиливается на 6 дБ реверсивным каскадом (9) и переносится на рабочую частоту преобразователем (8). Через каскад (7), усиленный на 6 дБ, сигнал поступает в узел А2.
Пройдя диапазонный полосовой фильтр (6), радиочастотный сигнал с уровнем напряжения 0,4...0,5 В, действующего на нагрузке 50 Ом, через коммутатор (5) подается в узел А6. Усилитель мощности радиочастоты трехкаскадный (12,13,14), обеспечивает усиление 32 дБ.
Далее через антенный коммутатор (3) сигнал подается на выходной фильтр нижних частот (2) с частотой среза 30 МГц. В трансивере, в целях упрощения конструкции, нет раздельных ФНЧ на каждый диапазон. Но несмотря на это, при выходной мощности до 8 Вт удалось уложиться в допустимые нормы внеполосного излучения. Разумеется, если использовать совместно с трансивером внешний усилитель мощности, на его входе следует установить диапазонные фильтры нижних частот.
После ФНЧ сигнал через измеритель КСВ (1) подводится к антенному разъему.
Сердцем трансивера являются узлы А7 и А8 - синтезатор и микропроцессорный модуль управления. Так как эти узлы являются оригинальными, их мы рассмотрим отдельно и несколько подробнее в конце статьи. Особо нетерпеливым рекомендуем ознакомиться с [1] и [2] или заглянуть на сайт http://www.ax25.donetsk.ua/us2ii. Здесь вы найдете описание предыдущего варианта синтезатора, и описываемый трансивер проектировался именно под него.
Нынешний вариант синтезатора разработан совсем недавно, значительно усовершенствован (автор учел конструктивную критику), претерпел значительную переработку, но идея и общая концепция сохранились. Его основой служит микросхема однокристального PLL-синтезатора фирмы Motorola (http://www.mot.com) МС12202 (19). В составе микросхемы - опорный генератор, делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), делитель с фиксированным коэффициентом деления (ДФКД) и импульсно-фазовый детектор. Вместе с генератором, управляемым напряжением ГУН (16) и ФНЧ (17), он образует петлю ФАПЧ (PLL). При частоте сравнения 8 кГц в этой петле формируется сетка частот с шагом 8 кГц. Для получения мелкого шага используется сдвиг частоты перестраиваемого кварцевого генератора (20) посредством ЦАП (18). В данном синтезаторе ГУН перестраивается в диапазоне 80... 125 МГц. Для получения рабочей частоты частота ГУН делится делителем (15).
Основа узла А8 - однокристальный микроконтроллер серии AYR AT90S2313 (21) фирмы Atmel (http://www.atmel.com). Контроллер обрабатывает информацию, поступающую от узла настройки (валкодера) и клавиатуры, выводит на дисплей значение рабочей частоты трансивера и формирует управляющие последовательности сигналов для МС12202 и регистров ЦАП.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белянский А. Синтезатор частоты. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 1998, № 4, 5.
2. Белянский А. Модернизация синтезатора частоты. - Радиолюбитель. KB и УКВ, 1999, №5.
(Продолжение следует)

Радио 1-2000, с.60-62.