Трансивер QRP2004 поддерживает моды CW, LSB и USB на всех радиолюбительских диапазонах от 160 м до 10 м. Приемная часть покрывает непрерывно диапазон от 132 кГц до 30 МГц с шагом 10 Гц. Можно также реализовать работу в диапазоне 6 м, однако эта реализация еще не отработана и находится в эксперименте. Фишкой данного трансивера является качественный звук. Трансивер обладает хорошей селективностью и чувствительностью. Используется хорошая схема смесителя. Выходная мощность трансивера на всех диапазонах равна 5 W. Этот проект не для начинающих и его нельзя использовать, как набор для конструирования дома. Однако здесь представлены полное описание схемы и монтажа плат, что позволит его изготовить в мастерской с несложным набором измерительных приборов. В таблице 1 представлена краткая характеристика трансивера.

Таблица 1.

Чувствительность--------------------------0.2 – 0.35 мкв

АРУ-----------------------------------------------70 dB

Полоса частот  SSB--------------------------1.1 – 2.2 кГц

Полоса частот CW----------------------------400 Гц – 1 кГц

Подавление несущей------------------------43 – 38 dB

Выходная мощность--------------------------5 W

Для диапазона 6 м параметры трансивера отличаются от приведенных. Чувствительность равна 1 мкв, а выходная мощность равна 1.5 W. Трансивер собран по схеме прямого преобразования. Он имеет относительно простую схему. Схема детектора запатентована и любое коммерческое использование требует согласование с авторами. Номер патента 6230000 «Product Detector and Method Therefore». На рис.1 представлена блок-схема трансивера.

Рисунок 1

Трансивер имеет несколько модулей. Усилитель приемника обеспечивает коэффициент усиления равный 100 dB. Такой усилитель требует хорошей экранировки. Недостаточно использовать просто дюралевое горизонтальное шасси. Необходимо устанавливать вертикальные перегородки и платы изготовленные из двухсторонних стеклотекстолитов. Рисунки плат можно найти по адресу: http://www.stevef.demon.co.uk/qrp2k/qrp2000home.htm  Платы выполнены по смешанной технологии, т.е. использовались дырочная и SMD технологии.

Плата управления. В плате используется контроллер PIC16F877A. Он содержит 40 ножек. В плате управления используется стандарт серийного последовательного порта RS232, что позволяет управлять трансивером с помощью компьютера. Контрольный протокол пока еще очень простой, но мы его в будущем усовершенствуем. Схема контроллера представлена на рис.2.

Рисунок 2

Рисунок 3

На рис.3 показан внешний вид платы контроллера. В качестве порта используется микросхема MAX232. Частота несущей отображается на жидкокристаллическом (ЖК) дисплее. ЖК дисплей связан с платой управления с помощью 16-ти проводного шлейфа. Через разъем JP1 можно программировать контроллер. Разъем JP2 не используется, но можно приспособить для управления смесителем и усилителем низкой частоты (УНЧ). Разъем JP3 является серийным последовательным портом для связи трансивера QRP2004 c компьютером. Разъем JP4 служит для подключения «keypad» и кодирующего устройства. Из платы управления выходит шлейф на 10 проводов, который разделяется на 2 шлейфа 7 и 3 проводов для «keypad» и кодирующего устройства. Разъем JP5 является системной шиной. К разъему JP6 подключается VFO.

Рисунок 4

Рисунок 5

На рис.4 изображена блок-схема VF, а на рис.5 представлена электрическая схема. Для установки транзисторов Q10 и Q13 (BFR96) в плате сверлят отверстия диаметром 4 –5 мм. Прежде, чем начать пайку деталей необходимо укрепить эти транзисторы. Расстояние между ножками микросхемы AD9835 составляет 0.65 мм. Прежде, чем припаивать эту микросхему необходимо тщательно почистить плату от подтеков припоя. Индуктивности VCO L1, L2 и L3 намотаны на каркасах TOKO S18. На схеме указаны значения индуктивностей, однако не описаны моточные данные. Тем, кто захочет воспроизвести этот трансивер придется кол-во витков рассчитывать исходя из значения индуктивности. Эти индуктивности нуждаются в экранированных каркасах.

