Circuit d'émetteur radio amateur de 2 mètres

Dans cet article, nous apprenons la procédure de construction complète d'un circuit d'émetteur radio amateur de 2 mètres, en utilisant des composants électroniques ordinaires et un équipement de test ordinaire.

Qu'est-ce que la radio VHF de 2 mètres

Le

Les droits d'autorisation des utilisateurs de radio amateur intègrent l'utilisation de fréquences dans cette bande particulière pour les télécommunications localement, généralement dans un rayon d'environ 100 miles (160 km).

Caractéristiques principales

Cet émetteur de 2 m décharge environ 1,5 watts dans l'antenne, fonctionne avec une batterie 12 V, est modulé en fréquence et pourrait être contrôlé par un cristal ou un VFO.

Une attention particulière a été accordée à une plus grande pureté du spectre du signal qui est modifié avec précision pour garantir que les harmoniques sont bien réduites en dessous de 45 dB.

L'audio d'entrée peut être fourni à partir d'un microphone à cristal ou dynamique, et la sortie peut être utilisée avec une antenne correctement adaptée de 50 à 75 pieds.

De plus, il pourrait être momentanément contrôlé dans une charge SWR illimitée, qui est un circuit court ou ouvert, sans aucun dommage au transistor de sortie. De plus, étant donné que la modulation de phase est changée en modulation de fréquence, les chances de dépassement excessif sont presque négligeables.

La FM peut être accomplie grâce à quelques techniques. Le plus simple étant l'utilisation d'une diode varicap sur le cristal ou le VFO. Cette technique nécessite un petit circuit supplémentaire, mais implique l'aspect négatif de la probabilité de sur-déviation, qui peut être supérieure à ± 2,5 kHz.

La technique suivante consiste à créer une fréquence porteuse constante qui est ensuite modulée en phase et convertie en FM par ajustement de la réponse AF.

La modulation de phase conduit à une augmentation de la déviation non seulement par l'amplitude, mais également par l'augmentation de l'AF, ce qui fait que l'amplificateur audio obtient une caractéristique décroissante.

Les avantages sont que la sur-déviation est pratiquement hors de question, la déviation est uniforme et même, la résolution sur la détection de pente simple est assez facilement comparée à la FM absolue. Par conséquent, une modulation de phase avait été mise en œuvre pour ce circuit émetteur de 2 mètres.

La modulation de phase nécessite une fréquence fondamentale inférieure lorsqu'un écart important est souhaité entre 144 MHz et 146 MHz, et c'est exactement pourquoi 8,0 à 8,1 MHz ont été choisis, ce qui peut fonctionner avec une chaîne multiplicatrice 18x pour atteindre la fréquence de travail prévue.

Les émetteurs de bande amateur standard de 2 mètres utilisent des BJT fonctionnant en classe C dans les étages multiplicateurs, mais ceux-ci présentent des inconvénients importants. L'impédance d'entrée est incroyablement petite, et celles-ci dépendent du courant plutôt que de la tension.

Il en résulte une consommation plus élevée à travers l'étage de circuit précédent, ce qui oblige l'étage précédent à être exactement adapté si le Q de l'étage doit être maintenu, et l'amplification des harmoniques indésirables éliminée.

Bien que beaucoup moins efficaces, les FET sont capables de surmonter ces problèmes, car ils fonctionnent confortablement dans la classe C, provoquant la génération d'harmoniques à des courants plus faibles et en raison du fait que les dispositifs à haute impédance d'entrée fonctionnent en fonction de la tension.

En conséquence, le Q est pris en charge, les harmoniques indésirables sont masquées, offrant cependant une amplification limitée sur les plages de fréquences souhaitées. La sortie du multiplicateur est un FET supplémentaire qui fonctionne avec 10 à 20 mA desservant un pilote standard et un amplificateur de puissance.

