Радиостанция "Колибри" на любительский диапазон 28 МГц

Заменив кварцевые резонаторы, эту радиостанцию вы изготовите и на любительский диапазон 28 МГц.

Простота схемных решений предлагаемой конструкции, использование современных импортных микросхем и применение радиоэлементов поверхностного монтажа позволяют собрать радиостанцию на одиой печатной плате размерами всего 45×50 мм, добившись при этом вполне приемлемых технических характеристик, и пусть "Колибри" не поражает воображение будущих владельцев числом выполняемых ею функций и форсированной мощностью передатчика, они смогут по достоинству оценитъ габариты радиостанции, ее экономичность и сравнительно невысокую цену. Не сомневаемся, что эта радиостанция найдет свое применение для связи внутри офиса или с автомобильными радиостанциями на небольшие расстояния, а также для связи из дома с гуляющими на улице детьми или во время отдыха на природе.

Рис.1

"Колибри" предназначена для работы на одном из каналов Си-Би диапазона в режиме узкополосной частотной модуляции. По основным электрическим параметрам станция соответствует перечню типовых характеристик аппаратуры диапазона 27 МГц. Рабочие частоты приемника и передатчика заданы кварцевыми резонаторами. Питание осуществляется от батареи аккумуляторов или гальванических элементов напряжением 3...6 В. Ток, потребляемый радиостанцией в дежурном режиме (с закрытым шумоподавителем), - не более 8 мА, при приеме сообщений - не более 100 мА, а в режиме передачи - не более 150 мА.

Мощность передатчика при напряжении питания 4,5 В - 200 мВт, максимальная девиация частоты - 1,8 кГц. Чувствительность приемника - не хуже 0,3 мкВ, мощность звукового сигнала на динамической головке сопротивлением 8 Ом - не менее 60 мВт.

Дальность связи между двумя радиостанциями "Колибри" может составлять 1 км, а с эффективными стационарными антеннами значительно больше. Время непрерывной работы с питанием от аккумуляторов емкостью 0,6 А×ч составляет около 20 ч, при соотношении прием/передача 4:1. Эта характеристика соответствует довольно интенсивной связи!

Рис.2

Схема радиостанции показана на рис.1. Сигнал от антенны через разделительный конденсатор С1 и кнопку SB1 поступает на вход усилителя высокой частоты приемника (транзистор VT1). Входной L4C7C8 и выходной L5C13C14 контуры усилителя настроены на рабочую частоту.

Микросхема DA2 выполняет функции преобразователя, усиления сигнала промежуточной частоты, частотного детектирования и шумоподавителя. Частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором ZQ2, работающим на третьей механической гармонике.

Полученную в результате преобразования промежуточную частоту 465 кГц усиливает УПЧ и фильтрует пьезокерамический фильтр Z1. Далее сигнал проходит усилитель-ограничитель и поступает на частотный детектор. Для детектирования ЧМ сигнала к микросхеме подключен контур L10C32, который определяет частоту настройки, а резистор R19 - полосу пропускания частотного детектора. Для нормальной работы детектора контур должен быть настроен на промежуточную частоту 465 кГц и иметь полосу пропускания около 10 кГц.

Через фильтр низших частот R21C33 низкочастотный сигнал с вывода 9 микросхемы DA2 поступает на усилитель низкой частоты (микросхема DA3). С помощью этой микросхемы осуществляется частотная коррекция сигнала и его усиление до 60...100 мВт.

Шумоподавитель приемника реализован на ОУ и пороговом устройстве, входящих в состав микросхемы DA2. Демодулированный сигнал с выхода ЧМ детектора поступает на узкополосный фильтр с максимальным коэффициентом передачи на частотах 8...10 кГц, фильтр не пропускает речевой сигнал, находящийся в полосе 300...3000 Гц, а выделяет и усиливает шумы в полосе частот 8..10 кГц, которые выпрямляются амплитудным детектором на диоде VD1.

Если выпрямленное напряжение больше порога срабатывания порогового устройства, на выводе 13 микросхемы DA2 возникает высокий уровень, который отключает усилитель низкой частоты (при этом микросхема DA3 потребляет ток менее 60 мкА). Напряжение срабатывания порогового устройства регулируют резистором R14.

При нажатии на кнопку SB1 антенна и батарея питания подключаются к передатчику. Для развязки по высокой частоте служит дроссель L2.

Передатчик выполнен на микросхеме DA1, которая содержит микрофонный усилитель-ограничитель, задающий генератор, частотный модулятор и другие элементы. Транзистор VT2 усиливает ВЧ сигнал по мощности. П-контур С34L12С38 согласовывает выходное сопротивление усилителя с входным сопротивлением антенны, а также осуществляет фильтрацию выходного сигнала передатчика.

Сигнал с электретного микрофона ВМ1 усиливается микрофонным усилителем (МУ) и поступает на ЧМ модулятор. С помощью подстроечника катушки L3 осуществляют установку рабочей частоты передатчика.