Рисунок 6

Настройка VFO. VCO и PLL требуют питание напряжением 12 V и ток 200 mA. На плате VCO настраиваются VCO1, VCO2 и VCO3 с помощью блока управления. Связь между блоком управления и VCO1, VCO2 и VCO3 осуществляется через JP5. VCO1 соединяется с контактом 7 разъема JP5, VCO2 с контактом 5 и VCO3 c контактом 10 JP5. С помощью миниатюрного кабеля плата VCO соединяется со смесителем. Платы VCO и PLL соединяются между собой кабелем и завершается настройка. Для завершения настройки выполняются следующие операции:

1. Устанавливается необходимое усиление U6 c помощью сопротивления R45. Это можно сделать подав необходимые колебания для PLL и прослушать их в наушниках.
2. Подать на VCO напряжение настройки и проверить диапазон настройки.
3. Установить частоту приема 3995 кГц и выбрать VCO2. Используя ТОКО настроить VCO2 изменяя индуктивность катушки L2 при напряжении на VCO равном 7.9 V.
4. Установить частоту приема 2830 кГц и выбрать соответствующую линию настройки VCO и подать 1V постоянного напряжения или чуть выше.
5. Установить частоту приема 2810 кГц и выбрать VCO1. Приспособить L3 от VCO1 при напряжении 7.9 V на диоде настройки. Если необходимо то изменить индуктивность катушки L3.
6. Установить частоту приема 2010 кГц и выбрать настройку  VCO и подать напряжение более 1V.

Смеситель. Строго говоря, нельзя использовать термин «продукт детектирования» в нашем случае. В трансивере происходит перенос спектра сигнала из радиочастотного диапазона в звуковой, путем преобразования частот. Процессы происходящие при прямом преобразовании хорошо описал Дан Тейло. Поэтому принято говорить «продукты детектирования Тейло». Схема смесителя выполнена на двух микросхемах типа QS3153.(рис.6) Приемная и передающая части трансивера имеют отдельные смесители. Смеситель приемной части имеет малошумящий усилитель на микросхеме 1NA163. Сигнал VFO поступает на драйвер, где усиливается до необходимой величины. На микросхеме U4 (74AC4040)  собран делитель, который делит частоту VFO на 8 октав. Микросхема U5 определяет какой выходной сигнал микросхемы U4 идет далее. Выбор происходит с помощью микропроцессора.

Конструкция смесителя и его тестирование. Здесь не используется технология SMD. Очень важно чтобы конденсаторы С9 – С12 были высокой добротности. Для борьбы с шумами во входных цепях трансивера используются безиндуктивные резисторы. Индуктивности L1 и L2 представляют собой 6 витков провода намотанных на ферритовой бусинке. Трансформатор Т1 намотан скрученными проводами 12 витков. Очень важно соблюдать фазировку согласно схеме. Когда схема собрана необходимо подать напряжение питания 12 V. Выходное напряжение с обоих INA1635 LJK;YJ ,SNM +5 V. На коллекторе транзистора Q2 должно быть 2 – 3 V. Общий ток должен составлять 30 mA. Для тестирования собранных плат смеситель соединяется с VFO и и регулировкой добиваются необходимых параметров сигналов. На вход смесителя «RF» подсоединяется антенна. Через разъем JP6 смеситель соединяется с блоком контроля. Линия переключения USB/LSB также должна быть подключена. Контакт №4 разъема JP6 контрольного блока должен соединяться с линией USB/LSB смесителя. И наконец соединяем «TX_5V» с землей, а «RX_5V» c +5 V блока питания. Включаем блок питания и пытаемся принять любительскую радиостанцию. В таблице 2 представлены значения эпюр напряжений на VCO и смесителя.

Рисунок 7

Усилитель низкой частоты (УНЧ). На рис.7  представлена блок-схема УНЧ. Сигнал со смесителя подается на микросхему U2, где происходит переключение сигналов RX-I, RX-Q и TX в зависимости от того в каком режиме работает трансивер. Затем сигнал поступает на буферный усилитель U4 и далее на полифазный фильтр U5. В полифазном фильтре убирается ненужная боковая полоса. Однополосный сигнал поступает на усилитель U9, на буферный усилитель U6 и переключается на прием и передачу.

Рисунок 8

Поступивший с U6 сигнал идет на U7a усиливается и фильтруется в LPF с широкой полосой пропускания в 2.5 кГц. Потери в фильтре компенсируются усилителем U7b c переменным коэффициентом усиления. В усилителе U7b имеется трехконтурный фильтр на полосу частот 300 Гц. Он понижает шумы в трансивере. Отфильтрованный сигнал поступает на U12b, который является основным усилителем трансивера. АРУ трансивера может обеспечивать динамический диапазон 60 – 70 дБ.Этот диапазон определяется резисторами R143 и R145. Микросхема U12a определяет напряжение АРУ которое поступает на панель управления, где используется для работы S-метра. Микросхема U11 является фильтром, который отфильтровывает тактовую частоту микроконтроллера, находящегося на панели управления. Выходной каскад УНЧ собран на микросхеме U13 типа LM386. Она обеспечивает выходную мощность 0.6 W. Эту микросхему можно заменить на TDA2003 с выходной мощностью 3 W для динамика с сопротивлением 4 ома.

