Transwertery na pasmo 6m

Pomimo dostępności urządzeń fabrycznych z pasmem 50MHz, wielu krótkofalowców posiadających już transceivery, ale bez zakresu 6m, chętnie poszerza swój sprzęt właśnie o transwerter 6m. Na rynku można spotkać kilka modeli, mniej lub bardziej profesjonalnie wykonanych, ale spełniających stawiane im wymagania.

Ponieważ wielu konstruktorów krótkofalowców myśli o własnoręcznym wykonaniu transwertera, przedstawiamy kilka schematów przykładowych urządzeń. Decyzja o budowie takiego urządzenia we własnym zakresie ma kilka zalet. Po pierwsze - fabryczne transwertery, wbrew pozorom, nie są tanie, a po drugie - do wykonania prostego i skutecznego układu transwertera nie potrzeba wielu deficytowych podzespołów i często wystarczy dopasować schemat do elementów posiadanych w swoich "radiowych zapasach".

Podobnie jak w konstrukcjach fabrycznych, w układach amatorskich w skład transwertera zawsze wchodzą dwie pary mieszaczy i wzmacniaczy oraz wspólny generator. Częstotliwość generatora jest tak dobrana, aby uzyskać wymagany zakres częstotliwości, a dokładniej, aby suma częstotliwości sygnału transceivera i generatora wypadła w pasmie pracy transceivera.
Transwerter 10/6m wg SP6GZZ
Transwerter 28/50MHz opracowany i wykonywany przez Romana SP6GZZ jest w naszym kraju dość popularnym urządzeniem wśród posiadaczy transceiverów z pasmem 10m.
Podstawowe parametry urządzenia:
- moc wyjściowa: regulowana potencjometrem w zakresie 2-15W;
- zasilanie: 13,8V (kabel z różowym paskiem (+), a bez paska (-)); transwerter nie posiada zabezpieczenia przed odwrotnym włączaniem zasilania;
- PTT: przez zwieranie do masy - gniazdo mini jack;
- wyjście 50MHz: zestrojone do 50W - gniazdo UC-1, które znajduje się obok kabla zasilającego;
- wejście 28MHz; gniazdo BNC-50, które znajduje się z prawej strony patrząc od tyłu.
Układ, którego schemat pokazano na rysunku 1, pozwala na rozszerzenie pracy posiadanego transceivera 28-30MHz o pracę w paśmie 50-52MHz. Przy odbiorze sygnał z anteny przez styki przekaźnika jest podawany na wzmacniacz na dwubramkowym tranzystorze Mosfet T1. Na wejściu znajduje się pojedynczy filtr F1, zaś na wyjściu potrójny filtr pasmowy F2 F3 F4 50-52MHz. Po filtrze pasmowym sygnał jest mieszany w mieszaczu na dwubramkowym tranzystorze polowym MOSFET (T2). Na drugą bramkę tego tranzystora jest podawany sygnał z generatora 22MHz. Sygnał, będący różnicą częstotliwości wejściowej oraz częstotliwości generatora, jest podawany przez filtr wyjściowy F5 i dalej na wejście transceivera 10m.
Częstotliwość generatora na tranzystorze T3 jest wymuszona rezonatorem kwarcowym 22MHz. Dalsze stopnie z tranzystorami T4 i T5 oraz filtrami F8-F12 mają za zadanie zapewnić czystość tego sygnału przy zachowaniu dość wysokiej amplitudy, niezbędnej do poprawnej pracy mieszaczy. Zasadniczy układ generatora wraz z separatorem na tranzystorze T4 jest zasilany napięciem stabilizowanym dzięki diodzie Zenera 5,6V oraz układowi tranzystorowemu T6-T7.
Cały tor generatora pracuje zarówno przy odbiorze, jak i nadawaniu. Zwarcie punktu PTT do masy (np. przyciskiem przy mikrofonie w transceiverze) powoduje przejście tranzystorów T8 i T9 w stan nasycenia i załączenie przekaźnika antenowego toru nadajnika.
Sygnał z nadajnika zostaje podany przez styki przekaźnika na wejście mieszacza zrównoważonego na tranzystorach polowych T10-T11. Impedancja wejściowa tego stopnia wynosi 50W dzięki sztucznemu obciążeniu w postaci czterech rezystorów 200W połączonych równolegle. Poziom sygnału podanego na filtr F13, a zarazem na pierwsze bramki tranzystorów, zależy od ustawienia potencjometrów montażowych.
Czułość wejścia nadajnika jest duża i sterowanie może odbywać się z pominięciem wzmacniacza końcowego transceivera (niektóre fabryczne transceivery są już wyposażone w gniazda umożliwiające sterowanie bezpośrednio z mieszacza torem transwertera). Dobranie odpowiedniego poziomu sterującego jest bardzo istotne, szczególnie przy emisji SSB, która jest podatna na zniekształcenia nieliniowe wynikające z przesterowania tranzystorów.
