TRAPER 2005 - CW/SSB transceiver 3-8MHz i nie tylko
Po opracowaniu DIGITAL 2004 stwierdziłem że dotarłem do ideału
transceivera KF do samodzielnego montażu. Potwierdzeniem tego jest duża ilość
osób którzy szybko DIGITAL 2004 wykonali. Jednak okazało się że nawet on
dla niektórych osób jest urządzeniem zbyt trudnym do wykonania lub zbyt
drogim. Nic dziwnego, w końcu ludzie są różni. Niektórzy nawet nie wiedzą
że czułość urządzenia mierzy się po wyłączeniu ARW....
Dlatego zawsze jest miejsce dla transceivera jeszcze prostszego i jeszcze tańszego.
Owszem, był TRAPER 2002 - 7-7.1MHz. Lecz mi osobiście brakowało w nim klucza
elektronicznego. Najprościej było wykonać elbug przy pomocy mikrokontrolera.
A skoro już był mikrokontroler, prościej było wykonać syntezer niż
stabilne VFO. Skoro syntezer, to różnica między urządzniem jedno i
dwupasmowym praktyczni przestała istnieć. I tak powstał TRAPER 2005. TRAPER
2005 kosztuje tyle samo co poprzednie Trapery lecz jako urządzenie gotowe
oferowany jest bez obudowy, ktorą należy wykonać we własnym zakresie.
Wzamian, czego nie miały poprzednie Trapery, TRAPER 2005 pracuje na dwóch
pasmach, posiada 3-cyfrową skalę LED, klucz elektroniczny, pamieć częstotliwości
pasm i 2 VFO. TRAPER 2005 w wersji podstawowej to transceiver CW/SSB, 3MHz-8MHz
(pełne pokrycie) o czułości 1uV i mocy około 10W. Moc zależy od napięcia
zasilania. Traper jest urządzeniem odpornym na skrośną modulację i pozwala
na swobodną pracę na pasmach amatorskich. Zasilanie 12V (min. 8V, max. 15V),
wymiary płytki 202x70 mm. Pośrednia częstotliwość 18MHz, w filtrach 8
rezonatorów kwarcowych. Stabilność transceivera zapewnia syntezer częstotliwości
o min. kroku ok.16Hz. Przestrajanie przyciskami z automatyczą zmiana kroku
(nowość) co 16Hz oraz reczną zmianą kroku i szybkości przestrajania.
TRAPER 2005 sprzedawany jest jako urządzenie gotowe i do samodzielnego montażu.
Gotowe urządzenie można zamawiać na dowolne 2 pasma KF lub na 50MHz lub na
144 MHz. Dla pasm 3.5 i 7 MHz większa czułość nie jest potrzebna. W
przypadku pasm powyżej 10MHz gwarantowana moc min. wynosi 5W a transceiver
wyposażany jest dodatkowo w wyłączany wzmacniacz w.cz i czułość
transceivera wynosi ok. 0.2uV. Cena w tym przypadku wzrasta.
Zestaw do samodzielnego montażu zawiera wszystkie elementy nietypowe. To znaczy
płytkę, zaprogramowany mikrokontroler, transformatory, nietypowe indukcyjności
oraz dokumentację.
Zastosowany w Traperze 2005 syntezer częstotliwości ST1 wykonany jest na
SAA1057 sterowanym przez AT89C2051. Syntezer ten jest znacznie prostszy od
syntezerów UNISYNT 2000 , 2001 , 2002 czy 2004 i nie jest jak one, syntezerem
uniwersalnym. Jednak można go zastosować w innych urządzeniach, w których pośrednia
częstotliwość wynosi np. 6.000 lub 9.000 lub 12.000MHz itp.