Режим передачи. U1 – это микрофонный усилитель. При работе модой CW генерируется сигнал частотой 700 Гц транзистором Q2. Передаваемый сигнал проходит U6 и фильтр на ширину полосы 2.5 кГц и фильтр на 300 Гц. Далее сигнал следует на буферные каскады U4, U5 и полифазную цепь. Четыре выходных сигнала полифазной цепи соответствуют входному сигналу, но они сдвинуты по фазе на 0, 90, 180 и 270 градусов. Все сигналы проходят через буферные каскады  U9, U10 и поступают на смеситель передающей части трансивера. Коэффициент усиления U9a фиксирован, а U9b, U10a и U10b R105, R101 и R104 настроены на максимум боковой полосы.

Полифазная цепь. Схема полифазной цепи изображена на рис.8   Очень важно использовать качественные резисторы и конденсаторы. Погрешность резисторов должна быть 1%, а конденсаторов – 5%. Конденсаторы должны быть подобраны с помощью измерителя емкости. Отличие по емкости должно быть не более 0.2%.

Диапазонные полосовые фильтры. Эти фильтры обеспечивают предварительную селекцию сигнала. Кроме того они уменьшают амплитуду широкополосных шумов. Для смесителя очень вредны сигналы, которые являются субгармониками по отношению к принимаемому сигналу. Диапазонные полосовые фильтры существенно убирают эти субгармоники. Первая субгармоника подавляется на 45 – 50 дБ. При передаче ДПФ очищают сигнал от побочных продуктов работы смесителя. ДПФ состоит из 5 фильтров. Для диапазона 160 м можно ограничиться низкочастотным фильтром. Фильтры переключаются с пульта управления. Схема платы ДПФ показана на рис.  Как видно из схемы переключение фильтров происходит как по входу так и по выходу. Низкочастотный фильтр на 160 м собран по схеме Чебышева с 50 ом на входе и выходе и выходе. Полосовые фильтры также собраны по схеме Чебышева. Индуктивности изготовлены на ферритовых кольцах Т37. На плате полосовых фильтров должно быть отверстие 4 – 5 мм для укрепления транзистора Q2 и BFR96. Типы ферритовых колец и количество витков катушек индуктивностей представлены в таблице. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце FT37-43 количество витков 2x10 провод 285W6. Плата ДПФ имеет смешанный монтаж дырочный и SMD.

Усилитель мощности. За основу была взята великолепная схема Peter Zenker (DL2FL). Были внесены ряд изменений. Окончательный вариант представлен на рис.   .Упрощение исходной схемы достигнуто использованием микросхем питания. L1 состоит из 2-х витков провода 305W6, намотанных на ферритовую бусинку. Трансформаторы Т1 и Т2 намотаны тем же проводом, но на ферритовом кольце типа BN-43-2402. Трансформатор Т1 содержит 2 витка в первичной обмотке и 4 витка – во вторичной. Трансформатор Т2 содержит 4 витка по 2 в первичной обмотке и 5 витков во вторичной. Не забывайте о фазировке витков в Т2. Мощные транзисторы должны быть изолировыаны от радиатора. Можно использовать для этого слюду. Крепежные болты и гайки также должны быть изолированы от радиатора. Транзисторы Q2 и Q3 должны быть соединены с радиатором через сопротивление 39 ом. После окончания сборки усилителя мощности подключите его к блоку питания и измерьте потребляемый им ток. Он должен быть равен 100 mA. Если он сильно отличается от этого значения, то используйте для регулировки R13. Если ток достигает величины более 150 mA, то это означает, что усилитель возбудился. Во время передачи ток резко возрастает. В таблице указан ток и выходная мощность для каждого диапазона.

Низкочастотные фильтры. На плате находятся 6 фильтров. Сигнал на фильтры подается 16 проводным кабелем. На рис. представлена схема платы. Управление производится с помощью миниатюрных реле на 12 V. Управление осуществляется с помощью микросхемы ULN2003. C помощью реле происходит также переключение прием/передача. Конструктивно плата выполнена очень компактно. Используются дисковые керамические фильтры. Индуктивности выполнены на ферритовых кольцах. Трансформаторы Т1 и Т2 выполнены на кольцах FT37-43. Состоит из 12 витков провода 24SWG.