Na bramki mieszacza jest również podany sygnał z generatora 22MHz. Na wyjściu tego układu pracuje również filtr pasmowy F14 F15 F16, zestrojony na częstotliwość 50-52 MHz. Dalej sygnał w paśmie 6m jest skierowany na dwustopniowy wzmacniacz liniowy z tranzystorami T5 i T6. Wyjściowy stopień mocy z tranzystorem T14 typu KT920 ma dodatkową stabilizację termiczną dzięki prostowniczej diodzie krzemowej, która swą obudową przylega do obudowy tranzystora. W przypadku np. niedopasowania do anteny czy przesterowania tranzystora wzrost jego prądu kolektora powoduje nagrzewanie złącza diody, obniżenie napięcia przedpięcia, a tym samym i prądu spoczynkowego tranzystora końcowego. Na wyjściu wzmacniacza mocy znajduje się dość rozbudowany filtr wyjściowy zapewniający dużą czystość sygnału 50MHz.
Cały układ transwertera jest zmontowany na płytce drukowanej, którą widać na zdjęciu.. W układzie istnieje także możliwość omijania transwertera (gniazdo UC-1 środkowe dla anteny KF). Sterowanie mieszacza TX ustawia się indywidualnie rezystorem 100W, który znajduje się pod potencjometrem regulacji mocy wyjściowej, oraz rezystorem 1k na dodatkowej płytce.
Wyjście toru odbiorczego można ustawić rezystorem nastawnym 100W (znajduje się on w lewej części transwertera nad filtrem). Korekcji częstotliwości transwertera można dokonać trymerem, który jest umieszczony obok kwarcu. Wysterowane linijki świecącej ustawia się rezystorem 10k, który znajduje się nad czarnym przekaźnikiem.
Transwerter 6m/2m wg Elektora
Przedstawiony na rysunku 2 schemat elektryczny transwertera 50/144MHz wraz z dokładnym opisem wykonania był opublikowany w miesięczniku Elektor Elektronik 4/1996. Układ przetwarza odbierane sygnały z zakresu 50-52MHz na pasmo 144-146MHz (przy nadawaniu proces jest odwrotny: sygnał z transceivera 144MHz jest zamieniany na 50MHz).
Ciekawą właściwością przedstawionego układu jest brak przekaźników (oczywiście są, ale jako klucze elektroniczne DC/w.cz.). Zespół generatora lokalnego, który składa się z generatora kwarcowego 10,44MHz na tranzystorze T1 i dwóch stopni powielających (potrajacze częstotliwości: T3, T4), dostarcza sygnału 94MHz do wejścia IF mieszacza. Sercem układu jest podwójnie zrównoważony mieszacz typu SBL 1, który działa dwukierunkowo (pracuje zarówno podczas odbioru, jak i nadawania). Podczas odbioru sygnał 94MHz jest mieszany w SBL z sygnałem 50MHz pochodzącym ze wzmacniacza odbiorczego, MOSFET T4. Diody D2, D3 na wejściu wzmacniacza zabezpieczają tranzystor BF961 przed przesterowaniem, zaś dioda na wyjściu układu wzmacniacza jest polaryzowana podczas odbioru w kierunku przewodzenia i służy jako klucz do podania sygnału na mieszacz (w tym czasie D5 jest zablokowana). Ze zmieszania sygnału LO 94MHz powstaje sygnał 144MHz, odbierany z wyjścia RF DBM. Sygnał ten, przez szeregowy filtr pasmowy L18 C48 C49, którym omija tłumik nadajnika, zostaje doprowadzony do transceivera 2m.
W trybie nadawania sygnał wyjściowy 2m jest prostowany przez D9 D10 C47 i w konsekwencji blokuje T8, a włącza T10 (zaświeci się dioda LED TX). Napięcie TX wprowadza diodę D11 w stan przewodzenia, co z kolei rozstraja szeregowy obwód LC i tworzy z niego zaporę dla pasma 6m. Sygnał 2m (CW lub SSB) dochodzi do sztucznego obciążenia 50W i zostaje stłumiony przez dzielnik R32/R33 do poziomu odpowiedniego dla DBM. Sygnał z wyjścia mieszacza przez diodę D5 dochodzi do wzmacniacza z tranzystorem MOSFET T5, a po wzmocnieniu - do końcowego wzmacniacza z tranzystorem T6, MRF237. Prąd spoczynkowy tego tranzystora wynosi 75mA, a moc wyjściowa nadajnika około 1,5W. Złożony antenowy filtr wyjściowy nadajnika pełni także rolę filtru wejściowego odbiornika. Cały transwerter jest zmontowany na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 10x16cm.
