Jednoduchý SSB transceiver pro pásmo 14MHz
BITX20 (ver. 5) Výchozí konstrukce – VU2ESE Popisované provedení + layout (ver. 5) - OK2UWQ
Obsah Bloky transceiveru................................................................................................................. 3 Přijímací část .......................................................................................................................... 3 Vstupní filtr ............................................................................................................................ 3 Zesilovač ................................................................................................................................ 3 Směšovač................................................................................................................................ 4 Krystalový filtr ....................................................................................................................... 4 Demodulátor........................................................................................................................... 4 AGC ....................................................................................................................................... 5 NF zesilovač ........................................................................................................................... 5 Vysílací část ............................................................................................................................ 6 Mikrofonní zesilovač.............................................................................................................. 6 Koncový stupeň...................................................................................................................... 6 Společné obvody.................................................................................................................... 7 Laditelný oscilátor.................................................................................................................. 7 Záznějový oscilátor (BFO)..................................................................................................... 7 Postup stavby .......................................................................................................................... 8 Postup navíjení cívek na kostřičku MT-211/5 ....................................................................... 8 Postup navinutí L4 ................................................................................................................. 9 Pokračování osazování ........................................................................................................... 9 Oživení ..................................................................................................................................... 9 Nastavení pásmové propusti................................................................................................... 9 TX část ................................................................................................................................. 10 RX část ................................................................................................................................. 10 Ladění................................................................................................................................... 10 Výběr krystalů do filtru ...................................................................................................... 10 Externí koncový stupeň 6W.............................................................................................. 11 Fotky osazeného transceiveru .......................................................................................... 12 Navíjecí předpis cívek ........................................................................................................ 14 Schéma zapojení a podklady pro osazení ...................................................................... 14 Pro stavbu v kroužcích elektroniky: Obtížnost popisované konstrukce: střední až vyšší. Doporučená praxe (navštěvování kroužku): 3-4 roky Doba osazování: typ. 15 hodin Doba vinutí cívek: typ. 5 hodin Doba oživování a nastavení: typ. 1-2h (oživování lektorem), podle pečlivosti stavby Potřebné vybavení: - regulovatelný zdroj do 30V s nastavitelnou pojistkou - multimetr - čítač min. do 20MHz (s přesností na 1Hz, pokud vyměřujeme krystaly, jinak 10Hz) - osciloskop min. do 20MHz nebo VF milivoltmetr (event. diodový detektor – zdvojovač+voltmetr), - VF generátor (pro nastavení vstupní propusti 14MHz, případně kontrolu krystalového filtru 10MHz), vyhoví i modul DDS AD9851 např. na e-bay za cca 40USD
2
SSB/CW transceiver BITX20 pro pásmo 14MHz (20m) Jedná se o jednodušší typ transceiveru, složený převážně z diskrétních součástek. Konstrukce vychází z poměrně známé indické koncepce jejíž autorem je Ashhar Farhan VU2ESE. Níže popisovaná konstrukce obsahuje téměř všechny úpravy a vylepšení, jejichž popis lze nalézt na internetu. Na rozdíl od verze BITX20A, dostupné jako stavebnice v USA (viz www.qrpkits.com za 180USD), neobsahuje hlavní deska koncový zesilovač z důvodu plánované stavby několika kusů těchto transceiverů na Elektrotáboře 2012 a také v kroužcích. Z tohoto důvodu následující část obsahuje stručný popis bloků, znalí této problematiky mohou následující část přeskočit přímo na sekci Postup stavby
Bloky transceiveru Transceiver obsahuje přijímací část, vysílací část a společné obvody (filtr,VFO – laditelný oscilátor, BFO – záznějový oscilátor). Přijímací část Přijímací část se skládá ze vstupního filtru, zesilovače, směšovače, mezifrekvenčního zesilovače, úzkopásmového krystalového filtru, demodulátoru a nízkofrekvenčního zesilovače. Vstupní filtr
Vstupní filtr je zapojen jako pásmová propust a slouží k filtraci signálů z antény a tím k omezení nežádoucích signálů, které by mohly rušit příjem. Kvalita vstupního filtru má vliv na vstupní citlivost přijímače. Zesilovač Zesilovač na obrázku je v transceiveru použit několikrát jen s malými změnami v hodnotách součástek. Jedná se o obousměrný zesilovač, kde je příslušná část aktivována připojením napájecího napětí do části Rx (příjem) nebo Tx (vysílání).
