ЧМ-радиостанция на СВ-диапазон на основе микросхемы К174ХА26

Стабилизация частоты приемника и передатчика кварцевая. Радиостанция имеет сквозной тракт, состоящий из приемного и передающего узлов, общими для которых являются только корпус, антенна и источник питания. Размещение передающего и приемного узлов на двух самостоятельных платах дает возможность впоследствии легко модернизировать радиостанцию, заменяя приемный или передающий тракт более совершенным. Принципиальная схема приемного тракта показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема приемного тракта ЧМ-радиостанции

Он построен на основе микросхемы К174ХА26, включенной по упрощенной схеме, что существенно облегчает как монтаж, так и настройку приемника в целом. Пьезокерамический фильтр, который согласно типовой схеме должен быть включен между выводами 3 и 5 микросхемы, заменен одиночным контуром ПЧ. Такое построение снижает селективность радиостанции по соседнему каналу, но упрощает комплектацию. Дело в том, что для стандартной схемы требуется пьезокерамический фильтр на 465 кГц и пара кварцевых резонаторов, частота одного из которых равна частоте рабочего канала (для передатчика), а второй на 465 кГц отличается по частоте от первого. Как показывает практика, именно поиск резонаторов на нужные частоты чаще всего и вызывает проблемы у радиолюбителей.

Если фильтр заменить контуром, то частоту ПЧ можно устанавливать произвольно, в пределах от 300 кГц до 2—3 МГц, и использовать кварцевые резонаторы, частоты которых отличаются друг от друга на эту разницу. Например, для передатчика можно взять кварц на 13,5 МГц и запустить его на второй гармонике, а для приемника, например, взять кварц на 28,2 МГц. Тогда ПЧ получается 1,2 МГц. Соответственно, настройка контура ПЧ на эту частоту не составит труда.

Изменения по сравнению со стандартным включением микросхемы внесены и в схему гетеродина. Последовательно с кварцевым резонатором включен контур L2, C5, который упрощает запуск гетеродина и позволяет запускать резонаторы на гармониках (например, если взят резонатор на 14 МГц, то настройкой этого контура можно частоту гетеродина вывести на 28 МГц).

Сигнал от антенны поступает непосредственно на вход однокаскадного УРЧ на высокочастотном транзисторе КТ368 (VT1). В его коллекторной цепи включен контур L1, C3, C4, настроенный на частоту принимаемого сигнала. Оптимальная связь между этим контуром и преобразователем частоты микросхемы А1 достигается при помощи емкостного делителя, роль которого выполняет емкость контура, разбитая на два конденсатора С3 и С4.

Частота гетеродина определяется частотой резонанса Q1 и контуром L2, C5. Промежуточная частота выделяется на выходе преобразователя, на выводе 3 микросхемы А1 и через однозвенный ФПЧ на контуре C7L3, поступает на вход усилителя-ограничителя ПЧ через вывод 5.

Наличие однозвенного ФПЧ не позволяет получить высокую селективность по соседнему каналу, но она все же достаточна для радиостанции, не предназначенной для дальней связи. Повысить селективность можно только двумя способами: заменить контур ПЧ пьезокерамическим ФПЧ на 465 кГц от карманного радиоприемника, но это возможно, только если имеются кварцы для приемника и передатчика, разнесенные по частоте на 465 кГц. И второй способ — сделать двух-, трехзвенный ФСС на двух-трех контурах ПЧ. Но это потребует существенного увеличения печатной платы, усложнения настройки тракта промежуточной частоты.

В фазосдвигающей цепи частотного детектора работает контур C13, L5, настроенный на частоту ПЧ. С целью снижения нелинейных искажений добротность контура понижена при помощи резистора R3. При настройке сопротивление этого резистора можно подобрать точнее, чтобы достигнуть наиболее разборчивого звучания при минимальных шумах. Низкочастотный сигнал выделяется на выводе 10 А1 и через переменный резистор R5 (регулятор громкости) поступает на УМЗЧ, построенный на микросхеме А2 — К174ХА10.

Микросхема К174ХА10 предназначена для построения трактов карманных радиовещательных приемников; она содержит ПЧ, УПЧ, детектор и УМЗЧ приемника. В данной схеме используется только УМЗЧ этой многофункциональной микросхемы. Учитывая относительно невысокую стоимость микросхемы и высокое качество ее УМЗЧ, такое «неполное» включение вполне оправдано.

Рис. 2. Схема передающего тракта ЧМ-радиостанции

Коэффициент усиления УМЗЧ зависит от величины ООС, которую можно установить подбором номинала резистора R7. При увеличении сопротивления этого резистора коэффициент усиления УМЗЧ уменьшается. Нагружен УМЗЧ на малогабаритную динамическую головку с катушкой сопротивлением 4—50 Ом. Схема передатчика показана на рис. 2.

Собственно передатчик состоит из задающего генератора на транзисторе VT2 и усилителя мощности на транзисторе VT3. Частота несущей стабилизирована кварцевым резонатором Q1. Резонатор может быть как частоту канала, так и на частоту в два раза ниже. В этом случае генератор запускается на второй гармонике. Возможно использование резонатора и на частоту в три раза ниже частоты канала (например, 9 МГц), но не все экземпляры резонаторов уверенно запускаются на третьей гармонике.

Частотная модуляция производится при помощи последовательной LC-цепи L1, VD2, включенной последовательно с кварцевым резонатором и отклоняющей частоту резонанса резонатора в небольших пределах. Степень отклонения частоты зависит от емкости VD2, а значит, и от напряжения ЗЧ, поступающего на этот варикап от модулирующего усилителя. Режим модуляции устанавливается двумя подстроечными резисторами R9 и R10, причем R9 устанавливает глубину модуляции, a R10 — центральную точку на полосе канала.