Circuit du modulateur

Une impédance d'entrée plus élevée est en fait fournie par Tr1 et C1 comme le montre la figure 1, bien que cela ne soit pas crucial, cela aide à isoler le microphone tandis que R1 et C2 agissent comme un filtre RF, avec la porte TR1 mise à la terre par R2.

Cette résistance n'est pas significative et à peu près toute valeur supérieure à 50 k suffira. Tr1 fonctionne comme un modificateur d'impédance fournissant uniquement une amplification de courant, qui peut inclure une perte de tension d'environ 30%.

VR1 attaché à la source Tr1 ajuste la sortie audio et donc la déviation, en suivant la source de TR1 vers la base Tr2 via C3.

Tr2 produit un gain de tension, et en intégrant la chaîne de polarisation supérieure avec son collecteur, un certain niveau de rétroaction est atteint, ce qui limite le gain à environ 100 fois.

R8 et C5 fonctionnent comme un réseau de découplage pour le modulateur vers le côté alimentation et R7, tandis que C6 éloigne RF de la sortie du modulateur. R6 et C4 fournissent un ajustement supplémentaire au circuit pour accomplir la caractéristique de chute nécessaire aux résultats audio. Le besoin actuel pour le modulateur est d'environ 500 µA.

Oscillateur à cristal, amplificateur VFO, modulateur de phase

La puissance appliquée à tous ces étages est stabilisée via D1 et R13 Fig.2. L'étage oscillateur est un circuit oscillateur Pierce, où le cristal peut être vu accroché entre les bornes de grille et de drain de TR3, pour s'assurer que le retrait du cristal permet la porte doit être ouverte pour l'attachement VFO chaque fois que Tr3 doit fonctionner comme un amplificateur.

VC1 est positionné pour faire glisser le cristal vers une fréquence particulière et ne cause aucun effet sur le VFO. RFC1 empêche le signal de passer à Tr3, en lui permettant de passer par C7 vers la porte TR4, qui est le modulateur de phase, ayant R12 comme charge.

La sortie passe au moyen de C10 vers la chaîne multiplicatrice, et le retour passe par C8 générant la modulation de phase. Le signal audio est transmis à la porte TR3, 1V p / p étant le minimum requis par le modulateur de phase.

Chaîne de multiplicateur

Les transistors Tr5, Tr6 et Tr7 sur la figure 3 sont configurés respectivement à des étages tripleur et doubleur.

Ces étages sont conçus avec des dispositions similaires et sont utilisés pour résonner sur les fréquences harmoniques. Tous ces étages identiques fonctionnent avec des courants de repos de l'ordre de 500 µA.

S'il est augmenté à 1,5 mA avec un signal RF connecté, ils commencent à fonctionner en mode Classe AB. Étant donné que les FET fournissent une impédance d'entrée élevée, la sortie pourrait être extraite du drain, ce qui permet d'éviter l'utilisation de tapotements sur les bobines.

La charge étant supposée négligeable, cela permet au circuit Q de rester haut et garantit que l'accord des bobines n'est pas très complexe.

L'accord pour la sortie de l'amplificateur de puissance est sur une plage nette. Par conséquent, VC2 doit être ajusté très méticuleusement pour obtenir les meilleurs résultats.

Un petit blindage métallique est essentiel autour de L4, pour empêcher la rétroaction d'atteindre L3, ce qui pourrait autrement entraîner une oscillation induite, affectant négativement l'efficacité de la platine.

R24 fonctionne comme un limiteur de courant et un générateur de retour de tension pour Tr8.

Pilote et amplificateur de puissance

Toutes ces étapes sont conçues pour fonctionner en mode classe C.

L'entrée Tr9, comme illustré sur la figure 4, est accordée via L4, VC2 et C26. Les VC2 et C26 permettent une adaptation d'impédance pour la base TR9 de Tr9. RFC2 fournit le chemin de retour CC.