3
Směšovač Jako směšovač je použit hotový obvod ADE-1 of firmy Minicircuits. Jedná se o kruhový vyvážený směšovač. Jeho vnitřní zapojení je toto
Krystalový filtr Jedná o tzv. příčkový krystalový filtr. Vznikne poskládáním krystalů se stejnými parametry. Je nutné použít pečlivě vybrané krystaly, obvykle z několikanásobně většího množství. U nás i ve světě se vyrábí krystalové filtry profesionální, které však svou cenou (cca 2000Kč a více) značně převyšují náklady na celý tento transceiver. Tento filtr je využit také ve vysílací části.
Krystalový filtr je zapojen mezi 2 zesilovače viz výše. Příklad charakteristiky filtru :
Demodulátor Jako demodulátor je opět použit ADE-1. Původní autorovo zapojení využívá klasického zapojení, které je náročnější na výrobu.
4
AGC AGC neboli automatické řízení zisku je obvod, který zajišťuje vyváženou intenzitu přijímaných signálů. Tento stupeň v původním návrhu transceiveru nebyl a jedná se o vylepšení. Je možné tento obvod vyřadit zkratovací spojkou.
NF zesilovač Jedná se o běžné zapojení obvodu LM386, který má výkon max. 0,5W. Kondenzátor C57 se běžně neosazuje, proto také kapacita 0p. V případě, že námi použitý obvod zakmitává, výrobce doporučuje připojení kondenzátoru k zamezení těchto kmitů (typ. 100nF).
5
Vysílací část Vysílací část se skládá z mikrofonního zesilovače, modulátoru, krystalového filtru, směšovače a výstupního filtru a koncového stupně. Vzhledem k tomu, že je část obvodů potřebných také pro vysílací část, jsou navrženy tak, aby byly přepínatelné pro Rx i Tx část. Mikrofonní zesilovač Slouží k zesílení signálu z mikrofonu na potřebnou velikost k dalšímu zpracování v modulátoru.
Koncový stupeň Koncový stupeň zesiluje signál na potřebnou velikost. Na desce je pouze část, která slouží k buzení dalších koncových stupňů (přidáním dalších stupňů mimo desku). Pokud přidáme koncový stupeň, pak se předchozí stupeň již nazývá budící.
6
Společné obvody Aby se signál 14MHz převedl na mezifrekvenční kmitočet 10MHz, je zapotřebí laditelného oscilátoru. Transceiver používá ladící kondenzátor pro hrubé ladění v rozsahu 4-4,35MHz a jemné ladění. Laditelný oscilátor (VFO) Svorky Tune slouží k připojení ladícího kondenzátoru, svorky Fine k potenciometru jemného ladění. Výstup „counter“ umožňuje připojení čítače pro digitální stupnici. Pro zajištění vyšší stability oscilátoru je zde použit stabilizátor napětí. C62 je lépe použít styroflex pro větší stabilitu kmitočtu.
Záznějový oscilátor (BFO) Záznějový oscilátor se používá k demodulaci signálů s potlačenou nosnou vlnou (SSB, DSB) nebo signálu CW. Bez tohoto oscilátoru by nebyly signály těchto druhů modulace čitelné. Kapacitním trimrem se nastaví kmitočet cca o 1,2kHz až 1,5kHz nižší než je střední kmitočet krystalového filtru, tzv. provoz USB – upper side band neboli příjem horního postranního pásma. Příjem spodního postranního pásma (LSB – lower side band) je obvykle používán na pásmech 7MHz a nižších.
