Transwerter KF/CB
Transwerter KF/CB, kit AVT 115, znów przeżywa swój renesans. Staje
się to za sprawą coraz większego zainteresowania wielopasmowymi urządzeniami
KF, a z drugiej strony malejącą popularnością CB-radio.
Wielu użytkowników pasma 11m, po zdaniu egzaminu na licencję krótkofalarską,
staje przed problemem nabycia transceivera KF.
Z tego też względu, dla początkujących krótkofalowców dysponujących radiotelefonem
CB posiadającym możliwość pracy emisją SSB, czyli tzw. "wstęgami",
chcemy przypomnieć po 10 latach wykonanie specjalnej przystawki (transwertera),
która - dołączona do gniazda antenowego radiotelefonu - spowoduje przesunięcie
zakresu częstotliwości 11m do innych zakresów pasm amatorskich KF. Niedużym
nakładem pracy i kosztów można uzyskać podobne możliwości pracy, jak przy
posiadaniu wielopasmowego transceivera KF/QRP. Trzeba jednak zaznaczyć,
że nie wszystkie posiadane radiotelefony CB będą się nadawały do wykorzystania.
Najprostsze i najtańsze z nich, AM/FM, nie będą odpowiednie. Przydatne
będą radiotelefony CB z emisją jednowstęgową, jak President Lincoln, Jackson,
Alan 87... wyposażone we wszystkie "czterdziestki". Inaczej
mówiąc, muszą pokrywać zakres 26...29MHz oraz muszą posiadać przełącznik
"USB/LSB". Z kolei moc wyjściowa nie jest istotna, a nawet lepiej,
jeżeli będzie jak najmniejsza (wystarczy moc rzędu 20mW).
Schemat blokowy opisanego transwertera KF/CB jest przedstawiony na rysunku
1. Sercem transwertera jest układ przemiany częstotliwości, czyli mieszacz
i generator. Częstotliwość generatora powinna być tak dobrana, aby uzyskać
wymagany zakres częstotliwości, a dokładniej, aby suma lub różnica częstotliwości
CB i generatora wypadła w nowym paśmie pracy. Nietrudno zauważyć, że mieszacz
w naszym układzie pracuje dwukierunkowo, zarówno przy odbiorze, jak i
nadawaniu. Przy odbiorze następuje przesunięcie częstotliwości wejściowej
- np. pasma 80m - na zakres 28,5-28,8MHz, a przy nadawaniu sygnał CB/SSB
zostaje przesunięty w zakres pasma 80m (3,5-3,8MHz).
Kompletny schemat elektryczny transwertera przedstawiono na rysunku 2
(ustawiony przełącznik zakresów odpowiada pasmu 80m). Podczas odbioru
sygnał z anteny poprzez styki A i B przekaźnika dochodzi do cewki sprzęgającej
L1 dwuobwodowego filtru pasmowego 80m. Cewki L2 i L3 wraz z kondensatorami
C1 i C2 tworzą obwód rezonansowy, zestrojony na środek pasma 80m. Bezpośrednio
do uzwojenia sprzęgającego L4 jest dołączony szerokopasmowy mieszacz,
w skład którego wchodzą dwa identyczne, symetryczne transformatory TR1
i TR2 oraz cztery diody D3-D5 połączone "kołowo". Diody są przełączane
sygnałem z generatora podanym na środek uzwojenia transformatora TR2.
Na uzwojeniu wtórnym transformatora TR3 zostaje wytworzony sygnał pośredniej
częstotliwości leżący w paśmie 11m, 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
radiotelefonu CB.
Z uzwojenia wtórnego TR 2 sygnał jest podany na pierwszą bramkę tranzystora
polowego MOSFET T1 - BF966 pracującego jako wzmacniacz pośredniej częstotliwości
CB. Wzmocnienie układu wynosi około 20dB i pokrywa z zapasem straty sygnału
na filtrze pasmowym oraz mieszaczu diodowym. Przy częstotliwości generatora
kwarcowego 25MHz, dolnej częstotliwości wejściowej 3,5MHz będzie odpowiadała
częstotliwość 28,5MHz i, odpowiednio, górnej 3,8MHz - 28,8MHz.
Dzięki mieszaniu sumacyjnemu odbierany sygnał nie zmienia wstęgi bocznej,
czyli sygnały 80m odbieramy w pozycji LSB (dolna wstęga boczna).
Układ generatora pasmowego zrealizowano na tranzystorze T2-BC547. Dzięki
"głębokiemu" dodatniemu sprzężeniu zwrotnemu poprzez dzielnik
pojemnościowy 2 x 220pF oraz obwód z cewką L7 w kolektorze zestrojonym
na 25MHz, w układzie można zastosować dostępne rezonatory 12,5 czy 8,333MHz.
