КВ-трансивер RU3AEP-2015

[RU3AEP]

RU3AEP,
Валентин, запись можете свою выложить переключения приема и передачи?

Без проблем. Только что сейчас сделал запись на 10 метрах. К сожалению, на нашей традиционной частоте никто не отвечает, поэтому вызов получился в пустоту. Те не менее, оценить переходные процессы, думаю, можно.

Запись сделана с выхода трансивера, включен режим самоконтроля по ПЧ - т.е. реально мой голос вначале переносится на 5500 Кгц, фильтруется, ограничивается, еще раз фильтруется, а далее через межконтактную емоксть реле K3 в блоке ФОСов поступает в блок приемника, там вновь слегка усиливается, демодулируется штатным модулятором и проходит через УНЧ.

[Oleg UR6EJ]

Вот еще нашел несколько фрагментов.
-------
Сейчас послушаю, гляну...

Добавлено через 37 минут(ы):

Нормально, переходных помех нет. По спектру шумов RX_TX попытался определить время переключения, около 50мсек.
На графиках, красный - АЧХ приемника, желтый и фиолетовый - спектр на передачу.
У меня время переключения явно меньше, пытался точно определить границу, не смог.

[RU3AEP]

Обещанные картинки касательно блока смесителя и фильтров.
Для начала - сквозная АЧХ смесителя и дополнительного ФНЧ. Снята в режиме передачи, гетеродин отключен:

Как видно, на частоте 28.5 Мгц затухание чуть более 1.5 дБ, а спад начинается где-то с 35 Мгц. Не совсем идеально, но пока лучше не получилось.

А далее - спектр того, что мы имеем на выходе смесителя в режиме передачи и что в итоге поступает на ДПФы. Здесь и далее - полоса анализа 100 Мгц (от 0 до 100 Мгц), соответственно каждая клетка по горизонтали соответствует 10 Мгц.
Диапазон 3.5 Мгц:


Как видно, сигнал гетеродина, а также Пч подавляется самим смесителем более чем на 40 дБ, что есть очень даже хорошо. В полном соответствии с теорией имеют место быть два канала, получившиеся в результате преобразования на третьей гармонике, а также на пятой. Уровень последних уже довольно мал из-за работы ФНЧ. Помимо основных комбинаций частот, на выходе присутствуют также частота вида 2IF-LO и аналогичные (кстати, уровень их растет не пропорционально входному сигналу ПЧ), однако общий уровень их довольно мал и они находятся далеко от основной частоты. В общем, понятно, пропустив такой сигнал через качественный ДПФ, мы получим весьма чистый сигнал с минимумом побочных составляющих.

Диапазон 14 Мгц:


В общем-то, картина аналогичная (что понятно, так как частоты ГПД на 80 и на 20 м весьма близки). Единственное, что портит картину - это комбинационная составляющая чуть выше частоты сигнала, которая в НЧ-части диапазона 20 М подходит вплотную и никак не может быть отфильтрована. Впрочем, уитывая ее уровень в -50 дБ, это, наверное, мелочи жизни..

Диапазон 7 Мгц:

В общем, все тоже довольно удачно. Комбинашка ниже основного сигнала по частоте все-таки довольно далеко и вполне может быть подавлена фильтром еще децибелл на 10...
Диапазон 15 м:

ТОже вполне неплохой расклад, так как вблизи полезного сигнала вообще ничего нет..

Обращают на себя внимание две вещи:
1) C увеличением частоты резко обостряется проблема пролаза на выход гармоник гетеродина (в этом случае 3-ая гармоника на 42 с чем-то Мгц подавлена менее чем на 20 дб по отношению к основному сигналу, и это несмотря на дополнительный ФНЧ, который ослабляет эти частоты
2) Появляется хорошо различимый фазовый шум.. Про его природу сказать сложно, но судя по всему, это все-таки результат не совсем корректной работы анализатора спектра, нежели реальный шум используемого синтезатора. По крайней мере, на такой вывод наталкивает тот факт, что у основного и зеркального каналов кривая этого шума разная, а если бы он определялся синтезатором, то он обязан был бы быть идентичным

И, наконец, 10 метров:


И тут, как ни странно, все неплохо. Ближайшие побочки в более чем 5 Мгц и уже подавлены на 35 и более дБ. Если ДПФ из подавит еще хотя бы децибелл на 15, то сигнал будет вполне чистым. К сожалению, как и на 20 м, есть маленький побочный сигнал чуть выше по частоте, который явно не будет подавлен ни на сколько. Но учитывая его уровень, можно, наверное, не заморачиваться.

