СХЕМОТЕХНИКА ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ МОДЕМА И ИХ НАЛАЖИВАНИЕ

Опорный кварцевый гетеродин (блок 1) подробно рассмотрен в [2] по­этому остановимся только на особенно­стях работы такого ОКГ применительно к рассматриваемому модему.

В гетеродине емкости конденсаторов С2 и СЗ выбраны несколько большими, чем это было бы достаточно для полу­чения устойчивой генерации. Частоту кварца в этом случае становится легче увести вниз с помощью L1 чем при более малых емкостях.

Емкость конденсатора С6 — неболь­шая , поскольку это улучшает развязку задающего кварцевого генератора от смесителя. Что касается выбора стабилитрона VD1 с достаточно низким напря­жением стабилизации здесь имеются как преимущества так и недостатки. К преимуществам выбора следует отнес­ти то , что даже при просадке (значи­тельной) напряжения питания трансивера (например при питании TRX от бата­реи с большим внутренним сопротивле­нием в режиме передачи при достаточ но мощном РА) , напряжение питания за­дающего генератора практически не изменяется , не возникают такие явле­ния как паразитная амплитудная и па­разитная фазовая модуляция (ПАМ и ПФМ) , например в режиме передачи. К недостаткам можно отнести умень­шение амплитуды ВЧ напряжения на эмиттере VT1. По этой причине требу­ется применять широкополосный усили­тель (блок 2).

Однако в любом случае необходимо чтобы напряжение стабилизации стаби­литрона не было больше 9 В (в крайнем случае 10 В) иначе вообще нельзя га­рантировать нормальную работу трансивера. Блок 1 подстраивается под пред­варительно настроенный кварцевый фильтр (50 0м/50 Ом). В трансивере автора использован кварцевый фильтр (XF) на частоту 9 МГц с верхней боко­вой полосой (USB). Обоснование выбора боковой полосы приведено в [30].

Частота опорного генератора установ­лена ниже нижней частоты пропускания SSB кварцевого фильтра — на уровне -20 дБ от уровня в полосе пропускания (использовался SSB-XF в режиме USB). Более наглядно это иллюстрирует рис 2.

 Для очень хорошего фильтра можно установить частоту ОКГ (блок 1) ниже нижней частоты пропускания USB SSB- XF и на уровне 40 дБ и т.д. от уровня в полосе пропускания SSB XF — все определяется качеством фильтра. Имея амплитудно частотную характеристику (АЧХ) конкретного фильтра, всегда мож­но определить какую частоту надо ус­тановить в ОКГ , чтобы получить хороший SSB-сигнал с необходимой боковой по­лосой — верхней (USB) или нижней (LSB).

Катушка L1 намотана на каркасе 6 мм и содержит в начале настройки 30 витков провода 0.2... 0.3 мм (ПЭЛШО). Намот­ка производится виток к витку. Катуш­ка должна быть снабжена ферритовым подстроечным сердечником с резьбой (как у каркаса этой катушки).

В дальнейшем уточняется число вит­ков катушки L1 под конкретный кварце­вый фильтр. Обычно при этом необхо­димо уже меньшее число витков.

Для измерения частоты нужен часто­томер присоединяемый непосредствен­но к выходу блока 1. Уровень выходного напряжения блока 1 необходимый для нормальной работы частотомера устанавливаем перемещением движка рези­стора R9. Для устранения паразитной ге­нерации (если последняя имеет место) служит антипаразитный резистор R1 припаянный непосредственно к выводам L1. Обычно сразу можно установить R1 =4 7... 6 8 кОм. Заметим что чрезмер­но малое сопротивление R1 по понят­ным причинам будет мешать уводу ча­стоты кварца с помощью изменения ин­дуктивности L1. Поскольку все три тран­зистора блока 1 включены как змиттерные повторители , можно легко контро­лировать общую работоспособность схемы (в отсутствие ZQ1, R1 и L1) по по­стоянному току. Далее соединяем пол­ностью настроенный и работающий (ге- нерирующий на необходимой частоте) блок 1 непосредственно со смесителем (блок 3) с целью определения необхо­димости введения в принципиальную схему модема блока 2. Для этого к L3 подключаем коаксиальным кабелем блок 1 а к L6 — безындуктивный резис­тор 50 Ом (например МЛТ-0.25) а не блок б^1. Соответственно не следует под­ключать к смесителю и блоки 4 и 5. Пере­мещаем затем движок R20* в среднее по схеме положение. Далее постепенно пе­ремещаем движок резистора R9 в край нее верхнее по схеме положение и одно­временно с этим производим измерение напряжения на конце L3, подключенном к блоку 1 высокоомным высокочастотным вольтметром-приставкои (игольчатым пробником) схема которого приведена на рис 3.

