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自製 7-28MHz, CW 發射機

No.18   1994 June   p74~77,   李錦鴻 / VR2GY 香港九龍中央郵局 73328 號信箱



這部 5 瓦輸出功率的 CW 發射機線路,工作頻率可選擇 7,14,21,28MHz,而且,電路簡單、零件容易找、調整容易...


    隨著業餘無線電台數量的增加,空中電波日趨活躍,但尾隨而來的 QRM 干擾現象,愈加嚴重,於是,有些人加上 KW 放大器,使自己的訊號更強大。

    在你追我趕的情況下,大家不在選擇頻率、改善天線及通信技巧方面去下功夫,卻加上功率放大器,使得空中電波污染,愈形嚴重。如果外國的 HAM 發覺 QRM 多來自某一地區的話,更會對該區人士的印象大打折扣。

    在許多先進地區,經常提倡使用低功率發射機作 QSO,稱之為 QRPer,其發射機所使用的功率通常多低於 5W,並且時常舉行 QRP 的通訊比賽。

    提倡 QRP,除了能夠改善 QRM 之外,也能考驗操作者對天線設備及通訊技巧的了解,而更重要的是,可以嘗試自製收發機等無線電設備,從中得到更高的樂趣及知識,而且,製作費用比商品機大為降低。


線圈、晶體難尋

    筆者發覺外國有很多資料,介紹 QRP 電路 (其實很多電路也是一樣),線路複雜並不會讓人覺得困難,但要實際仿製時,就會發覺很難找齊所有零件。

    例如用磁環繞製的線圈及高頻變壓器,這些磁環就很難找得到。筆者曾試過所有 PC 個人電腦的電源及濾波線路的磁環,卻發覺沒有一種可以用在無線電電路中。

    另一個就是高頻功率晶體,這本來就是一個冷門零件,而外國更經常有意無意採用新出品的型號,尋找起來,更是難。

    而作為天線調諧匹配的可變電容器,也不是隨意可找到,增添製作的困擾。


不傷零件腦筋的簡易線路

    本文介紹的這個電路的零件都很容易找到 (在香港),因為全部用不著磁環,筆者改用 5mm 或 8mm 的線圈架代替。

電路圖(請用 300dpi列印)

    5mm 或 8mm 的線圈架大量用於遙控玩具及室內短程無線電話,貨多價廉;天線的可變電容 VC,採用小型 AM/FM 收音機的塑料調諧選台電容,遍地皆有,雖然耐壓值稍低,用在 30W 左右的發射機 (即本電路的放大器),亦足以應付。

    至於功率晶體管,2N4427 和 MRF237,由於大量用在商業的 VHF 手機及車機中,供應不缺;代用管 2SC730 及 2SC2075。在 27MHz 的 CB 機中,也經常出現,不難找到。

    本機的 KEYING 部分,亦與眾不同;通常,QRP 線路都用一個 PNP 管完成,現在用兩個 NPN 管,看似化簡為繁,實際上,因為 NPN 管比 PNP 管較容易找得到;而且一旦燒燬。你的零件箱中,亦可隨意找出適當的替換品代用。


自行繞製線圈

    線圈 L1、L2、T1、T2 及 LA,用 30-40 號漆包線繞製,這種漆包細銅線如果買不到,可從損壞的小型電源變壓器,或收音機的輸入 / 輸出變壓器,拆下使用。

    L1 和 L2 的繞製是利用 1K-10K 的 1/2W 電阻,亂繞 25 圈。

    T1 和 T2 要留意抽頭的位置,順序不要弄錯,否則功率會大為降低,甚至不能運作。

    L3 用 26 號左右的漆包線,在 8mm 左右粗的鉛筆上,纏繞 15 圈便可,無須拉長。

    T1,T2 及 LA 最好用有磁芯的 5mm 線圈架,8mm 的亦可使用,但它的調節範圍較小,可能要增減線圈圈數。

    石英晶體很容易找,必要時可用 PC 的 14.318MHz 晶體,倍頻後得 28.636MHz。21MHz 如果難找,可使用 7MHz,加以三倍頻便可;但無論二倍頻或三倍頻,都可能導致功率下降到 2-3W。