Сформированный и усиленный ВЧ сигнал с вывода 14 микросхемы DA1 поступает на умножитель частоты на два, функцию которого выполняет один из транзисторов микросхемы. Нагрузкой умножителя частоты служит контур L7C19C20. Далее сигнал усиливает второй транзистор микросхемы, с коллекторного контура L8C29C30 которого сигнал поступает на выходной транзистор VT2 передатчика. Транзистор VT2 работает в режиме С.

В радиостанции применимы оксидные конденсаторы К50-35 или К50-40. Установка порога подавителя шумов осуществляют подстроечным резистором R10 типа СП3-38а. Фильтр промежуточной частоты Z1 типа ФП1П1-60.02. Для включения питания применяется переключатель SA1 ПД9-2, а для управления режимами "Прием"/"Передача" SB1 - МП7.

Кварцевые резонаторы ZQ1 и ZQ2 задают частоту настройки радиостанции. Их частоты определяют так: частота ZQ1 должна быть равна Fраб/2, а частота ZQ2 - Fраб-465, где Fраб - рабочая частота радиостанции в килогерцах.

Микрофон ВМ1 может быть применен МКЭ-332. Динамическая головка ВА1 - любая сопротивлением 8...16 Ом.

Микросхемы DA2 и DA3 применены в корпусе DIP, а микросхема DA1 - в корпусе для поверхностного монтажа.

Транзистор в усилителе высокой частоты VT1 типа КТ368А9 (в корпусе для поверхностного монтажа).

Печатная плата и расположение элементов на ней показаны на рис.3, 4, 5.

Рис.3

Рис.4

.

Рис.5

Информация о катушках индуктивности представлена в табл.1. Катушка L1 в таблице не показана, она является составной частью антенны. Подробно о конструкциях антенн рассказано ниже.

Таблица 1

Поз.	Каркас, мм	Витки	Отвод	Сердечник	Провод
L2	2,8	25,5	-	М50ВН-11 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,24
L3	4,2	32,5	-	МР100Ф-2-4 ПР3×0,5×5	ПЭТВ-1 0,1
L4	3	15	6	-	ПЭТВ-1 0,56
L5	4,2	6,5	-	МР100Ф-2-4 ПР3×0,5×5	ПЭТВ-1 0,355
L6	2,8	11,5	-	М50ВН-11 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,355
L7	2,8	6,5	-	МР100Ф-2-4 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,355
L8	3	15	6	-	ПЭТВ-1 0,56
L9	2,8	15	-	М50ВН-11 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,24
L10	4,2	145,5	-	МР100Ф-2-4 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,1
L11	2,8	15	-	М50ВН-11 ПР3×0,5×9,5	ПЭТВ-1 0,355
L12	3	21	-	-	ПЭТВ-1 0,56

На печатной плате радиостанции помимо приемника и передатчика расположены выключатель питания, кнопка для управления режимами "Прием"/"Передача", микрофон и построечный резистор подавителя шумов. Плата, на которой собран приемопередатчик, совместно с батареями питания может быть помещена в корпус, имеющий размеры пачки сигарет.

Налаживание правильно собранной радиостанции сводится к настройке контуров. К контактам 2 и 3 платы подключают, соблюдая полярность, источник питания напряжением 4,5 В, а к контактам 4 и 5 - динамическую головку.

Включив радиостанцию, вольтметром постоянного тока измеряют напряжение на транзисторах и микросхемах. Режимы даны в табл.2. Сильное отличие от указанных значений указывает на наличие неисправности.

Таблица 2

Вывод	Режим
	DA1	DA2	DA3
1	3,9	3,8	0
2	2,8	3,2	1,9
3	0,8	3,5	1,9
4	1,1	3,8	1,9
5	1,2	3,5	2
6	0	3,5	2,5
7	0	3,5	0
8	0,45	3,8	2
9	4,5	1,2
10	4,5	0,6
11	4,5	1,2
12	0	1,2
13	0,6	0
14	2,7	-
15	3,4	0
16	3,8	1,6

При исправной приемной части на выводе 9 микросхемы DA2 присутствуют шумы, а при отключенном шумоподавителе (движок резистора R10 находится в левом по схеме положении) они слышны в динамической головке.

Для настройки частотного детектора нужно подать с генераторе сигналов ВЧ частотно-модулированный сигнал частотой 465 кГц с девиацией 1,1 кГц на выводе 5 микросхемы DA2. Настройку ЧМ детектора проводят подстроечником катушки L10 по максимуму демодулированного сигнала на выводе 9 микросхемы DA2.

Затем на вход приемника подают с высокочастотного генератора сигнал с частотой настройки радиостанции (девиацию частоты генератора устанавливают равной 1,1 кГц). Пocтeпенно уменьшая уровень входного сигнала и подстраивая катушки L4, L5, добиваются максимальной чувствительности приемника.

Катушки без подстроечника настраивают сжатием или растяжением витков. Для удобства настройки такой катушки можно подносить к ней ферритовый или латунный стержень. Если лучшие результаты получаются при поднесении латунного подстроечника, то витки катушки нужно растянуть, а если ферритового - витки катушки необходимо сжать.

При налаживании передатчика к антенному выводу 1 радиостанции подключают эквивалент нагрузки, например, непроволочный резистор сопротивлением около 50 Ом мощностью не менее 0,25 Вт.

