2.2.4. Возбудитель для работы CW и SSB с кварцевым фильтром

Структурная схема возбудителя, в котором SSB сигнал формируется с использованием высокочастотного кварцевого фильтра, приведена на рис. 2.26.

Структурная схема возбудителя с кварцевым фильтром
Сигнал SSB можно получить несколькими способами. В начале освоения этого вида модуляции (50-е годы) радиолюбители-коротковолновики одинаково широко использовали два метода формирования сигнала SSB — фазовый и фильтровый. При фазовом методе сигнал SSB формируется сложением нескольких сигналов, имеющих определенные фазовые сдвиги верхних и нижних боковых полос, возникающих при AM несущей частоты. Все необходимые для реализации этого метода устройства могут быть выполнены из обычных резисторов, конденсаторов и индуктивностей, но в целом устройство получалось довольно сложным, трудным в регулировке и не очень стабильным в процессе эксплуатации. Поэтому с появлением легко доступных радиолюбителям фильтров, обеспечивающих разделение верхней и нижней боковых полос с несущей частотой от долей до единиц мегагерц, фазовый метод формирования SSB практически перестал использоваться радиолюбителями. И в схеме рис. 2 25 применен фильтровый метод формирования SSB. Реализуется он следующим образом.

Сигнал ЗЧ от микрофона усиливается в УЗЧ и поступает на балансный модулятор, в котором осуществляется модуляция сигнала от генератора опорной частоты. От обычного амплитудного модулятора балансный модулятор отличается тем, что на его выходе отсутствует несущая частота AM сигнала, т. е. имеются только верхняя и нижняя боковые полосы этого сигнала. Разнос частот между этими боковыми полосами очень мал — при опорной частоте 8815 кГц и полосе частот сигнала ЗЧ 0,3...3 кГц нижние боковые частоты будут в пределах 8812...8814,7 кГц, а верхние — 8815,3...8818 кГц. Кварцевый фильтр, включенный на выходе балансного модулятора пропускает частоты от 8815,3 до 8818 кГц и значительно ослабляет (не менее чем на 40 дБ) частоты ниже 8818 кГц и значительно ослабляет (не менее чем на 40 дБ) частоты ниже 8814,7 кГц, гак что на его выходе присутствует сигнал только верхней боковой полосы.

Сигнал CW в возбудителе с кварцевыми фильтрами вырабатывается манипулируемым генератором, частота которого лежит в полосе пропускания кварцевого фильтра. Так как его частота фиксирована, сформированные на выходе сигналы SSB и CW переносятся на частоты любительских диапазонов преобразователем частоты, в который входят смеситель, ГПД и фильтр, пропускающий частоты используемого диапазона.

Схемы микрофонного усилителя, балансного модулятора, генератора телеграфных сигналов
На рис. 2.27—2.31 приведены принципиальные схемы устройств, входящих в описываемый возбудитель.

Схема рис. 2.27 — УЗЧ или микрофонный усилитель, рассчитанный на работу от динамического микрофона со средним значением выходного напряжения 10 мВ. Микросхема DA1 обеспечивает усиление сигнала от микрофона в 100 раз. Включенный на выходе DA1 эмит-терный повторитель обеспечивает работу УЗЧ на низкоомный вход балансного модулятора. С учетом коэффициента передачи эмиттерного повторителя среднее значение напряжения ЗЧ на выходе УЗЧ около 0,8 В.

На рис. 2.28 приведена схема балансного модулятора, генератора опорного напряжения и кварцевого фильтра.

Балансный модулятор собран по кольцевой схеме на диодах VD1—VD4. Напряжение ЗЧ подается на одно плечо диодного кольца, которое по высокой частоте заземлено конденсатором С1. Другое плечо кольца соединено с общим проводом. В диагональ кольца поданы два синфазных напряжения опорной частоты, а выходной сигнал образуют противофазные напряжения в этой же диагонали, снимаемые катушкой связи L1. При точной балансировке модулятора потенциометром R3 с дополнительной балансировкой с помощью С2 (он может быть подключен от точки соединения VD1 с VD3 на точку соединения VD2 с VD4) подавление несущей частоты по сравнению с сигналами боковых полос, выделяемыми на контуре L2C4, больше 40 дБ.