System zasilania i przełączania N/O. Napięcie zasilające doprowadzone jest do transceivera poprzez bezpiecznik 4A. Zabezpiecza on wraz z diodą 1N4001 układy transceivera przed odwrotnym włączeniem zasilania. Zasilanie PA i drivera dołączone jest na stałe. Ich napięcie bramek przy wyłączonym zasilaniu pozostałych stopni wynosi 0 V i tranzystory te nie pobierają z zasilacza prądu. To rozwiązanie pozwoliło zastosować włącznik zasilania małej mocy. Po włączeniu urządzenia zasilanie doprowadzone jest do układu przełączania N/O oraz stabilizatorów 5V. Tym napięciem zasilana jest większość układów transceivera co zapewniło szeroki dopuszczalny zakres zmian napięcia zasilającego. Jest to szczególnie ważne przy zasilaniu urządzenia z zasilacza niestabilizowanego lub akumulatora. Głównym elementem układu przełączania N/O jest podwójny przełącznik który wg. własnego uznania można zastąpić przekaźnikiem sterowanym przez PTT mikrofonu. Jeden z jego przełączników przełącza antenę na tor nadajnika lub odbiornika a drugi przełącznik przełącza napięcie zasilające na pozostałe stopnie nadajnika lub odbiornika. W torze nadajnika tym napięciem zasilany jest mieszacz nadajnika, wzmacniacz w.cz nadajnika oraz stabilizator 5V który wytwarza przede wszystkim napięcie do polaryzacji drivera i PA. W torze odbiornika niestabilizowanym napięciem zasilany jest wzmacniacz p.cz oraz wzmacniacz m.cz.
Odbiornik: Sygnał z gniazda antenowego transceivera, poprzez układ przełączania
doprowadzony jest do wybranego filtru dolnoprzepustowego pracującego również
przy nadawaniu a z niego, poprzez wyłączany tłumik i filtr wejściowy
odbiornika do dwudiodowego mieszacza odbiornika. Filtr wejściowy odbiornika
przenosi sygnały z zakresu 2-8MHz. Mieszacz odbiornika zrównoważony jest dla
sygnału heterodyny i co ciekawe i ważniejsze, dla sygnału wyjściowego
wzmacniacza p.cz.
Odpowiedni produkt przemiany mieszacza zostaje wyselekcjonowany w pierwszym
dwukwarcowym filtrze drabinkowym o częstotliwości 18 MHz, a następnie
wzmocniony w pierwszym wzmacniaczu p.cz wykonanym na tranzystorze BF959.
Wzmocniony sygnał p.cz doprowadzony jest do drugiego dwukwarcowego filtru
drabinkowego i poddany dalszemu wzmocnieniu w następnym stopniu wzmocnienia
p.cz pracującym z tranzystorami BF959 i BC557 skąd, poprzez czterokwarcowy
filtr drabinkowy dociera do demodulatora. Demodulator to mieszacz dwudiodowy do
którego doprowadzony jest również sygnał generatora nośnej. W wyniku
zmieszania w nim obu sygnałów, otrzymujemy sygnał m.cz który poprzez układ
deemfazy ( 6.8k, 33n) i potencjometr doprowadzony jest do wzmacniacza mocy m.cz
który pracuje na układzie scalonym LM386.
Nadajnik:
Wejście mikrofonowe transceivera przystosowane jest do dołączenia typowego
mikrofonu elektretowego. Sygnał z mikrofonu doprowadzony jest do wzmacniacza który
pracuje na dwóch tranzystorach BC547. Wzmacniacz ten dzięki swej
charakterystyce częstotliwościowej spełnia również rolę układu preemfazy.
Demodulator odbiornika to jednocześnie modulator nadajnika. Jest on układem zrównoważonym
dla sygnał generatora nośnej. Przy nadawaniu CW jest on rozrównoważany sygnałem
stałoprądowym. Przy nadawaniu SSB - sygnałem m.cz ze wzmacniacza
mikrofonowego.