А то, что в итоге получается после ДПФов, а также на выходе передатчика, обсудим позднее. А сейчас - на третью боковую. Чего и всем желаю.

[LY3OS]

Респект RU3AEP за конструкцию.
Я проблему хлопков RX/TX решил полевиком. Подстроечником выставляетcя время задержки - что-бы хлопок отпускания полностью блокировался, а задержка была минимальна и незаметна. Схему соединил с гнездами динамика и наушников тонким коаксиалом.
Полевик любой, с сопротивлением в сотые доли ома (IRF1010, IRF3205, STP40N30). Целую горсть их можно выпаять из списанного UPSа.
Минус такого решения – нету режима самопрослушивания. Но мне это неактуально.

[Oleg UR6EJ]

LY3OS, Из пушки по воробьям.
А поставить на вход любой бросовый биполярник не пробовали? Те же... только в профиль.

[Павел Непийвода]

Если нужен самоконтроль можна сделать так.

[RK4CI]

Если нужен самоконтроль

Полноценный самоконтроль, возможен только при полностью независимых трактах приёма и передачи. Сигнал с антенны передатчика, поступает на антенну приёмника. Если, как у автора этого трансивера, и плата СДР ПЧ в трансивере предусмотрена, можно и полосу занимаемую в эфире контролировать. И что там по сторонам творится, как при передаче, так и в режиме приёма.

[Павел Непийвода]

Полноценный самоконтроль, возможен только при полностью независимых трактах приёма и передачи.

Я проблему хлопков RX/TX решил полевиком. Подстроечником выставляетcя время задержки - что-бы хлопок отпускания полностью блокировался, а задержка была минимальна и незаметна. Схему соединил с гнездами динамика и наушников тонким коаксиалом.
Полевик любой, с сопротивлением в сотые доли ома (IRF1010, IRF3205, STP40N30). Целую горсть их можно выпаять из списанного UPSа.
Минус такого решения – нету режима самопрослушивания. Но мне это неактуально.
- Я только ответил на это сообщение .

[RU3AEP]

Полноценный самоконтроль, возможен только при полностью независимых трактах приёма и передачи. Сигнал с антенны передатчика, поступает на антенну приёмника. Если, как у автора этого трансивера, и плата СДР ПЧ в трансивере предусмотрена, можно и полосу занимаемую в эфире контролировать. И что там по сторонам творится, как при передаче, так и в режиме приёма.

Абсолютно верно. Однако в это трансивере мы имеем так называемый "самоконтроль по ПЧ", который, увы, не позволяет смотреть на панораме свой реальный сигнал, идущий в антенну.

P.S. Хотел было написать про ДПФы, но чую, что слишком устал за неделю. Но графики АЧХ уже снял, так что все будет, скорее всего, завтра.

[RU3AEP]

Настали очередные долгожданные выходные и выкладывание материала в тему постепенно продолжается. И хотелось бы надеяться, что, несмотря на малую активность, это все еще интересно...

На этот раз поговорим о блоке диапазонных полосовых фильтров, от характеристик которого напрямую зависит очень многое - и избирательность по побочным каналам, и уровень побочных излучений передатчика, и чувствительность приемника, и равномерность коэффициента усиления TX-тракта как по диапазонам, так и внутри каждого диапазона. Думаю, даже этого перечисления вполне досаточно, чтобы понять, что ДПФ - дело серьезное и весьма непростое. Ибо это - весьма капризный и сложный в настройке блок с массой регулировок, в котором очень многое зависит от конструктива и паразитных связей.