Так как коэффициент передачи диодного балансного модулятора с учетом коэффициента трансформации от L1 к L2 около 0,6, то при подаче на вход ЗЧ (рис. 2.28) напряжения 0,8 В на контуре L2C4 суммарное напряжение боковых полос будет около 0,5 В. Усилитель на VT1 при максимальном напряжении от потенциометра регулировки амплитуды двухполосного сигнала (DSB) обеспечивает получение на входе кварцевого фильтра ZQ1 напряжения DSB около 0,3 В.

ZQ1 — выпускаемый для радиолюбителей монолитный кварцевый фильтр (см. описание схемы рис. 2.7). Опорное напряжение вырабатывается генератором на VT3, частота которого стабилизируется кварцевым резонатором, прилагаемым к кварцевому фильтру. Так как частота этого резонатора близка к центральной частоте полосы пропускания фильтра, для получения опорной частоты, лежащей на нижнем срезе, резонатором включена индуктивность L3. Работу на низкоомный балансный модулятор обеспечивает эмиттерный повторитель на VT2.

Катушки L1 и L2 намотаны на магнитопроводе СБ-12а. Катушка L1 содержит 5 витков, a L2—15 витков (провод ПЭШО 0,31), катушка L3 намотана на каркасе диаметром 6 мм с подстроечником СБ-12а, намотка внавал, ширина секции 6 мм (провод ПЭШО 0,15), число витков подбирается и может быть от 20 до 50 (частота среза фильтра, на которую устанавливается частота опорного генератора, приведена в паспорте фильтра ФП2П4-410). Устройство, собранное по схеме рис. 2.28, вследствие дополнительного ослабления несущей частоты в ZQ1 обеспечивает формирование сигнала SSB с подавлением несущей не меньше 50 дБ и нижней боковой полосы не меньше 40 дБ.

Для работы CW усилитель сигнала DSB закрывается с помощью резистора R9 и на вход ZQ1 подается сигнал от генератора CW (схема этого генератора приведена на рис. 2.29). Он представляет собой генератор, идентичный генератору опорного напряжения, со стабилизацией частоты кварцевым резонатором, в качестве которого используется второй резонатор, входящий в набор «Кварц-35».

Таблица 2.5Управление генерацией осуществляется ключом в цепи истока VT1. Плавные нарастание и спад телеграфной посылки обеспечиваются с помощью фильтра C5R5.

На рис. 2.30 приведена схема ГПД для возбудителя схемы рис. 2.26. Для получения принятого радиолюбителями расположения боковой полосы сигнала SSB на диапазонах 160, 80 и 40 м частота ГПД должна быть выше рабочей частоты на значение опорной частоты, а на диапазонах 20, 15 и 10 м — ниже рабочей частоты на то же значение. Тогда при преобразовании частоты на диапазонах 34 будет выделяться разность частот ГПД и сформированного устройством (рис. 2.29) сигнала SSB, а на высокочастотных — сумма этих частот. Так как устройство (рис. 2.29) формирует сигнал SSB с верхней боковой полосой, а на НЧ диапазонах после преобразования частоты сигнал SSB превратится в сигнал с нижней боковой полосой, а на ВЧ диапазонах сохранится верхняя боковая полоса. При частоте формирования сигнала SSB 8815 кГц необходимо изменение частоты на выходе ГПД в соответствии с табл. 2.5.

В ГПД можно использовать умножение частоты. Ограничившись коэффициентами умножения частоты 1, 2 и 3 получаем возможность формирования необходимых частот (табл. 2.6) при работе задающего генератора ГПД только в трех диапазонах.

