Выделенный недавно “на растерзание” радиолюбителей диапазон 135,7 - 137,8 кГц привлекает к себе все больше поклонников. Для экспериментаторов это возможность проверить новые схемотехнические решения, для DX-мэнов – новые горизонты, новые особенности прохождения. Вместе с тем этот диапазон предъявляет и новые требования к аппаратуре и, прежде всего к стабильности частоты передатчика.
Ведь работа ведется телеграфом, на очень маленьких скоростях, а применяемые для такой работы фильтры пропускают полосу частот менее 30 гц! Обычный ГПД на эти частоты пригоден только для настройки аппаратуры. Энтузиастами метровых волн нередко применяется кварцевая стабилизация частоты. Появились и любительские разработки синтезаторов частоты.
Предлагаемый синтезатор отличают оригинальное схемное решение, простота, доступность элементной базы, возможность собрать конструкцию “на коленках”, высокая стабильность частоты, широкие возможности по замене комплектующих. Этот синтезатор может использоваться совместно с приемником прямого усиления или как возбудитель передатчика.
Принцип построения может быть положен в основу синтезаторов частоты для одно и многодиапазонных КВ трансиверов с фиксированными частотами.
Технические характеристики.
Диапазон частот 135,7 -137,7 кГц
Шаг частоты 50 гц.
Измеренная нестабильность частоты 0,1 Гц.
Напряжение питания 9 – 15 В
Потребляемый ток не более 100-150 мА.
Форма выходного сигнала - меандр.
Амплитуда выходного напряжения 2-2,5 В.
Функциональная схема.
Синтезатор частоты состоит из 5 отдельных функциональных узлов.
Индикатор частоты упрощен, он показывает не частоту, а номер частоты или канал, как в радиостанции СВ диапазона. Такой выбор не случаен, как и выбор микросхемы контроллера. Они использованы от радиостанции гражданского диапазона. В 40-канальных радиостанциях частота передачи выбрана
примерно 27,0 – 27,4 мГц. Синтезатор формирует сигнал частотой 13,5 – 13,7 мГц. Применив такой синтезатор и разделив эту частоту на 100, получим частоты как раз в пределах диапазона 137 кГц.
Схема ГУНа также аналогична используемой в этих радиостанциях, но значительно проще, поскольку его не требуется использовать и в режиме приема и в режиме передачи.
Сигнал с выхода ГУНа подается на формирователь импульсов и в контроллер, в котором сравнение этой частоты с эталонной и вырабатывается напряжение, пропорциональное величине и знаку ошибки. Это напряжение подается в ГУН на варикап, который изменяет собственную емкость и таким образом изменяет частоту в нужную сторону.
Забегая немного вперед, замечу, что ГУН и остальная часть схемы могут использоваться и без контролера, как обычный генератор плавного диапазона или высокостабильный кварцованный генератор. Никаких переделок печатной платы при этом не требуется.
Формирователь импульсов предназначен для усиления и ограничения напряжения ГУНа. Выходные импульсы формирователя подаются на делитель частоты. Делитель частоты делит входную последовательность импульсов на 100. Выходной сигнал делителя можно подавать на ключевой смеситель приемника прямого преобразования или через фильтры - на усилитель мощности.
Принципиальная схема.
В качестве контроллера синтезатора применена микросхема контроллера и индикатор каналов от CB радиостанции START-1.
ГУН выполнен на транзисторе VT1. Напряжение частоты подается на вход контроллера с эмиттера транзистора через емкость С8, а на вход формирователя импульсов напряжение снимается непосредственно с контура через малую емкость С19.
Через емкость С11 в контур включена собственная емкость варикапа VD2.
Напряжение управления с контроллера подается на варикап через Т-образный фильтр
R4,R5,C7.
Формирователь импульсов выполнен по упрощенной схеме на транзисторах VT5 –VT6 .
Коллектор транзистора VT6 подключен на счетный вход двоично-десятичного счетчика DD2, который делит входную последовательность импульсов на 10. Второй счетчик, DD3, также имеет коэффициент деления 10. Особенность работы счетчиков заключается в том, что сначала входная последовательность делится на 5, а затем на 2, таким образом
, на выходе получается напряжение, близкое по форме к меандру со скважностью равной 2. Такой сигнал можно подавать на смеситель приемника прямого преобразования или через фильтр на вход усилителя мощности в схеме передатчика.