La dissipation globale du transistor Tr9 en utilisant une chaîne de multiplicateur correctement réglée et un cristal dynamique attaché pourrait atteindre 300 mW, ce qui signifie qu'un petit dissipateur de chaleur peut être nécessaire pour être installé avec ce transistor.

Tr10 doit être monté sur le côté piste du PCB. Son impédance d'entrée est vraiment faible et de nature capacitive.

Le C28 et le VC3 sont utilisés pour régler L5 et créer une adaptation d'impédance dans la base de TR10. RFC4 aide à compenser la capacité d'entrée et RFC5 agit comme le chemin de retour CC.

Étant donné que Tr10 peut dissiper jusqu'à 2,5 watts de puissance, un grand dissipateur thermique peut être nécessaire pour maintenir ce transistor de puissance au frais.

RFC6 est positionné pour supprimer les RF afin de garantir que la configuration du circuit de sortie utilisant VC4, C30, L6, C31, L7 et VC5 devienne uniquement la charge de collecteur pour TR10. Le blindage placé autour de L7 et VC5 aide à inhiber de manière significative le contenu harmonique de sortie, et il faut s'assurer que cela est inclus à tout prix.

Comment construire

Le circuit est mieux construit sur un PCB à double face plaqué cuivre, Fig. 5. Il est conseillé que toutes les instructions relatives à l'assemblage soient mises en œuvre avec un soin précis. Assurez-vous que chaque point de terre est livré à la zone supérieure du PCB.

Tous les fils des composants sont insérés jusqu'au cou et maintenus aussi petits que possible, tandis que les pattes prolongées des bobines et des résistances doivent être correctement mises à la terre. Les bobines doivent être construites à l'aide des arbres de forage recommandés,

Une fois l'enroulement sur le foret terminé, la bobine doit être forcée sur le formeur rigide, puis l'espace entre les spires doit être ajusté en étirant exactement la longueur totale recommandée de la bobine.,

Enfin, les bobines doivent être fixées en place sur les formers en appliquant une couche très douce d'adhésif à base de résine époxy.

Les bobines pour lesquelles il est recommandé d'avoir des pions de fer réglables doivent être fixées dans la position définie à l'aide d'une goutte de cire fondue.

Tous les trous d'extrémité supérieure de ces bobines doivent être fraisés, à l'aide d'un foret approprié.

La construction commence d'abord en fixant le PCB à l'intérieur du conteneur moulé sous pression et en perçant les trous de boulonnage à travers la carte et la base.

Ensuite, commencez à assembler les composants en les soudant comme le montre la figure 6, du grand axe vers l'extérieur.

Soudez d'abord les écrans en position avant tout pour faciliter l'installation. De plus, il peut être judicieux de retourner le PCB, de le boulonner au couvercle de la boîte, puis de percer des trous à travers le centre des condensateurs variables et des bobines avec une perceuse n ° 60.

Ces trous doivent encore être agrandis jusqu'à 6 mm pour permettre un accès facile aux trimmers respectifs pendant le processus de réglage final, une fois le PCB installé à l'intérieur de la boîte.

Le dissipateur thermique du Tr10 peut être de n'importe quel type standard disponible sur le marché, mais pour le Tr9, il peut être construit manuellement en tournant un carré de 12 mm de cuivre ou de fer blanc à l'aide d'un mandrin de forage de 5 mm, puis en le poussant autour du transistor.

Comment mettre en place

Nettoyez l'assemblage de soudure avec de l'alcool éthylique, puis examinez la soudure du PCB avec précaution et voyez s'il y a une soudure sèche ou des ponts de soudure court-circuités.

Ensuite, avant de le fixer dans le boîtier, branchez temporairement les fils et branchez le cristal dans la fente. Utilisez un ampèremètre ou n'importe quel courantomètre et connectez-le en série avec le positif de la ligne d'alimentation, avec une résistance série 470 ohms. Après cela, connectez une charge factice blindée de 50 à 75 Ohm à la sortie via un bon wattmètre.