Собственно фильтры особенностей не имеют. Это стандартные трехконтурные фильтры с индуктивной связью с нагрузкой и источником сигнала. Преимущества такого подхода - гальваническая развязка (важно для того, что обезопасить входные цепи приемника от статики), а также относительно несложный процесс подбора количества витков катушек связи для получения оптимальной связи фильтров с нагрузкой. Все катушки намотаны на каркасах от старых телевизоров (диаметров 8 мм), в качестве конденсаторов связи применены малогабаритные отечественные керамические подстроечники, а также распространенные нынче конденсаторы фирмы Murata типа TZ03 (среди которых есть подходящие для фильтров НЧ-диапазонов номиналы 9.6-60 пФ). С целью минимизации площади платы все конденсаторы припаяны с обратной (нижней) стороны, а верхняя сторона целиком и полностью занята катушками. Данная плата "досталась в наследство" от предыдущей версии аппарата, в котором никаких экранов изначально не было предусмотрено. Но измерения АЧХ показали, что в этом случае наблюдается довольно сильное взаимовлияние фильтров, в результате которого на АЧХ присутствуют весьма интенсивные ложные "всплески", особенно заметные на ВЧ-диапазонах. Чтобы полностью избавиться от них, было решено поступить кардинальным образом и спаять своеобразную сетку из экранов, в которой каждая катушка помещается в свою индивидуальную ячейку. Конечно, это не совсем технологично, трудоемко итд - но увы, для ДПФов принцип "просто хорошо не бывает" особенно актуален, и надеяться получить хорошие фильтры без приборов, по чужим описаниям итд по меньшей мере наивно.

Коммутация фильтров осуществляется реле РЭС-49, обмотка каждого из которых зашунтирована керамическим конденсатором. Говоря об этом узле, нельзя упомянуть, что для достижения хороших параметров критическую роль играет разводка платы.
Первое и самое главное, условно говоря - земля и еще раз земля. "Общий" проводник должен иметь как можно большее сечение и "связность" - т.е. ни в коем случай не быть "разделенным" какой-либо дорожкой на две слабосвязанных друг с другом части. Это влияет прежде всего на величину затухания вдали от полосы пропускания - очень интересно наблюдать на экране измерителя АЧХ, как порой введение одной-единственной перемычки между разделенными сигнальной дорожкой "земляными" проводниками опускает "пол" характеристики на 5, а то и 10 децибелл. Скорее всего, изначально развести плату с максимальной "связностью" земляного проводника не получится, но к этому надо стремиться. В авторском варианте блока ДПФ заливка под фильтрами выполнена с нижней стороны платы (с верхней этому мешают длинные дорожки, соединяющие между собой реле ).

По поводу собственно фильтров и их настройки-регулировки можно сказать, что в целом это непростой процесс, требующий внимания и кропотливости. Увы, но без измерителя АЧХ тут никак не обойтись, если, конечно есть цель сделать все более менее оптимально, а не "как обычно", когда настройка производится на максимум на центральной частоте диапазона, а что там будет по краям уже мало интересует -.

Основные принципы настройки примерно следующие:

1) полоса пропускания в основном определятся величиной конденсаторов связи. Причем всегда существует некое нижнее граничное значение этой полосы, при попытке перейти которое очень резко растет затухание в собственно полосе и никакими регулировками элементов фильтра уменьшить его не удается. По всей видимости, величина этого порога определятся добротностью контуров, но на практике для всех диапазонов, за исключением 160, 80 и 10 м приходится делать полосу несколько шире диапазона, чтобы обеспечить минимальное затухание. Наверное, величину этого самого затухания в <3 дБ на ВЧ и <3.5-4 дБ на НЧ можно считать приемлемой.

2) Оптимальная величина связи (соотношение кол-ва витков связи и катушек крайних контуров) с нагрузкой/источником сильно зависит от относительной ширины полосы пропускания фильтра. Чем более "широкий" (по отношению к центральной частоте) фильтр мы хотим сделать, тем больше будет это соотношение. Не стоит забывать, что зависимость величины связи от количества витков квадратичная, поэтому зачастую даже один виток (а на ВЧ-диапазонах - и полвитка) имеет большое значение.