Кнопками DOWN и UP можно выбирать одну из 40 частот, с шагом 50 Герц. Тумблер S1 замыкается при нормальной работе синтезатора и размыкается в момент смены частоты. В это время к синтезатору нельзя подключать передающие устройства, поскольку формируется самая большая из возможных частот. Желательно исключить тумблер и резистор R1, оставив вывод 18 “в воздухе”, переведя тем самым контроллер в режим “прием”, но тогда придется специально рассчитывать и разыскивать кварцевый резонатор или увеличивать коэффициент деления делителей, а это приведет к усложнению схемы.
Особенность конструкции.
Схемное решение позволяет применять не только указанные типы контроллера и счетчиков. Вполне реально применить контроллеры других типов, поскольку большинство из них построены по той же схеме и различаются только расположением выводов. Кварцевый резонатор также можно применить от СВ радиостанции , т. е. на частоту 10240, но в этом случае диапазон частот сместится и будет составлять примерно 135,0 – 137,0 кГц. Изменение частоты кварцевого резонатора на 10 кГц приведет к изменению выходной частоты примерно на 100 Гц.
Если вам не удалось найти кварцы в диапазоне частот 10200 – 10300 кГц, вы можете изменить схему делителя, применив счетчики с устанавливаемым коэффициентом деления (с предустановкой), например ИЕ6.
В этом случае придется рассчитать ГУН на новую частоту.
И наконец, если вам не удалось разыскать контроллер синтезатора, вы можете собрать на плате только ГУН, формирователь и делитель, и вы получите обычный достаточно стабильный ГПД.
При отладке синтезатора мне без труда удалось получить собственную стабильность частоты ГПД не хуже 3 Гц после 10 минутного прогрева.
Если вам нужна большая стабильность, например для маяка, можно вместо катушки индуктивности установить кварцевый резонатор на частоту 13570 -13780 кГц. Контроллер в этом случае устанавливать также не нужно.
Монтаж синтезатора.
Выполняется на односторонней печатной плате размером 50 х 85 мм.
На плате устанавливаются почти все детали, за исключением индикатора, кнопок выбора канала, тумблера SB1 и конденсатора С1.
Стабилизатор напряжения КРЕН5 необходимо закрепить на небольшом радиаторе или дюралевой пластине. После настройки плата помещается в экранированный корпус.
Детали.
Катушка контура L1 намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 0,63 мм на каркасе диаметром 5 мм, содержит 9 витков сплошной намотки.
После предварительной настройки ГУНа катушка пропитана лаком.
Катушка помещается в экран.
Варикап VD2 - КВ-104 (можно использовать и другие)
Контроллер синтезатора С5121 или С5121-00 (можно использовать LC7132 и аналогичные, но придется переделать разводку половины печатной платы). Контроллер С5121 применяется в СВ радиостанциях Start-1, Golt-359, Contact-3. Аналогичные по функциональным возможностям, но с другой нумерацией выводов контроллеры: LC7120, LC7132, LC7185, SM5124.
Транзисторы VT1,VT5,VT6 использовались КТ316, хорошо работают КТ312, КТ315.
Транзисторы VT2,VT3,VT4 – любые низкочастотные, маломощные p-n-p проводимости(использовались КТ203)
Счетчики DD2,DD3 - К155ИЕ2, К555ИЕ2 (при пере разводке платы можно использовать и другие из 130, 133,155, 531, 555, 1350, 1533, 1555 серий.)
Кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 10285 кГц.(можно использовать на частоты 10220 - 10300 с небольшим изменением частотной раскладки)
Конденсаторы С1, С3, С19 – электролитические 50 -100 мкф х 16 в.
Конденсаторы С2 С4, С9,С20, С21 типа КМ-5 0,033 - 0,1 мкф.