Модулирующий усилитель выполнен на операционном усилителе А1. Сигнал тонального вызова формируется при помощи цепи C2R3, которая при нажатии на кнопку S3 подключается между прямым входом и выходом ОУ А1, превращая усилитель в генератор. Сигнал на А1 поступает от малогабаритного электретного микрофона ВМ1. Питание на микрофон поступает через R1. Изменяя сопротивление R1, можно в широких пределах регулировать чувствительность микрофона.

Выходной каскад передатчика на транзисторе VT3 имеет емкостную связь с задающим генератором через конденсатор С17. На выходе усилителя мощности включен двухзвенный П-образный контур, подавляющий гармоники и согласующий выходное сопротивление УМ с антенной. Работая без начального смещения и при отключенном задающем генераторе, УМ практически не потребляет ток. Это используется при переключении режимов «прием-передача». При переходе на прием питание отключается от модулирующего усилителя (А1) и от цепи смещения на базе транзистора VT2. При этом питание с VT3 и коллекторной цепи VT2 не снимается. Но передатчик переходит в выключенное состояние, поскольку задающий генератор не функционирует.

Напряжение питания на модуляционный усилитель, цепь смещения задающего генератора передатчика и на приемный тракт поступает от параметрического стабилизатора на транзисторе VT1. Такое решение расширяет диапазон питающих напряжений радиостанции от 7,5 до 12 В. В этом интервале питающих напряжений изменяется только мощность радиостанции, а остальные характеристики остаются неизменными.

Переключение режимов «прием-передача» производится при помощи двухпозиционной кнопки на два направления S2. В нажатом состоянии включается передатчик, а при отпускании кнопки — приемник. Переключатель коммутирует цепь питания +6,5 В и антенну.

Конструктивно приемник и передатчик смонтированы на двух отдельных печатных платах, показанных на рис. 3 и рис. 4.

Платы выполнены из стеклотекстолита с двухсторонней металлизацией. Фольга со стороны расположения деталей не протравливается полностью. Подлежат протравке только небольшие круги вокруг отверстий, не помеченных крестиками. При монтаже в этих отверстиях должен быть контакт только со стороны печати. А в отверстиях, помеченных крестиками, выводы деталей паяются только к фольге со стороны деталей. Таким образом, непротравленная фольга со стороны деталей является экраном монтажа и общим минусом питания.

Для намотки катушек используются универсальные четырехсекционные каркасы с подстроенными сердечниками из феррита 100ВЧ и латунными экранами от модулей СМРК-1-4, СМРК-1-6 от телевизоров типа 3УСЦТ. Катушки L1 и L2 (рис. 1) наматываются проводом марки ПЭВ-2 диаметром 0,3—0,43 мм. L1 содержит 6,5 витков, L2 — 8 витков. Катушки L3—L5 наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,12 мм. Для промежуточной частоты 500 кГц они должны содержать, соответственно, L3 — 70 витков с отводом от 17-го витка, L4 намотана на поверхность L3 и содержит 7 витков, L5 — 70 витков. Для другого значения ПЧ данные катушек будут другие. Нужно соблюсти следующие пропорции: отвод в L3 должен быть от 1/4 числа витков, L4 должна быть равна 1/10 L3, L5 равна L3.

В процессе настройки на необходимую ПЧ можно не только менять число витков, но и подбирать емкости С7 и С13. Предварительно нужно намотать одну катушку на таком каркасе, подключить параллельно ей конденсатор на 500—1200 пФ и при помощи сигнал-генератора и ВЧ-вольтметра настроить этот контур на необходимую частоту, подбирая число витков катушки и емкость конденсатора. Затем, наматывать катушки, исходя из полученного числа витков, и установить С7 и С13 такие, какие получены при предварительной настройке.

 

Рис. 3. Печатная плата приемника ЧМ-радиостанции

Катушки передатчика (рис. 2) L1 и L2 имеют такие же каркасы, как катушки приемника. Намотаны они проводом ПЭВ-2 диаметром 0,3—0,43 мм. L1 содержит 18 витков, L2 — 5 витков. Катушка L3 — высокочастотный дроссель, он намотан непосредственно на сердечнике от катушки контура СМРК, содержит 25 витков ПЭВ диаметром 0,3 мм. Катушки L4—L6 не имеют каркасов. Их внутренний диаметр 3 мм (в качестве оправки для намотки можно использовать хвостовик сверла диаметром 3 мм; после намотки и разделки выводов катушки полученная «пружинка» снимается с хвостовика сверла). Намотка ведется проводом ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм. L4 содержит 7 витков, L5 — 9 витков, L6 — 9 витков.

Экраны всех катушек, намотанных на каркасах от СМРК, припаиваются к фольге со стороны расположения деталей.

 

Рис. 4. Печатная плата передатчика ЧМ-радиостанции

Антенна — спиральная, намотана на отрезке внутренней изоляции коаксиального кабеля диаметром 9 мм и длиной 250 мм. Для намотки используется провод ПЭВ диаметром 0,31 мм. Начиная от разъема, при помощи которого антенна подключается к радиостанции, укладывается 80 витков, плотно, виток к витку. Далее по оставшейся длине равномерно (с равным шагом) наматывается еще 30 витков такого же провода. Затем следует натянуть на антенну кембрик подходящего диаметра.

Полная методика настройки и описание монтажа радиостанции приводится в журнале «Радиоконструктор», №5, 2001г.