Таблица 2.6
Сокращение в 2 раза числа диапазонов задающего генератора в 2 раза сокращает работу по его термостабилизации.

На рис. 2.30. задающий генератор выполнен по трехточечной схеме на полевом транзисторе VT1 с использованием только одной высокостабильной катушки L1. Диапазон частот задающего генератора № 1 (табл. 2.6) устанавливается подключением к L1 конденсаторов С1 и СЗ, № 2 — С2 и С4 и № 3 — только С5. Конденсатор С6 обеспечивает перестройку задающего генератора соответственно на диапазонах частот 5185...5335, 4061...4212 и 6395... 6962 кГц, так что перекрываются диапазоны 20, 15 и 10 м поворотом ротора С6 на 180°, а остальные диапазоны — только частью полного изменения емкости конденсатора С6.

Схемы ГПД и смесителя с фильтрамиУмножитель частоты собран на полевом транзисторе VT2, причем напряжение на 2-й затвор этого транзистора подается от стабилизированного с помощью VD1 источника питания задающего генератора Для выделения частот 2-й и 3-й гармоник частоты задающего генератора использованы двухконтурные полосовые фильтры, а для получения синусоидального сигнала на выходе при работе без умножения частоты (на диапазоне 20 м) оказалось достаточным иметь широкополосный одноконтурный фильтр.

Данные катушек для схем рис. 2.30 следующие. L1 намотана на керамическом каркасе диаметром 18 мм проводом ПЭВ-2 0,59 с шагом 1 мм, число витков — 8,5. Катушки L2—L10 намотаны на каркасах диаметром 9 мм с подстроечниками СЦР-1 (провод ПЭШО 0,44), намотка — виток к витку. Индуктивности L2 и L3, L4 и L5, L7 и L8, L9 и L10 намотаны каждая пара на одном каркасе. У середины каркаса находятся соединенные концы этих катушек, зазор между катушками 5 мм. Необходимое число витков этих катушек:

Таблица данных
На рис. 2.31 приведена схема смесителя с фильтрами частоты сигнала и выходным усилителем возбудителя. Смеситель собран на двухзатворном полевом транзисторе VT1. На 1-й затвор (вход 2) подается сигнал частоты 8815 кГц (от устройства рис. 2.28), а на 2-й затвор (вход 1) —сигнал с выхода ГПД. В цепь стока VT1 включены полосовые фильтры, пропускающие частоты всех любительских KB диапазонов, используемых советскими радиолюбителями, включая и диапазон 30 м, на который не рассчитан ГПД, выполненный по схеме (рис. 2.30) (этот диапазон предусмотрен в возбудителе, который будет описан ниже).

Все катушки полосовых фильтров намотаны на каркасах диаметром 9 мм, каждая пара связанных катушек — на общем каркасе. Катушки настраиваются подстроечниками СЦР-1, намотка — виток к витку, зазор между катушками 5 мм. Соединяемые концы катушек — у середины каркаса. Остальные данные катушек полосовых фильтров для схемы рис. 2.31 приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7
На выходе полосовых фильтров включен широкополосный усилитель мощности, обеспечивающий получение напряжения 10 В на нагрузке 75 Ом. Первый каскад этого усилителя собран на полевом транзисторе VT3. Второй каскад — эмиттерный повторитель согласующий усилитель на VT3 с низким входным сопротивлением выходного каскада усилителя, собранного на мощном СВЧ биполярном транзисторе VT4, работающем усилителем класса А. Подбором сопротивления резистора R14 устанавливается ток через VT4 около 300 мА (напряжение на R17 должно быть 1,5 В).

Дроссели питания коллекторной цепи транзистора VT4 L15 и L16 — стандартные типа Д-0,6 индуктивностью 10 и 24 мкГ соответственно. Так как нагрузка 75 Ом находится в усилителе мощности, на который должен работать возбудитель, включать последний без соединения его выхода с входом усилителя мощности недопустимо.