按步就班不出錯

振盪級:

    首先銲接電晶體 Q1 及有關的零件,再以萬用電表 R 檔,量度正負極沒有短路,便可接上 12- 13.8V 電源測試。

    如果有高頻示波器及頻率計,當然事半功倍。

    先用示波器量度測試點 TP1,是否有振盪高頻訊號 (不一定是很好的正弦波),如果有,再用頻率計量度其數值與晶體值是否相近 (相差約 3KHz 以內即可),如相差太遠,會導致工作不穩定、輸出功率減低,這時要調節 30P 的 VC,使頻率回到合理範圍。

    T1 次級 D 點,先不連接 10Ω電阻,用示波器觀察 D 點,調節 T1 磁芯,使波形最強為止 (波形應接近正弦波)。如果有毫瓦級的高頻功率表,則更好辦,只要量度 DE 兩點,再調整 T1,使輸出功率達至 5-10mW 就可以了。

    調整磁芯時,如果已旋到最內,仍感覺波形或功率達不到最大,應該是 C1 的電容量不夠,可並聯 5-20P 的電容再試;同樣的情況,如果磁芯旋到最外時,則是 C1 電容量過大,這時要另換一個較小數值的電容,再作調整。

只有一個萬用電表時的作法:

    如果什麼儀器都沒有,只有一個萬用電表時,該怎麼辦?

    這時可先銲接線路圖中右端虛線框的功率測試線路,這線路是利用兩個二極管,倍壓檢波後,得到一個直流電壓,以萬用電表的電壓檔,測量 TP3 對地電壓,可估計 VC1、VC2 及 LA 是否調好,才能將最大功率由 Q3 放大到天線上去。

    這功率測試線路的靈敏度相當高,可測量低至 0.5mW 的功率。先把這部分銲好,用最短的導線,跨接 T1 的 D 點到 15P 電容 (VC2 先 不接上,全機地線要互相接連),調整 T1 磁芯,使萬用電表得到最大讀數。此時用收訊機或短波收音機來監聽,應該很容易找到 Q1 的 振盪訊號。

    要注意兩個檢波二極管是鍺質的 1N60,如果用矽 (硅) 質的代用,則不能測出振盪級的 mW 功率的。鍺二極管可在 FM 收音機的檢波部分找到,亦可用鍺三極管的 B-E 腳代替。

緩衝級:

    Q1 部分正常後,再來銲接 Q2 及相應零件,Q4 及 Q5 部分可留至最後才裝製。

    先把 T2 的 H 點接到 L2 上,取得電源供應。Q2 的輸出功率約有 0.2-0.4W,一般的功率表都可以指示。

    再在功率表輸出點的天線端,接上 50Ω負載;輸入點的 TX 端經過高頻頭後,直接用 50Ω電纜銲到 T2 的 I、J 兩端,調整 T2 磁芯,使功率達至最大值。調整時如果發覺磁芯旋至最內和最外,輸出功率都未理想時,按照調整 T1 時的方法,增減 C2 的容量。

    調整 T2 磁芯時,如果發覺功率輸出有突變 (通常是到某點就突然增強) 而不平順時,可能是出現了寄生振盪,尤其是應用在 7MHz 時,更要留意。

    檢查寄生振盪的方法是用示波器直接觀察 T2 的 I 點,這時的波形會雜亂無章。用短波收音機監聽時,在很廣闊的頻率範圍內,都可聽到 Q2 發出的噪音。

    出現寄生振盪時,應留意退交連電路是否漏接,地線是否良好等,必要時,可將 Q2 B 極的 10Ω電阻增大為 39Ω,理應可解決惱人的寄生振盪。

    Q1 消耗功率不大,工作時間過長,還是會發出微熱,可加上菊花型散熱器,但不一定需要。

    在沒有示波器及功率表的情況下,可將功率測試線路的 15P 電容用導線接至 T2 的 I 端,用萬用表量度檢波電壓,調整 T2 (先用 50 Ω負載電阻銲在 I 和 J 端)。萬用電表的 1V 或 0.5V 檔接到測試點 TP2,由於 C2 和 T2 組成並聯諧振電路,T2 調至諧振時,TP2 的讀數會最小,這與 TP3 的情況相反,要特別留意。