W wyniku zmieszania sygnału m.cz z sygnałem generatora nośnej, na wyjściu
modulatora pojawia się sygnał DSB o dwóch wstęgach bocznych. Sygnał ten
podany jest na czterokwarcowy filtr drabinkowy dzięki któremu zostaje wytłumiona
jedna z wstęg sygnału. Z filtru, sygnał SSB o częstotliwości około 18 MHz
doprowadzony jest do mieszacza nadajnika, który wykonany jest na tranzystorze
BF959. Do tego mieszacza doprowadzony jest także sygnał VCO 21-26MHz. Wynik
mieszania sygnałów VCO i SSB, czyli sygnał KF poddany jest filtracji w
dolnoprzepustowym filtrze LC a następnie wstępnemu wzmocnieniu przez
wzmacniacz pracujący na tranzystorze BF959. Następnym stopniem nadajnika jest
driver zrealizowany na tranzystorze MOS-FET BS170. Stopień końcowy nadajnika
pracuje na tranzystorze MOS-FET IRF530. Oba ostatnie stopnie nadajnika podczas
pracy CW są kluczowane. Sygnał nadajnika doprowadzony jest poprzez
szerokopasmowy transformator, przełączany filtr dolnoprzepustowy, przałącznik
antenowy, do gniazda antenowego.
Część cyfrowa transceivera: Heterodyna transceivera to układ VCO wykonany
na tranzystorze BF959 pracujący w zakresie 21-26MHz. Tranzystor VCO zasilany
jest, w celu nieprzesterowywania diody pojemnościowej, napięciem ok. 1.8V.
Wygenerowany przez VCO sygnał doprowadzony jest do separatora w układzie wtórnika
emiterowego (BF959) a następnie do wzmacniacza VCO (BC547). Wzmocniony sygnał
VCO doprowadzony jest do mieszacza nadajnika, mieszacza odbiornika oraz do
scalonego syntezera PLL SAA1057.
W SAA1057, po przetworzeniu, sygnał VCO porównywany jest z sygnałem
generatora wzorcowego 4MHz w wyniku czego na wyjściu syntezera powstaje sygnał
sterujący diodę pojemnościową VCO, stabilizując a podczas przestrajania
zmieniając jego czętotliwość.
SAA1057 sterowany jest trójprzewodową magistralą przez mikrokontroler
AT89C2051/ST1 zawierający oprogramowanie transceivera. Mikrokontroler steruje również
wyświetlaczem LED i przyjmuje rozkazy z klawiatury, przełącznika N/O i pasm a
przy nadawaniu spełnia również rolę klucza elektronicznego.
Syntezer SAA1057 może przestrajać VCO z krokiem 1kHz. Aby uzskać małe kroki
niezbędne dla dostrojenia się do sygnałów SSB i CW, mikrokontroler wraz z
rezystorami 1M i kondensatorem 10n stanowi układ przetwornika PWM+R/2R C/A dzięki
któremu wytwarza odpowiednie napięcie przestrajające wzorzec syntezera, tym
samym przestrajając precyzyjnie VCO.
Uruchamianie: Uruchamianie Trapera jest bardzo proste i nie wymaga trudno osiągalnych przyżądów. Wystarczy częstościomierz. Aby ułatwić uruchamianie, teraz przedstawione zostaną czysto amatorskie sposoby uruchamiania, które w zupełności wystarczą dla prawidłowej pracy urządzenia. Po prawidłowym zmontowaniu, włączeniu zasilania i anteny, przestrajając transceiver, od razu powinny być słyszane stacje amatorskie.
1: Dobór rezonatorów 18MHz:
Włączając do generatora nośnej XO kolejne kwarce 18MHz i mierząc jego częstotliwość,
dobrać 9 jednakowych rezonatorów z dokładnością +/-100Hz a następnie je
wmontować do płytki.
2: Dostrojenie generatora nośnej XO:
Wyszukać na paśmie sygnał o stałej nośnej i dostroić się do jego zera
dudnień. Może być to na przykład sygnał sąsiadującej z pasmem amatorskim
7MHz stacji radiofonicznej. Trymer w generatorze nośnej należy tak ustawić
aby podczas przestrajania transceivera w górę częstotliwości, był słyszany
silny sygnał o niskich tonach. Natomiast przy przestrajaniu transceivera w dół
częstotliwości , z drugiej strony od zera dudnień, zauważalny był dużo słabszy
sygnał, w dodatku szybko zmiejszający swą siłę wraz z dalszym
przestrajaniem w dół.