 Если при таком измерении (т.е. при установке движка R9 в крайнее вер­хнее по схеме положение) получаем на­пряжение 15В или более (по показанию вольтметра (тестера) постоянного на­пряжения), — блок 2 не нужен.

   При соответствующих измерениях, касаясь игольчатым пробником необхо­димого провода L3_B, следует постепен­но подкручивать движок резистора R9 с помощью диэлектрической отвертки, наблюдая при этом за приростом напря­жения на гетеродинном порте смесите­ля. В противном случае, при регулиров­ке каких-либо мощных каскадов сразу с "максимума", можно серьезно повредить эти каскады.

Производя настройку блока 1, мы учи­тываем, что IF/AF-модем конструирует­ся под конкретный кварцевый фильтр. Однако изготовление модема можно начинать и при отсутствии фильтра. В этом случае испытывают общую рабо­тоспособность модема, а затем (по не­обходимости) регулируется частота ге­нерации Q1, как описано выше. Однако при этом уже нет уверенности, что КФ будет именно на частоту 9 МГц. В связи с этим (с заменой кварца в блоке 1 на кварц с другой частотой) уже нельзя од­нозначно говорить о том, что блок 2 мо­жет отсутствовать, поэтому в самом об­щем случае конструкция IF/AF-модема должна соответствовать принципиаль­ной схеме.

Рассмотрим некоторые конструктив­ные особенности настройки ОКГ при наличии уже готового кварцевого филь­тра. Так, витки L1 при окончательной настройке блока следует промазать кле­ем ПВА хорошего качества (клей перед употреблением разболтать). После вы­сыхания клея (примерно через сутки) на L1 одевается экран (экранированный 'стаканчик'), который припаивается к "земле" блока 1. В таком экранирован­ном "стаканчике" предусмотрено отвер­стие сверху с целью регулировки индук­тивности (подстроечный сердечник L1 подкручивается диэлектрической отвер­ткой). Обычно частота после нанесения клея и его высыхания немного "уходит', поэтому необходимо скорректировать частоту с помощью подстроечного сер­дечника L1 (то же — при установке эк­рана и его заземления).

Следует заметить, что при всех пред­варительных регулировках и измерени­ях необходимо "одевать" на L1 этот эк­ранированный "стаканчик", а затем за­землять его. В противном случае есть некоторая вероятность, что необходи­мую частоту не удастся установить ис­ключительно с помощью подстроечного сердечника L1.

Можно попробовать, как ведут себя в составе блока 1 более совершенные буферные каскады, например, по типу [4], либо другие, но обязательно позво­ляющие плавно регулировать уровень выходного напряжения гетеродина

Широкополосный усилитель кварцевого гетеродина (блок 2)

При конструировании трансивера ав­тор использовал достаточно широкопо­лосные узлы, что позволяет без каких- либо изменений в схеме использовать кварцевые фильтры на частоты от 5 до 25 МГц. В общем случае схема TRX по­зволяет использовать кварцевые филь­тры и до 50 МГц, что, однако, предпола­гает наличие низковольтных малошумящих среднемощных СВЧ-транзисторов.

Схема применяемого в IF/AF-модеме широкополосного усилителя ОКГ имеет коэффициент усиления по мощности и напряжению (при 50 0м/50 Ом — сквоз­ном согласовании) +10 дБ и повышен­ную термостабильность.

Имеются некоторые особенности ис­пользования такого вида усилителей в связной аппаратуре -

1)  Данные усилители обладают весь­ма низкой буферирующей способнос­тью, поэтому их нельзя использовать как буфер-усилители. Для хорошей развяз­ки необходимо перед такими усилителя­ми обязательно устанавливать хороший буферный каскад, например эмиттерный повторитель. В данном модеме име­ем даже два буферных каскада, пред­шествующих входу широкополосного усилителя — последовательно включен­ные VT2 и VT3.