Będzie wtedy wykorzystywana odpowiednio druga i trzecia harmoniczna sygnału.
W pasmach 7...24MHz nie jest konieczne powielanie częstotliwości i zamiast
obwodu rezonansowego jest załączany rezystor R8. Dopasowanie wyjścia generatora
do wejścia mieszacza diodowego osiągnięto dzięki wtórnikowi emiterowemu
z tranzystorem T3-BC547. Podczas nadawania, jednocześnie z pojawieniem
się sygnału w.cz. na wyjściu radiotelefonu CB musi następować zwarcie
punktu PTT do masy. Jeżeli radiotelefon nie jest wyposażony w gniazdo
PTT, można ten problem rozwiązać przez dobudowanie dodatkowego gniazda
i dołączenie go do gniazda mikrofonowego, a konkretnie do styku, gdzie
występuje zwieranie obwodu poprzez przycisk mikrofonowy. Po załączeniu
styków przekaźników następuje:
- odłączenie napięcia 13,8V ze wzmacniacza p.cz. odbiornika i przełączenie
na wzmacniacz w.cz. nadajnika (styki D),
- przełączenie anteny z wejścia wzmacniacza odbiornika na wyjście wzmacniacza
nadajnika (styki A),
- przyłączenie mieszacza diodowego do gniazda antenowego CB poprzez tłumik
w.cz. obniżający moc sterującą (styki C),
- przełączenie filtru pasmowego do wejścia wzmacniacza nadajnika (styki
B).
Dzięki dwóm rezystorom 100W/2W (R1 i R2) połączonym równolegle, impedancja
wejściowa urządzenia wynosi dokładnie 50W i przy mocy radiotelefonu CB
4W istnieje dopasowanie urządzeń transceiver-transwerter, eliminując niebezpieczeństwo
uszkodzenia tranzystora wyjściowego CB. Uzwojenie transformatora TR2 jest
dołączone poprzez dobrany rezystor, obniżający moc sterującą 4W do około
20mW. Dokładny poziom sygnał sterującego powinien być dobrany eksperymentalnie,
aby nie spowodować przesterowań mieszacza czy wzmacniacza, bo przy sygnale
jednowstęgowym wystąpią zauważalne dla naszego korespondenta zniekształcenia
modulacji.
Mieszacz oraz filtr dwuobwodowy pracują przy nadawaniu w odwrotnym kierunku
w stosunku do odbioru i przetwarzają sygnał pasma 11m na sygnał p.cz.
80m. Poprzez styki B sygnał nadajnika podlega wzmocnieniu w trzystopniowym
wzmacniaczu liniowym. Największe wzmocnienie występuje w pierwszym stopniu
z tranzystorem T4. Zastosowano tutaj identyczny tranzystor, jak we wzmacniaczu
p.cz. odbiornika, z tym że wyjście stopnia jest szerokopasmowe. Tranzystor
5 - BFY99 pracuje jako wtórnik emiterowy dopasowujący impedancję.
Wzmacniacz końcowy z tranzystorem T6 pracuje również szerokopasmowo z
wyjściem dławikowym. Choć dzięki dostatecznej filtracji sygnału poprzez
wcześniejsze obwody rezonansowe nie trzeba było stosować dodatkowych filtrów
wyjściowych, co znacznie upraszcza konstrukcję, to jednak warto pomyśleć
o dodatkowych filtrach czy układach dopasowania do anteny. Tranzystor
końcowy został przykręcony do obudowy z blachy aluminiowej stanowiącej
ekran. Średnia moc wyjściowa urządzenia wynosi ponad 2W (nie jest stała
na wszystkich zakresach). Moc ta na początek jest wystarczająca, a może
być za pomocą liniowego wzmacniacza podwyższona stosownie do zezwolenia
URTiP.
Transwerter można zmontować na płytce drukowanej metodą montażu powierzchniowego
(rysunek 3). Elementy przylutowano od strony miedzi do wyfrezowanych punktów
lutowniczych. Punkty takie, o średnicy około 7mm, wykonano za pomocą specjalnego
wykrojnika zamocowanego w uchwyt wiertarki. Pozostała warstwa miedzi stanowi
ekran - masę. Płytka przed montażem była wypolerowana drobnoziarnistym
papierem ściernym i pokryta kalafonią rozpuszczoną w spirytusie, co bardzo
ułatwia montaż. Przekaźnik oraz przełącznik zakresów i ekrany zostały
przymocowane do płytki montażowej. Cewki obwodów rezonansowych L1...L7
zostały nawinięte na korpusach o średnicy 5mm z rdzeniem ferrytowym. Można
tu wykorzystać inne dostępne korpusy z rdzeniem ferrytowym, przy czym
podana liczba zwojów może wówczas ulec zmianie. Poszczególne cewki nawinięto
drutem DNE 0,15-0,4 według tablicy. Uzwojenia sprzęgające nawinięto w
części środkowej wyżej wymienionych obwodów takim samym drutem. Transformatory
szerokopasmowe nawinięto drutem DNE 0,25 na obwodzie toroidalnego rdzenia
ferrytowego o średnicy 10mm.