7
Postup stavby Složitostí zapojení je stavba vhodná spíše pro pokročilé. Nejvhodnější je postupovat postupně po blocích a průběžně jednotlivé bloky oživovat. Začneme nejdříve stavbou bloku NF a mikrofonního zesilovače. Pro oživení je vhodné také osadit diody D11,12 a relé Re1. Dalším blokem je krystalový oscilátor BFO. K osazení tohoto bloku je také nutné navinout cívku 40závitů lakovaným drátem 0,2mm na toroid T37-2 (červený lak). C49 osadíme až při nastavování kmitočtu. Kmitočet (USB) by měl být nastaven o 1,5kHz menší než je střed filtru. V našem případě u použitých krystalů FOX byl střed 9,997500MHz, takže kmitočet BFO byl nastaven na 9,996000MHz. C49 vycházel typ 100pF. Amplituda na emitoru T11 je typ 770mV při osazeném směšovači SM2. Dalším blokem je VFO s přeladěním kmitočtu 4,000MHz až 4,350MHz. K hrubému ladění je použit styroflexový ladící kondenzátor TTWM ( viz. www.qrpkits.com), obě sekce zapojeny paralelně. Cívka L6 má navinuto 16,5 závitu lakovaným drátem 0,1mm na kostřičce MT-211/5 (viz. www.gme.cz kód 612-002) Postup navíjení cívek na kostřičku MT-211/5 Kostřička se skládá z pěti částí: feritové činky, feritového hrníčku, plastové kostřičky s 5 vývody, plastového držáku pro hrníček a plechového krytu cívky. Nejprve přilepíme feritovou činku, nejjednodušším způsobem je použití kousku kalafuny, kterou roztavíme na kostřičce, přiložíme činku a z boku prohřejeme hrotem páječky, aby dokonale dosedla. Při lepení dbáme na to, aby činka zůstala v oblasti vinutí drátu čistá. Po přilepení činky uchytíme drát na jeden vývod (podle zapojení buďto na vývod 1 nebo 5). Číslování vývodů cívky odpovídá pohledu shora. Drát vineme závit vedle závitu. Cívkám po osazení nezapájíme kryty pro případ nutnosti převinutí. Sada kostřičky MT-211/5
příklad vinutí cívky L2 – 10,5 závitu drátem 0,1mm
vazební vinutí L2 1,5závitu drátem 0,1mm
8
Postup navinutí L4 Skroutíme společně 2 lakované dráty 0,3mm o délce cca 26cm. Navineme na dvouotvorové jádro (např. z TV sym. členů) 8 závitů. Konkrétně jsem použil typ B62152A4X1 od firmy Epcos (vede např. www.mouser.com) a mělo by jít také použít BN43302 příp. BN61-302 od Amidonu. Transformátor zapojíme přímo do plošného spoje, kdy jedno vinutí zapojíme na piny 1 a 4 cívky L4 a druhé vinutí na piny 3 a 5. Použitím tohoto transformátoru došlo ke zvýšení výstupního výkonu typ. na 10mW. Navinutím bifilárního vinutí na toroid FT37-43 docílíme výstupního výkonu typ. 2mW.
Pokračování osazování Postupně osadíme zbývající bloky zesilovačů a filtrů. U první verze PCB je nutné zapojit jinak odpor R68 a to připájením jednoho vývodu k R65 viz. obrázek. Níže uvedená předloha desky je již opravena.
Oživení Po kompletním osazení zkontrolujeme nejdříve proudový odběr při Rx (typ. 100mA) a Tx (typ. 130mA) a napájecím napětí 12V. Nastavení pásmové propusti K nastavení potřebujeme alespoň sinus. generátor 14,2MHz a diodový detektor nebo osciloskop. Připojíme generátor do svorkovnice J1 a detektor či osciloskop na pin 1 cívky L3. Nastavíme co nejvyšší signál (napětí na detektoru) tak, aby při otáčení nebylo maximum signálu na dorazu. Pokud je na dorazu dolním, je nutné zvětšit kapacitu C15, pokud je na horním dorazu, je nutné zmenšit kapacitu C15. Po nastavení maxima připojíme sondu (detektor) na pin 1 cívky L2. Obdobně nastavíme maximum cívky L3 a případně upravíme kapacitu C16. Nakonec připojíme sondu na pin 4 cívky L2 a provedeme nastavení L2 s případnou úpravou C17. Na závěr provedeme při zapojené sondě na pinu 4 cívky L2 kontrolu nastavení maxim všech cívek.