Comment tester

Sans connecter de cristal, connectez l'alimentation 12V et assurez-vous que la prise de courant ne dépasse pas 15 mA, à l'étage audio, à l'oscillateur, au modulateur de phase, au zener et à l'étage multiplicateur de repos.

Si le compteur indique plus de 15 mA, il peut y avoir un défaut dans la disposition ou peut-être que Tr8 n'est pas stable et oscille. Cela peut être mieux identifié à l'aide d'un RF 'renifleur' dispositif placé près de L4, et le problème corrigé en ajustant correctement VC2.

Une fois la condition ci-dessus vérifiée, faites attention au modulateur et en utilisant un compteur à haute impédance, vérifiez que la tension du collecteur Tr2 lit la moitié de la tension d'alimentation en référence à l'extrémité d'alimentation de R19.

Si vous trouvez que cela est supérieur à 50%, essayez une valeur augmentée de R4 jusqu'à ce que la lecture recommandée soit atteinte, ou inversement, si la lecture est inférieure à la moitié de l'alimentation, diminuez la valeur de R4.

Pour obtenir une optimisation encore meilleure, un oscilloscope peut être utilisé pour ajuster la valeur C6 jusqu'à ce qu'une tension de 3 dB avec 3 kHz soit obtenue, par rapport à une réponse de 1 kHz. Cela peut être considéré comme équivalent à la réduction la plus efficace et à une bonne modulation de fréquence. Ce test doit être effectué sur la base / l'émetteur de TR4.

Après cela, connectez un cristal et vérifiez la réponse actuelle, vous devez voir une augmentation de la consommation de courant. Cependant, pour protéger le transistor de sortie d'une dissipation élevée, cette consommation de courant doit être ajustée en réglant VC4 et VC5 de manière appropriée.

Dans l'étape suivante, pour s'assurer que notre émetteur de 2 m fonctionne avec les bonnes harmoniques, l'étage multiplicateur doit être optimisé en ajustant les pions de noyau de toutes les inductances variables pour obtenir une sortie maximale sur le dispositif `` sniffer ''. En variante, la même chose peut être mise en œuvre en optimisant le courant maximum, ce qui correspond à l'optimisation harmonique correcte pour l'étage de circuit.

Le trimmer VC2 pourrait être ajusté en utilisant un objet pointu en plastique pointu, pour fixer le circuit avec une consommation de courant optimale.

Après cela, ajustez le trimmer VC3 qui peut légèrement affecter le réglage VC2, et donc VC2 peut avoir besoin d'être réajusté à nouveau. Ensuite, ajustez VC4 et VC5 jusqu'à ce que vous voyiez la meilleure sortie RF possible, avec une consommation de courant totale minimale possible.

Après cela, il peut être nécessaire de répéter ce processus d'alignement et de réglage fin pour tous les condensateurs variables, en se produisant les uns les autres, jusqu'à ce qu'un ajustement optimal soit obtenu sur les trimmers avec une sortie RF maximale.

Le réglage ultime doit entraîner une puissance de sortie moyenne de 0,75 et 1 W dans la charge fictive avec une consommation de courant globale d'environ 300 mA.

Dans le cas où vous avez un accès à un compteur SWR, vous pouvez connecter le circuit à une antenne avec un cristal d'entrée sur une fréquence morte, puis affiner le réglage via VC4 et VC5 jusqu'à ce qu'une sortie RF optimale soit mesurée, correspondant à une lecture minimale de SWR .

Une fois toutes ces configurations terminées, les tests avec une modulation audio d'entrée ne devraient pas entraîner de changement dans le niveau de sortie RF. Après quelques confirmations supplémentaires, lorsqu'une performance pleinement satisfaisante est obtenue à partir du circuit émetteur de 2 mètres, la carte peut être installée dans le boîtier sélectionné ou dans la boîte moulée sous pression, et testée davantage pour s'assurer que tout va bien avec le fonctionnement du unité comme précédemment confirmé.

Liste des pièces