Transwerter 6m/10m wg Practical Wireless
Przedstawiony na rysunku 3 schemat elektryczny transwertera 50/28MHz był opublikowany w Practical Wireless w 1985 r., a następnie powtórzony w wielu pismach dla krótkofalowców. Generator na tranzystorze Tr3 jest sterowany rezonatorem kwarcowym 22MHz. Po nim następuje wzmacniacz-separator na tranzystorze Tr4, skąd sygnał jest podawany na mieszacz nadajnika na układzie scalonym IC1 oraz - poprzez dzielnik rezystorowy - na mieszacz odbiornika na SBL (zrównoważony mieszacz fabryczny na diodach Schotky'ego). Podczas odbioru sygnał 50MHz z anteny przez styki przekaźnika RLA1 jest podany na obwód rezonansowy L8/C35, a następnie na dwubramkowy wzmacniacz MOSFET BF961. Z wyjścia tego tranzystora, po odfiltrowaniu na L9/C38 i L10/C40, jest skierowany na wejście mieszacza SBL-1. W celu dopasowania impedancji 50W na wyjściu mieszacza został włączony rezystor R37.
Z wyjścia mieszacza sygnał 28MHz przez filtr dolnoprzepustowy L11/C43 jest podany na dwubramkowy wzmacniacz MOSFET BF961 (Tr6), a następnie przez obwód rezonansowy L12/C47 i styki przekaźnika - do wejścia odbiornika 28MHz (rezystor R42 służy do stłumienia obwodu wyjściowego, a tym samym poszerzenia pasma przenoszenia).
Przy nadawaniu (po załączeniu przekaźnika) sygnał 28MHz o wartości nie większej jak 100mW jest podany przez potencjometr 1kW na wejście mieszacza na układzie scalonym IC1 (SO42P - odpowiednik krajowy UL1042). Potencjometrem ustawia się poziom sygnału w taki sposób, aby uzyskać sygnał bez przesterowania i zniekształceń.
Sygnał wyjściowy z mieszacza 50MHz jest podany na dwubramkowy wzmacniacz MOSFET BF961 (Tr1), następnie przez obwód rezonansowy L3/C12 jest wzmocniony w układzie z tranzystorem 2N3866 (Tr2) i dalej, przez filtr dolnoprzepustowy L5/C19,20 i styki przekaźnika, dochodzi do gniazda antenowego. Moc wyjściowa urządzenia z tranzystorem 2N3866 wynosi około 0,5W, ale może być dalej podwyższona - po zastosowaniu kolejnego stopnia z tranzystorem 2N3553 lub 2N3632.
Cały układ transwertera został zmontowany na płytce drukowanej o wymiarach około 100x100mm, a następnie zamknięty w aluminiowej obudowie o wymiarach 187x118x56mm. Szerszy opis tego urządzenia wraz z rysunkiem płytki drukowanej był zamieszczony przez SP6LB w ubiegłorocznych materiałach zjazdowych PK UKF.
Transwerter 6m/20m - kit AVT 2460
Dostępny w sprzedaży kit AVT 2460 jest transwerterem 6m przystosowanym do współpracy z transceiverem QRP/20m. Wybór pasma 20m nie był przypadkowy, bowiem większość spotykanych amatorskich transceiverów pracuje właśnie w zakresach 14,0-14,35MHz bądź 3,5-3,8MHz (w naszym przypadku zakres 80m jest za niski, aby można łatwo odfiltrować składowe mieszania).
Oferowany transwerter jest uproszczony do granic możliwości, dzięki czemu koszt kitu został zmniejszony do minimum.
Moc wyjściowa transwertera wynosi około 50mW i jest przydatna tylko do lokalnych łączności, ale przy zastosowaniu dodatkowego wzmacniacza liniowego 50MHz/10W układ będzie spełniał wszystkie wymagania.
Chociaż urządzenie nie posiada przekaźnika przystosowanego do przełączania z odbioru na nadawanie oraz dodatkowego stopnia mocy w.cz., to te brakujące elementy można zaadaptować ze współpracującego transceivera 20m bądź wykonać oddzielnie.
Schemat ideowy transwertera przedstawiono na rysunku 4, a jego dokładny opis jest zamieszczony w EdW 12/00. Przy odbiorze sygnał z anteny dochodzi do cewki sprzęgającej filtru F3 zestrojonego na 50MHz i dalej na wzmacniacz w.cz. z tranzystorem Q3, zapewniający wzmocnienie układu około 20dB.
Wszystkie zastosowane tranzystory to MOSFET-y dwubramkowe typu BF966 - łatwo dostępne, doskonale spisujące się w układach w.cz.
Na wyjściu wzmacniacza odbiornika znajduje się filtr dwuobwodowy F1-F2 zestrojony na środek pasma 50MHz. Z filtru F2 sygnał jest podany na pierwszą bramkę tranzystora Q4 pracującego jako mieszacz odbiornika.