    T2 調好後,回頭再調整 T1,因為 Q2 的輸入阻抗並不是 50Ω,所以會產生變化,再調節 T1 和 T2,使輸出功率最大或 TP2 電壓最小,而 TP3 電壓最大即可。

功放級:

    Q3 是末級功率放大電晶體,MRF237 用在 HF 頻帶,可提供高至 7W 的功率,所以一定要加上較大型的散熱器。

    Q3 的外殼是 E 極,在本線路中是接地的。所以無需任何顧忌,可以直接安裝在散熱器上 (Q2 外殼是 C 極,必須小心,不要碰到地線)。

    VC1 及 VC2 是小型塑料製品,旋轉軸是接動片的,在調整時,為避免人體感應,要用非金屬夾子來調節,例如沖曬黑白照片所用的竹夾子便可,如果有原裝 VC 的塑料旋鈕,那當然就更好了。

    Q3 及相應零件銲接好後,不要馬上接天線去調機,應先用功率計測量 (要接上 50Ω負載)。慢慢調節 VC1、VC2 及 LA。正常時,應有 4-6W 的功率輸出,為求小心,可先將總電源供應電壓調低到 10-11V,再作調整。

    Q3 約消耗 500-700mA 電流,如果電源供應器有電流表時,要密切注意電流變化。

    通常 VC1 及 VC2 順時針方向旋盡,電容量最小,而逆時針則電容量最大;VC 的塑料如透明度夠高,可直接看到其變化。

排除寄生振盪:

    如果 VC1 及 VC2 的電容量,已旋轉調整至最大或最小,仍無法達到最佳狀態時,可用一個 20-30P 左右的小電容,並聯在 VC 上去試驗。

    用示波器觀察 ANT 點的波形,越接近正弦波,表示諧波越少;波形越有雜訊時,表示諧波越多,在業餘的條件下,只能盡量調好而已,必要時,可以增加 Ca 數值 l00-200P,諧波理應改善,但是輸出功率會減少 0.5-1W 左右。

    示波器出現雜亂無章的波形時,表示有寄生振盪現象,一定要先排除,否則功率管容易燒燬,這現象亦可用收音機監聽得到,如用頻率計測量時,會發覺讀數不能鎖定。

    如果有頻譜分析儀,觀察 ANT 點的情況,無論如何,其他諧波的電平,應低於基波 30dB 以上,才算合格。同樣地,要反覆調節 T1 和 T2,使工作狀態達至最佳為止。

CW 音頻線路:

    Q1、Q2、Q3 三個部份都調整好後,拔下 XTAL,或將 Q1 的 B-E 腳短路,使 Q1 停止振盪,再銲接 Q4、Q5 部分及有關零件 (記得要先關掉電源)。

    銲好後,接上 MORSE 電鍵,再以萬用電表量度 H 點電壓。按下 MORSE KEY,看看 H 點是否有 12V 電壓。能否與 MORSE KEY 同步變化 ,如果正常,就可恢復 Q1 的振盪狀態,再接 MORSE KEY,觀察高頻功率表的輸出;或用接收機監聽,如果接收機收到的 TONE 音質不悅 耳,可能是 Q1 在有負載時,影響到頻率的穩定性,此時可改用較穩定的電源供應器,或增大 Q2 B 極的 10Ω 電阻值到 39Ω來改善, 但後者會使功率輕微下降。


大功告成

    裝製、測試完成後,可以開始實際 ON AIR 發射。

    任何發射機在接上天線,實際發射之前,都應養成先收聽的習慣,聽聽頻率上是否正有友台在使用,確定沒有,然後才 KEY 機,當然最好能事先聯絡 LOCAL 友台值機,便可用本電路作 QRP 的 QSO 了。

    筆者另有一套 SSB 的電路,但較為複雜,調整亦較困難,留待以後,再向大家介紹。

    本電路的印刷底板部分及更詳盡的線圈繞製圖和調整步驟,在此省略。如有與趣,可附上貼足郵資的回郵信封,寄到香港九龍中央郵局 73328 號信箱索取;中國大陸的讀者,可寄到廣州 388 號信箱洽詢。 END



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