3: Korekcja częstotliwości do wskazań skali:
PR 1M ustawić na 0 ohm. Przełączyć transceiver na nadawanie CW. Częstościomierz
dołączyć do kolektora wzmacniacza w.cz TX (BF959). Trymerem CT2 wyregulować
częstotliwoć do zgodności ze skalą.
4: Ustawienie przestrajania małymi krokami:
Regulując PR 1M i przestrajając transceiver uzyskać przestrajanie
transceivera w zakresie 1kHz z krokiem ok. 16Hz.
To koniec uruchamiania.
Obsługa:
1: Przestrajanie:
Odbywa się przyciskami UP i DWN. Po przyciśnięciu transceiver zaczyna
przestrajać się krokami 16 Hz a następnie zwiększa kroki aż do ok.240Hz. Po
puszczeniu przycisku i ponownym wciśnięciu sytuacja się powtarza. Po wciśnięciu
dodatkowo drugiego przycisku, zwiększa się szybkość przestrajania.
2: Zmiana VFO:
Przyciśnięcie VFO A/B zmienia VFO. Praca z VFO B sygnalizowana jest trzecim
przecinkiem na skali.
3: VFO A=B:
Po przełączeniu zakresu i powrocie, VFO A = VFO B i oba przyjmują ostatnią
częstotliwoć.
4: Regulacja tempa klucza elektronicznego:
Odbywa się przy nadawaniu. Przy wciśniętym STEP klucz będzie nadawać tylko
kropki. W pozycji manipulatora "kreski" tempo będzie się zwiększało.
W pozycji manipulatora "kropki" tempo będzie się zmiejszało. Po
puszczeniu STEP klucz pracuje normalnie, z ustawionym tempem.
4: SHIFT CW
Przy pracy CW konieczny jest przesuw częstotliwości odbiornika o 1kHz. Włącza
się i wyłącza go przyciskając jednocześnie STEP i UP. Włączenie przesuwu
sygnalizowane jest miganiem pierwszego przecinka na skali.
5: STEP:
Włącza lub wyłącza krok 5kHz. Po włączeniu skala wskazuje częstotliwoć
VCO w MHz. Np. 25.0MHz. Pozwala to na szybkie przestrajanie w zakresie pracy
SAA1057 (0.5-32.7MHz) a tym samym na szybką zmianę częstotliwości w zakresie
danego pasma lub ustawienie syntezera do zupełnie innych własnych potrzeb.
6: Przełącznik zakresów:
W podstawowej wersji Trapera 3-8MHz (p.cz=18MHz) po włączeniu zasilania przełącznik
zakresów wybiera pasmo 3.5 lub 7 MHz czyli ustawia VCO na ok. 21.5 lub 25.0MHz.
Po dokonaniu przestrajania, przełączeniu zakresu i powrocie na były zakres,
ostatnia częstotliwoć jest pamiętana.
7:Dodatkowe oprogramowanie przełącznika zakresów (wybór innego systemu
Trapera):
a: po włączeniu zasilania z wciśniętym VFO A/B: Zakres 3.5/14MHz, p.cz=6MHz,
VCO ok. 9.5/8MHz
b: po włączeniu zasilania z wciśniętym DWN: Zakres 3.5/28MHz, p.cz=12MHz,
VCO ok 15.5/16MHz
c: po włączeniu zasilania z wciśniętym UP: Zakres 50/51MHz, p.cz=20MHz, VCO
ok. 30/31MHz
d: po włączeniu zasilania z wciśniętym STEP: Zakres 144/145MHz, p.cz=18MHz,
VCO ok. 26/27MHz. Po zsumowaniu z generatorem kwarcowym 100MHz uzyskany sygnał
heterodyny= 126/127MHz.