Na uzwojeniu wtórnym filtru F4 zostaje wytworzony sygnał pośredniej częstotliwości leżący w paśmie 20m, będący sumą częstotliwości sygnału generatora i sygnału wejściowego. Obok tego pożądanego sygnału będzie występował (między innymi) sygnał będący różnicą tych dwóch składowych, ale zostanie on - wraz z innymi dodatkowymi kombinacjami składowych harmonicznych sygnałów - odfiltrowany poprzez dalsze obwody, w tym głównie obwody odbiornika.
W układzie zastosowano łatwy do nabycia fabryczny oscylator kwarcowy o wartości 36MHz. Sygnał wyjściowy z tego generatora jest jednocześnie podawany poprzez filtr F5 na bramki drugie tranzystorów Q2 i Q4. Oprócz dopasowania impedancji, F5 pełni funkcje filtrujące sygnału (zmniejsza poziom sygnałów harmonicznych).
Tor nadajnika działa w podobny sposób, ale odwrotnie. Sygnał z nadajnika 14MHz jest skierowany na mieszacz z tranzystorem Q2 i dzięki filtrom F6 i F7 przetwarza sygnał na 50MHz.
Tranzystor Q1 pełni funkcję wzmacniacza liniowego i jest wykonany identycznie jak wzmacniacz odbiornika. Wszystkie użyte indukcyjności w transwerterze są fabryczne; zastosowano gotowe filtry 7x7 typu 514. Charakteryzują się one indukcyjnością główną rzędu 0,7ľH (z kondensatorem 40pF są przystosowane pierwotnie do pracy na częstotliwości około 30MHz jako obwód referencyjny układu scalonego). Po podłączeniu kondensatora 27pF obwód 514 można zestroić na częstotliwość 36MHz (częstotliwość generatora), zaś z kondensatorem 12pF filtr daje się przestroić na 50MHz i, odpowiednio, z kondensatorem 180pF na 14MHz (obwód wyjściowy).
Do zasilania układu można wykorzystać napięcie z transceivera 12V (13,8V). Jeżeli będzie dostępne napięcie 5V, to można zrezygnować ze stabilizatora scalonego 7805, służącego do zasilania oscylatora 36MHz. Pod oscylatorem kwarcowym znajdują się podwójne doprowadzenia ścieżek na wypadek użycia oscylatora w mniejszej obudowie (kwadratowej).
Podczas uruchamiania urządzenia należy najpierw sprawdzić doprowadzone napięcia, a następnie ustawić rdzeń w filtrze F5 na maksimum sygnału na bramkach drugich mieszaczy (Q2, Q4) i sprawdzić częstotliwość generatora kwarcowego za pomocą częstościomierza cyfrowego (powinno być dokładnie 36MHz).
Do strojenia układu pomocny będzie oscyloskop o częstotliwości ponad 50MHz lub zestaw pomiarowy typu ZPFM, choć w najprostszym przypadku może to być sonda w.cz. i TDO.
Strojenie toru odbiorczego jest proste, bowiem sprowadza się do ustawienia rdzeni w filtrach F1-F4 na maksimum sygnału wyjściowego po podaniu na wejście RX sygnału 50MHz. Wstępnego zestrojenia toru odbiorczego można dokonać nawet bez współpracującego transceivera za pomocą sondy w.cz. Jako źródło sygnału 50MHz można użyć generatora lub TDO (może być nawet sygnał z kwarcowego oscylatora 50MHz, oczywiście przez tłumik regulowany np. za pomocą potencjometru czy, najprościej, przez kondensator rzędu 1pF). Dołączony do wyjścia RX miernik częstotliwości powinien wskazywać sumę sygnałów doprowadzonych (przy użyciu oscylatora 50MHz miernik wskaże 14MHz). Zestrojenia toru nadawczego można także dokonać, podając na wejście TX sygnał z TDO lub innego oscylatora kwarcowego o wartości zbliżonej do 14MHz. Przy prawidłowym zestrojeniu obwodów F6-F8 na wyjściu powinien występować sygnał zbliżony do wartości 50MHz (przy zbyt głębokim wkręceniu rdzeni na wyjściu pojawi się sygnał 36MHz).
Należy wiedzieć, że prostsze będzie zestrojenie toru nadajnika w przypadku typowej przemiany, czyli 6m/10m. W tym przypadku, aby zapewnić sygnał pośredni 28MHz, będzie potrzebny generator 22MHz (bardzo trudny do zdobycia). Warto pamiętać, że jeżeli nie posiadamy jeszcze licencji nadawcy, możemy pominąć stopień nadajnika i wykorzystywać urządzenie jako konwerter do nasłuchu.

Andrzej Janeczek

Pełny tekst artykułu na stronach magazynu