2)  Ряд авторов часто используют оши­бочную концепцию, заимствованную из [5, стр 66] — использование дросселя в схеме широкополосного усилителя с резистивными обратными связями. Од­нако использование дросселя, как нич­то иное, способствует самовозбуждению такого усилителя.

По этой причине не стоит вообще ис­пользовать дроссели в схемах подобных усилителей. Кроме того, желательно устанавливать антипаразитные резис­торы (220 Ом) по входу и выходу уси­лителя. Как показали опыты автора, установка таких антипаразитных рези­сторов по входу и выходу в широкопо­лосных усилителях данной структуры практически устраняет возможность любого самовозбуждения (не изменяя

заметно основные характеристики уси­лителя).

Применительно к рассматриваемой в статье конструкции такого усилителя (см принципиальную схему), по входу блока 2 антипаразитный резистор не устанавливался, поскольку данный ши­рокополосный усилитель (блок 2) при работе его совместно с эмиттерным по­вторителем ведет себя стабильно и при отсутствии такого резистора. По выходу усилителя установлен антипаразитный резистор R17 сопротивлением 220 Ом, поскольку усилитель работает в общем случае на индуктивную нагрузку (L3 и L4 в СМ). Учитывая, что в реальной схеме часто наблюдается самовозбуждение системы "широкополосный усилитель — смеситель", желательно установить та­кой антипаразитный резистор R17, ко­торый практически полностью устранит возможность самовозбуждения.

3)  Обычно на практике широко исполь­зуют усилители с усилением +20 дБ (50 0м/50 Ом) Однако блок 1 "выдает" достаточно большое ВЧ-напряжение, по­этому иметь усиление +20 дБ в блоке 2 нет необходимости. Достаточно, как было указано выше, усиление +10 дБ (50 0м/50 Ом). Усиление в усилителе, представленном блоком 2, определяет­ся соотношением R15 и R18  при условии R15 R18 = 50² = 2500

Все остальные резисторы служат для установки режима работы по постоянно­му току. Заметим, что при сквозном со­гласовании 50 0м/50 Ом коэффициент усиления по напряжению (в децибелах) численно равен коэффициенту усиле­ния по мощности (в децибелах) как для широкополосных усилителей, так и во­обще для любых других 50-омных бло­ков.

4)  Трансформатор ВЧ L2 должен быть намотан 100-омной "длинной" линией (скруткой из двух проводов) с волновым сопротивлением Z, что следует из обще­известного условия согласования - , где Z1 — сопротивление нагрузки (входное сопротивление следующего блока, те 50 Ом),

Z2 — выходное сопротивление транзистора по ВЧ (200 Ом)

Однако в ряде случаев даже значительное отклонение волнового сопро­тивления линии (скрутки) Z от 100 Ом практически не влияет на работу усили­теля и его параметры.

5) Для лучшей термостабильности использовалась цепочка R19-C18.

При заданном токе потребления уси­лителя (в нашем случае 40 мА) следует так выбрать сопротивление R19, чтобы на нем "падало" 2 В.

Таким образом, в данном случае име­ем: R 19 = 2/0.04 = 50(om).

Выбираем сопротивление 51 Ом (мож­но также использовать резистор R19 сопротивлением 47...56 Ом).

Подбором сопротивления R14 выби­раем необходимое токопотребление блока 2 (т.е. 40 мА). Поскольку резистор R14 зашунтирован по ВЧ конденсатором С15, на усилительные свойства блока сопротивление этого резистора не вли­яет. В целом методы настройки блока 2 соответствуют методам настройки ана­логичных по схеме усилителей.

В качестве радиатора автор исполь­зовал подходящий по размерам малога­баритный алюминиевый экран от конту­ра ПЧ, имеющий отверстие (применял­ся в транзисторных приемниках старых выпусков). Такой алюминиевый экран (стакан) надевается на транзистор и прикручивается к нему гайкой (рис.4), а затем экран заземляется.

Смеситель (блок 3)

Настроив блоки 1 и 2, далее перехо­дим к настройке блока 3. Как было ука­зано выше, на гетеродинном порте СМ должно быть напряжение 1,5 В высокой частоты, измеренное с помощью иголь­чатого пробника (рис.3). При этом ос­тальные два порта СМ нагружают 50-омными безындуктивными резисторами (например, удобно использовать резис­тор 51 Ом, МЛТ-0,25).