3) При недостаточной связи невозможно обеспечить равномерность АЧХ в полосе - попытки настройки контуров при неизменных емкостях связи приводят лишь к перемещению по частотной оси "горбов и провалов".
При избыточной связи равномерность достигается легко, однако скаты становятся более пологими.. Проверить, насколько избыточна связь, довольно просто - после настройки фильтра расширяем его полосу раза в полтора-два и если кручением сердечников удается легко и просто восстановить равномерность, то связь явно избыточна, и, скорее всего, можно смело немного отмотать соответствующие витки. В идеале (для "широких") диапазонов попытка расширить полосу пропускания сверх расчетной путем увеличения емкостей связи должна сразу же приводить к неустранимым "горбам". Это является критерием того, что все сделано оптимально, скаты АЧХ максимально (для данных контуров с их добротностью) круты а фильтр в целом -наиболее качественный. Учитывая, что подбор витков - дело кропотливое и не очень приятное, несколько избыточная связь, наверное, предпочтительнее, чем недостаточная.

К счастью, в данной конструкции входное сопротивление блока смесителя и ФОС довольно близко к стандартным 50 Омам, поэтому настроенные на АЧХометре фильтры при включении в реальный тракт давали минимальную неравномерность при перестройке внутри диапазона. Поэтому окончательной коррекции практически не потребовалось, что свидетельствует об оптимальном режиме работы всей схемы в целом.

Примененный УВЧ особенностей не имеет - это стандартный "Рэдовский" каскад с усилением порядка 13-14 дБ во всем КВ-диапазоне. Опыт настройки предыдущего трансивера, в котором применен аналогичный усилитель, показал, что наиболее подходящий транзистор для него - это КТ399. С КТ368, КТ325 уровень шумов УВЧ возрастает примерно в полтора раза, соответственно предельная чувствительность приемника существенно уменьшается. Резистор R19 - антипаразитный, без него на некоторых диапазонах наблюдалось ярко выраженное самовозбуждение УВЧ.

Аналогично УВЧ, выполнен и предварительный усилитель передающего тракта (за исключением того, что этот каскад работает с большим током коллектора, соответственно номиналы резисторов тут иные). Поскольку коэффициент передачи смесителя несколько падает с увеличением частоты, да и ШПУ передатчика имеет некоторый завал на ВЧ, тот в данном каскаде оказалось необходимым ввести частотную коррекцию посредством RC-цепочки с эмиттера на землю. Величина конденсатора этой цепочки влияет в основном на частоту максимального поднятия усиления, резистор же определяет величину этого поднятия и отчасти наклон АЧХ. В результате подбором этих двух элементов можно более-менее точно выставить усиление, оптимальное для работы ШПУ на всех диапазонах.
Однако тут обнаружился весьма неприятный факт - при такой коррекции очень сильно изменяется входной импеданс каскада, в результате чего АЧХ фильтра, будучи идеально настроенной в режиме приема и остающаяся такой же в режиме передачи без введения корректирующей цепочки, сильно искажается, что приводит к неравномерной отдаче на передачу внутри диапазона. Чтобы избавиться от этого эффекта, не перестраивая фильтры под "кривой" импеданс каскада на Q2, пришлось ввести дополнительный аттенюатор (R17-R18) c затуханием 6 dB с одновременным пересчетом каскада под усиление порядка 18 dB и некоторым увеличением напряжения, выдаваемым блоком формирователя. Только такая мера позволила сохранить АЧХ фильтров в режиме приема, обеспечив минимальное ее изменение в режиме передачи.

Во вложении - схема блока ДПФ и замеренные АЧХ. Как видно, затухание в полосе не превышает 3 дБ (на ВЧ - 2.5 дБ). Для АЧХ в широкой полосе для всех диапазонов один курсор выставлен в полосу пропускания, а другой - на частоту зеркального канала, что позволяет оценить избирательность по нему. Как видно, везде пролучается свыше 75 дБ, за исключением 28 Мгц - но там, очевидно, имеет место перебор с витками катушки связи, что хорошо видно по пологим скатам АЧХ.