9
V případě, že máme možnost použít wobler nebo spektrální analyzátor+TG, provedeme klasické nastavení křivky filtru se středem 14,15-14,2MHz. Typický útlum filtru je 6dB, tj. na výstupu je typ. poloviční napětí než je přiloženo na vstup filtru. TX část Připojíme ovládací prvky (potenciometry, ladící kondenzátor), napájení 12V, osciloskop na svorku J1, elektretový mikrofon do svorky X7 a zkratujeme X6. Tím přepneme TRX na vysílání a při pískání do mikrofonu by měl být vidět signál cca 100-200mV, modulovaný pískáním. Připojíme zátěž 50 ohmů na svorkovnici J2 a přepojíme osciloskop na tuto zátěž. Obdobným testem by zde měl být signál typ. 1Všš. Pokud je úroveň výrazně nižší (běžně bývá 800mV1,2V) nebo žádná, jedná se o závadu a je třeba zkontrolovat napětí na zesilovačích (typ. 8V na kolektorech tranzistorů, není-li ve schématu uvedeno jinak). RX část Zkratujeme J5 (bypass AGC), R80, R82 nastavíme do středu, rozpojíme X6 a TRX přejde na příjem. Měl by se ozvat z reproduktoru šum a při doteku šroubovákem na vývody C6 by se měl šum zvýšit nebo alespoň změnit charakter šumu. Pokud tomu tak je, zkusíme odpojit propojku J5 a trimrem R82 nastavíme bod, kdy se šum začne snižovat. Trimrem R80 nastavíme stejnou úroveň šumu jako při zkratování J5. Tím máme otestováno, že přijímací část by měla fungovat správně. Posledním testem je naladění zkušebního signálu z jiného TRX nebo alespoň z generátoru, který byl použit při ladění pásmového filtru. Test provedeme s připojením 2-5cm drátu na živý pin svorky J1. Pomocí ladícího kondenzátoru a případně jemným doladěním naladíme hvizd generátoru. Ladění Namísto ladícího kondenzátoru lze použít ladění varikapem, kdy namísto D9 zapojíme např. KB113, C61 změníme na 220pF. K ladění je vhodné použít víceotáčkový potenciometr.
Výběr krystalů do filtru K výběru krystalů je možné použít zapojení BFO, kde zkratujeme cívku L5 a použijeme pevný kondenzátor C49=33pF, C48 neosazen. Přichystáme si drátek, který zkratuje i C49 a k připojení krystalů použijeme 2 piny precizní patice. Krystaly očíslujeme a měříme přesným čítačem kmitočet krystalů (s přesností na 1Hz) bez kondenzátoru a následně s kondenzátorem. Zapíšeme do tabulky, kde následně vypočítáme také rozdíl kmitočtů. Vybíráme krystaly na co největší souběh kmitočtů bez kondenzátoru (nižší kmitočet) a také na souběh rozdílů (z důvodu stejné rozladitelnosti krystalu). Jako krystal pro BFO použijeme ten, který měl nižší kmitočet než vybrané krystaly do filtru. Při vlastním výběru ze série 100ks krystalů FOX se podařilo vybrat 17sad krystalů při “povoleném“ rozptylu kmitočtu do 50Hz.
10
Křivka filtru při kontrolním měření kompletní cesty TRX, šířka pro pokles –3dB je 1,8kHz:
Externí koncový stupeň 6W Tento stupeň se nachází mimo základní desku transceiveru a je zde uveden jen jako příklad.