Движок R20 должен быть установлен в среднее положение. Далее, переме­щая движок R9 снизу вверх (по схеме), устанавливаем необходимые 1,5 В вы­сокой частоты на гетеродинном порте смесителя (при этом необходимо соеди­нить блоки 1, 2 и 3 в соответствии с прин­ципиальной схемой, а блоки 4, 5 и 6 к СМ пока не присоединять!).

Оставив резистор 50 Ом подключен­ным к AF-порту смесителя (т.е. парал­лельно С20), к порту промежуточной ча­стоты (IF-порту), т.е. к L6, подключаем широкополосный нереверсивный усили­тель (+20 дБ), рассмотренный в [1]. При этом, для наилучшей стабильности ра­боты, по входу и выходу такого усилите­ля устанавливаются антипаразитные ре­зисторы сопротивлением 220 Ом каж­дый. Эти резисторы должны быть под­

ключены через конденсаторы, чтобы через них не протекал ток из усилителя.

Таким образом, подключив вход уси­лителя к L6, а его выход — к 50-омному вольтметру-приставке и пользуясь градуировочной табл. 1, можно оценить по­давление несущей смесителем и при этом сбалансировать его с помощью ре­зистора R20.

Для балансировки смеси­теля аккуратно подкручиваем движок подстроечного резистора R20 с помо­щью диэлектрической отвертки, добива­ясь минимума показаний вольтметра, подключенного через усилитель к L6. При этом движки других резисторов не трогаем! Смеситель действительно ба­лансируется, т.е. достигается минимум показаний вольтметра где-то в середи­не хода движка R20 (но не обязательно точно посередине). В крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях движка R20 (по схеме) наблюдаются максималь­ные показания (эти показания не обяза­тельно должны быть равны между со­бой).

Если посередине хода движка резис­тора R20 не наблюдается четко выра­женное уменьшение (подавление) несу­щей, то (при условии исправных дета­лей и правильной фазировки всех транс­форматоров) это означает, что разброс параметров диодов большой, и для уст­ранения разброса необходимо попробо­вать использовать резистор R20 с боль­шим сопротивлением (22 Ом и т.д.). Од­нако не следует устанавливать сопро­тивление R20 больше, чем это необхо­димо для получения максимума подав­ления несущей (т.е. чтобы получался четко выраженный минимум в показани­ях 50-омного вольтметра).

Заметим, что при гетеродинном напря­жении, в два раза меньшем указанного, и при включении в каждое плечо СМ только одного диода необходимо уста­новить резистор R20 сопротивлением не менее 100 Ом! Это вызвано не только необходимостью выравнивания разбро­са параметров диодов, но и изменени­ем вида нелинейности преобразующего элемента смесителя.

В этой связи найденное опытным пу­тем сопротивление резистора R20, рав­ное 10 Ом, и напряжение 1,5 В на L3 следует в данном случае считать впол­не приемлемыми.

Отметим, что такой метод регулиров­ки пригоден только для "второго" СМ трансивера.

После балансировки следует изме­рить подавление несущей, даваемой СМ — оно должно быть порядка 50...60 дБ.

Если необходимо измерить подавле­ние несущей более точно, рекомендует­ся воспользоваться усилителем +20 дБ (или двумя такими усилителями, вклю­ченными последовательно). Такие уси­лители подробно рассмотрены в [1].

Действительно, согласно сказанному выше, мы получаем точно +20 дБ при соотношении резисторов обратной свя­зи 510 Ом и 5,1 Ом. При точных измере­ниях подавления несущей необходимо использовать градуировочную таблицу и учитывать, что использовался именно усилитель +20 дБ (или +40 дБ). Окон­чательная проверка СМ (эмуляция режи­ма передачи) состоит в следующем. От­соединим 50-омный резистор от AF-nop- та смесителя. Через токоограничивающий резистор (от 1 кОм до 10 кОм) по­даем питание +12 В на незаземленный по схеме вывод С20. При этом широкополос­ный усилитель +20 дБ (но не +40 дБ!), 50-омный ВЧ-вольтметр-приставка (к вольтметру постоянного напряжения) и блоки 1 и 2 по-прежнему включены, как рассмотрено выше.

(Окончание следует)