К контрольной точке КТ5 подключают осциллограф, и в режиме передачи проверяют наличие сигнала с микрофона, амплитуда сигнала должна быть около 0,5 В. Проверить работу задающего генератора можно, подключив к контрольным точкам КТ1 и КТ3 высокочастотный вольтметр. В режиме передачи переменное напряжение в этих точках должно быть 0,2..0,3 В. В этих же точках измеряют частоту задающего генератора.

Затем подключают ВЧ вольтметр к контрольной точка КТ7 и, вращая подстроечник катушки L7, добиваются максимальных показаний вольтметра. Аналогично настраивают контур L8С29С30, измеряя напряжение в точке КТ10. ВЧ напряжение в КТ7 и КТ10 должно быть 0,6 и 1 В соответственно.

Следует следить, чтобы напряжение на эквиваленте нагрузки было около 3,2 В, что соответствует мощности передатчика 200 мВт. Максимальной мощности добиваются подстройкой катушки L12 и уточнением настроек катушек L7 и L8.

Завершают налаживание передатчика установкой девиации частоты (1,8 кГц) резистором R9. Для этого можно использовать любую Си-Би радиостанцию, настроенную на рабочий канал. Передаваемый речевой сигнал не должен быть подвержен искажениям, заметным на слух.

При налаживании желательно контролировать ток потребления передатчика, не допуская его превышения более чем 150 мА.

Дальность радиосвязи во многом зависит от антенны. Известно, что одной из оптимальных является антенна, длина которой равна четверти длины волны радиоволны. Для диапазона 27 МГц четверть длины волны составляет около 2,7 м. Ясно, что такая длина штыревой антенны в носимом варианте неприемлема. Тогда применяют антенну, длина которой выбрана из конструктивных соображений, а настройка в резонанс осуществляется удлиняющей катушкой. На схеме радиостанции это катушка L1.

Широко применяют конструкции антенн со штырем, выполненным в виде спирали, намотанной виток к витку или с шагом. Спиральную антенну нужно настроить в резонанс подбором числа витков и шага намотки спирали.

"Укороченные" антенны имеют узкую полосу пропускания и очень чувствительны к близкорасположенным предметам, но для малогабаритной радиостанции более приемлемого варианта не известно.

Для изготовления спиральной антенны подойдет любой стержень или трубка из пластика, стеклотекстолита, полиэтилена или другого изоляционного материала. На стержень наматывают провод виток к витку или с определенным шагом, концы провода закрепляют на стержне.

В табл.3 указаны данные некоторых вариантов антенн. Третий вариант антенны был изготовлен на стержне от шариковой авторучки.

Таблица 3

Вариант	Диаметр каркаса, мм	Диаметр провода, мм	Длина провода, м
1	10	0,35	5,3
2	6,2	0,17	5,63
3	3	0,17	7,3

Настраивать антенну можно с помощью индикатора напряженности поля [1, 2]. Спиральную антенну устанавливают на радиостанцию, включают режим "Передача" и оценивают напряженность поля. Подбором числа витков настраивают антенну по максимальному показанию прибора. Точность настройки будет зависеть даже от способа крепления провода и используемого при этом материала (нитки, термоусаживаемая трубка и др.).

Телескопическую антенну настраивают аналогичным способом, только элементом настройки может служить катушка индуктивности (L1), которая включена последовательно со штырём.

Рекомендации по сборке.

Ручная сборка плат с элементами поверхностного монтажа требует повышенной аккуратности и применения соответствующих инструментов. Рекомендуется использовать паяльник мощностью не более 25 Вт с регулятором температуры жала паяльника. Жало заточите по размеру монтируемых элементов (ширина жала около 3 мм), что обеспечит точную и аккуратную пайку и не допустит перегрев элементов для поверхностного монтажа. Установку элементов можно проводить остро заточенным пинцетом.

Сборку платы начните с установки поверхностно монтируемых элементов и заканчивайте наиболее массивными элементами (кварцевые резонаторы, переключатели и др.). При установке микросхем и транзисторов на плату следите за отсутствие статического электричества на рабочем месте, которое может вывести транзисторы и микросхемы из строя или ухудшить их параметры, жало паяльника, и сам сборщик должны быть заземлены.

Не допускается применение кислотосодержащих флюсов, можно использовать канифоль или спиртовой раствор канифоли. Промывку платы рекомендуется проводить до установки микрофона и механических переключателей, спиртовой раствор канифоли, образующийся при промывке, приводит эти элементы в негодность.

Собранную печатную плату не подвергайте механическим нагрузкам на изгиб, при механических деформациях выходят из строя элементы поверхностного монтажа. При конструировании радиостанции выключатели S1, S2 и регулятор подавителя шумов могут быть демонтированы с печатной платы и установлены на корпус радиостанции, допускается использовать другие типы переключателей и другой тип переменного резистора.

Литература:

1. Виноградов Ю. Индикатор напряженности поля. - Радио, 1998, №9, с.31.

2. Голубев О. Простой волномер. - Радио, 1998, №10, с.102.