Originální zapojení a další informace zde http://www.phonestack.com/farhan/bitx.html Spousta dalších informací a úprav také ve skupině na Yahoo (nutná registrace) http://groups.yahoo.com/group/BITX20/
11
Fotky osazeného transceiveru
Deska BITX20 – pro zlepšení parametrů krystalového filtru jsou uzeměny kryty krystalů, trimry R80 a R82 jsou z „šuplíkových zásob“
Deska ze spodní strany 12
Seznam součástek Počet 1 43
2 4 1 2 3 4 2 1 1 3 3 2 2 1 1 3 1 2 1 10 1 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 14
9 3 14
Reference CN1 C1,C2,C3,C4,C5,C6,C12, C13,C14,C18,C19,C20,C21, C22,C23,C24,C25,C26,C27, C28,C29,C30,C31,C32,C33, C34,C35,C36,C37,C38,C39, C41,C42,C44,C46,C51,C52, C54,C64,C68,C70,C72,C75 C7,C9 C8,C43,C45,C62 C65 C10,C11 C15,C16,C17 C40,C55,C67,C71 C47,C58 C48 C49 C50,C60,C77 C53,C73,C74 C56,C59 C57,C76 C61 C63 C66,C78,C82 C69 C79,C80 C81 D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8, D10,D11 D9 D12 J1 J2 J3 J4 J5 L1,L2,L4 L3 L6 L5 RE1 R1,R18,R20,R22,R25,R36, R41,R47,R48,R49,R55,R63, R69,R88 R2,R3,R19,R23,R24,R26, R46,R60,R61 R4,R72,R78 R5,R7,R9,R10,R12,R29,R31, R33,R35,R39,R40,R56,R57,
Hodnota Pwr 100n
100p 220p 220p 2.2p 22p 47u/35V 220u/25V 50p 15p 1n 1u/100V 680p 0p 50p 22p* 100u/35V 22n 10u/50V 10n 1N4148
Pouzdro PSH02-04P
styroflex (WIMA)
trimr CKT
neosazovat až 150pf
BZX85/36V (BZX55/36V) 1N4001 RX CPP35_2 PA CPP35_2 AGCout jumper Counter jumper bypass AGC jumper Cívka MT211_5 Cívka MT211_5 Dvouotv. jádro (toroid FT37-43) Toroid T37-02 G5V1 100R 0207
2k2
0207
4k7 220R
0207 0207
13
12 3 8 6 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 20
1 1 5 1 1 1 1 1 1 1
R89 R6,R8,R11,R21,R27,R30, R32,R34,R50,R51,R64,R84 R13,R65,R76 R14,R15,R28,R37,R43,R44, R66,R83 R16,R53,R54,R79,R86,R87 R17,R42 R38 R45 R52 R58,R75 R59,R85 R62 R67 R68,R71 R70 R73 R74 R77 R80 R81 R82 SM1,SM2 T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8, T9,T10,T11,T12,T13,T14, T15,T16,T17,T18,T19,T20 U1 U2 XT1,XT2,XT3,XT4,XT5 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
1k
0207
47k 10R
0207 0207
10k 470R 120k 4R7 22R 220k 5k6 8k2 33k 470k 22k 1M 56k 150k 22k (20k) 270k 470k (500k) ADE-1 BC547
0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 0207 64y (T73YE) 0207 64y (T73YE)
78L09 LM386 10MHz Fine Speaker Tune Power Volume PTT Mic
TO92 DIL8 HC49U CPP35_3 CPP35_2 CPP35_2 CPP35_2 CPP35_3 CPP35_2 CPP35_2
TO92
Navíjecí předpis cívek L1: piny 1-3 1,5z 0,1mm; piny 4-5 10,5z 0,1mm L2: piny 1-3 10,5z 0,1mm; piny 4-5 1,5z 0,1mm L3: piny 1-3 10,5z 0,1mm L4: bifilárně 2x8z 0,3mm, TV balun (Epcos B62152A4X1) L5: 33z 0,3mm, toroid amidon T37-2 L6: piny 1-3 16,5z 0,1mm
Schéma zapojení a podklady pro osazení
14
15
Předloha plošných spojů záměrně zrcadlově otočená z důvodu tisku. Rozměr desky 160x100mm 16
17
18
19
20
Předlohy PCB nezrcadlené.
21