Cewki transformatorów TR1 i TR2 zawierają trzy uzwojenia po 5 zwojów nawinięte
toroidalnie. Dławiki Dł1 i Dł2 to typowe dławiki przeciwzakłóceniowe 10ľH/0,5A,
które można wykonać również samemu przez nawinięcie 20 zwojów drutu DNE
0,4 na pręt ferrytowy o średnicy 4mm i długości około 20mm. Wszystkie
uzwojenia zostały zabezpieczone lakierem przed rozsuwaniem się. Korpusy
cewek przyklejono do płytki montażowej za pomocą kleju Distal.
Również transformatory szerokopasmowe zostały przyklejone, lecz tylko
punktowo (kroplą kleju).
Transwerter można zmontować w obudowie metalowej (dostępnej w sprzedaży
wysyłkowej AVT) wyposażonej w dwa gniazda w.cz. typu UC1 (wejście/wyjście)
oraz gniazdo diodowe do zasilania 13,8V i sterowania PTT. Do przedniej
ścianki przymocowano przełącznik obrotowy składający się z 4 płytek. Uzwojenia
filtru pasmowego oraz elementy generatora kwarcowego zostały przedzielone
ekranem z blachy pobielanej.
Do zasilania transwertera należy zastosować zasilacz stabilizowany 13,8V
(12V). Prawidłowo zmontowany układ wymaga w zasadzie tylko zestrojenia
obwodów rezonansowych. Można tutaj wykorzystać falomierz-generator TDO.
Przy uruchomieniu kontrolujemy napięcie na kolektorach oraz drenach tranzystorów
polowych MOSFET. Należy pamiętać, że napięcie ok. 12V będzie występowało
podczas odbioru na drenie tranzystora T1, a na drenie tranzystora T4 i
kolektorach T5 i T6 - podczas nadawania. Spadek napięcia na rezystorach
R5 i R15 powinien wynosić ok. 4,5V. Mikroamperomierz włączony w obwód
rezystora R23 powinien wskazywać prąd spoczynkowy około 20mA (a woltomierz
dołączony do jego zacisków, odpowiednio, napięcie 20mV).
W pierwszej kolejności sprawdzamy częstotliwość generatora kwarcowego
za pomocą częstościomierza cyfrowego dołączonego do rezystora R13. Cewkę
L7 stroimy na maksymalną wartość napięcia w.cz., również na zaciskach
R13, za pomocą sondy w.cz. przy ustawieniu przełącznika na zakresie 6m.
Cewki L1-L6 stroimy po podaniu na wejście antenowe transwertera sygnału
z kalibrowanego generatora w.cz. na maksimum sygnału odczytanego ze wskaźnika
S-metra CB. Wypadkowa czułość odbiornika powinna być nie gorsza od czułości
podłączonego radiotelefonu CB (szczególnie na środku zakresu czy w najbardziej
wykorzystywanej części pasma). Przy uruchamianiu strony nadawczej wyjście
antenowe transwertera powinno być obciążone rezystorem 50W/4W (np. dwa
rezystory 100W/2W połączone równolegle) i sondą w.cz. lub oscyloskopem.
Maksymalną moc wyjściową uzyskuje się w okolicy częstotliwości, na której
strona odbiorcza wykazywała maksymalną czułość.
Choć w uproszczonej konstrukcji w urządzeniu nie przewidziano filtrów
wyjściowych, to jednak warto od razu przewidzieć więcej płytek przełącznika
i dobudować np. dwuobwodowe filtry typu P, na każde pasmo oddzielnie.
Wskazane jest także zastosowanie zewnętrznej skrzynki antenowej, która
dopasowuje antenę do wyjścia wzmacniacza mocy, a jednocześnie filtruje
sygnały niepożądane.
Do pracy można stosować antenę szerokopasmową KF (W3DZZ, G5RV...), choć
lepsze wyniki będą przy zastosowaniu oddzielnych anten jednopasmowych
(np. dipoli półfalowych zasilanych kablem koncentrycznym). Podczas pracy
należy liczyć się także z możliwością wystąpienia zakłóceń powodowanych
przez silne lokalne stacje pracujące w paśmie 11m.
Przy wykonywaniu urządzenia przeznaczonego do pracy tylko w jednym pasmie
można zrezygnować z przełącznika pasm i pominąć niewykorzystane filtry
pasmowe oraz rezonatory kwarcowe.
Po pominięciu stopni wzmacniacza T4-T6 urządzenie można wykorzystać jako
konwerter KF/CB.
Andrzej Janeczek