Конденсаторы С5 – 0,022 мкф, С6 – 2,2 мкф х 50 В , С7 – 0,047 мкф, С8 - 270 пф, С13, С14 – 43 пф, С15 –270 пф, С16 – 360 пф. Тип КМ-5
Конденсаторы С12 –100 пф, С11 - 68 пф, С17 – 220пф, С 19 - 270 пф.
(Эти номиналы могут подбираться при настройке стабильности частоты)
Резисторы Тип МЛТ-0,125 R1,R3, R17, R21 - 10 кОм. R2 – 2,2 кОм R4, R24 - 27 кОм R5, R6, R18, – 15 кОм R15, R20 – 330 Ом R7, R16 – 1 кОм R8 – R14 -750 Ом R19 – 4,3 кОм R22 – 680 Ом R23 – 56 кОм R25 – 1,5 кОм
Диоды VD1, VD3 – КС182
Настройка.
Перед включением проверьте правильность монтажа, отпаяйте резистор R4 от вывода 14 контроллера. Переменный резистор 22-100 кОм подключите одним выводом к корпусу, другим выводом к источнику +5 В. (после стабилизатора напряжения). Движок переменного резистора подключите к отпаянному выводу резистора R4. Установите движок в среднее положение. Подключите выход синтезатора (выв 12 DD3) к осциллографу и частотомеру. Подайте напряжение на схему. При исправных деталях и правильно выполненном монтаже на экране осциллографа будут наблюдаться прямоугольные импульсы амплитудой 2-2,5 В.
Дайте конструкции прогреться в течении 10-15 минут. Вращая сердечник катушки L1 установите частоту колебаний 136,5 – 137,0 кГц. Вращая переменный резистор “от упора до упора” измерьте частоту в крайних положениях движка. Она должна быть в пределах 130 – 142 кГц, со срединой на частоте примерно 136-137 кГц. Минимальный частотный предел 134-139 кГц, максимальный 125-150 кГц. Если частотный диапазон шире, чем нужно – можно уменьшить емкость конденсатора С11, одновременно увеличив емкость С17. Или наоборот, если частотный диапазон уже, чем нужно.
Снова установите частоту 136,7 кГц. Направив на элементы контура поток горячего воздуха, отметьте в какую сторону и насколько изменяется частота колебаний. Дайте конструкции остыть. Теперь осторожно нагревая жалом паяльника
, отдельные элементы контура С12, С11, С17, С19 и VD2, определите тот из них, который дает наибольший уход частоты при той же степени нагрева. Не спешите! Нагрев один элемент, дождитесь пока он остынет, и только потом, проверяйте следующий.
Если наибольший уход частоты вызывает варикап, подберите такой ТКЕ емкости С11, чтобы одновременный их нагрев не вызывал значительного ухода частоты. Если уход частоты вызывает одна из емкостей С12, С11, С17 или С19. замените ее тем же номиналом, но с другим ТКЕ. Конечная цель – добиться минимального изменения частоты при нагреве и остывании деталей контура.
Не забывайте после каждой перепайки дать остыть элементам контура. Этот процесс наиболее трудоемкий, но при тщательной настройке можно получить очень высокую стабильность частоты. Чем лучше вы сделаете термокомпенсацию, тем стабильнее будет работать конструкция, тем больших успехов сможете добиться в дальнейшем. А если вы делаете только ГПД, термокомпенсацию нужно проводить с особой тщательностью.
Закончив бороться за “термостойкость”, снимите напряжение с устройства, отпаяйте переменный резистор и припаяйте резистор R4 на место. Подайте питание на синтезатор, проверьте его работу на разных каналах, и если необходимо –скорректируйте частоту. Сделать это в небольших пределах можно подбором величины емкости С13. Эта коррекция изменяет частоту на всех каналах сразу. Проверьте свечение индикатора и при необходимости подберите резисторы R2
1, R23. После настройки обязательно поместите синтезатор в экранированный корпус.
При использовании синтезатора совместно с передатчиком необходимо использовать хорошие фильтры для подавления высших гармоник. При использовании с приемником прямого преобразования достаточно применить Т или П -образный однозвенный RC фильтр.
Автор с удовольствием пообщается с энтузиастами, делающими попытки освоения нового диапазона.
Дальних вам связей!
