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自製三波段 SSB/CW 發射機

No.37   1996 Feb.   p68~75,   by 趙輝 / BG6RA, 湖北省十堰市



    這是一台我自己設計的三波段 SSB/CW 模式發射機,也可增設晶體使波段增加;採用 VFO 控制頻率與二次變頻線路,改變波段時,只需切換內部有關晶體;調制器、混頻器為自製的二極管混頻器;晶體濾波器用四個晶體組成;SSB 產生部份為晶體管,功率放大採用一只真空管,也可採用晶體管放大器,輸入功率 60W,VFO 工作頻率非常穩定,室溫下工作 12 小時頻漂小於 100HZ。


工作原理

    圖 1 是本發射機的方框圖。邊帶產生部分採用晶體管,推動與功率放大採用電子管。它可在 40m、 20m、15m 波段上工作,每個波段的覆蓋範圍是 500KHz。為了保證頻率的穩定性,採用了頻率較低的 VFO (5.0~5.5MHz) 和二次變頻 (Dual Converison),只有工作在 20m 段時是一次變頻。

    工作在 SSB 時,話筒信號放大後進入由 D1 和 D2 等組成的平衡調制器 (見圖 2),與載頻振盪器的信號混頻,產生雙邊帶信號 (DSB),由晶體濾波器濾掉下邊帶信號,得到上邊帶信號。這個信號經 Q7 放大後,進入由 D4 和 D5 等組成的第一混頻器 (見圖 3),與來自 VFO 的信號混頻,產生相加信號 14.0~14.5MHz),以及相減信號 3.5~4.0MHz)。

    當波段開關在 40m 位置時,來自第一混頻器的信號進入 Q8 組成的寬帶放大器 (見圖 3) 進行放大,之後進入「3.5~4.0MHz 帶通濾波器」選頻,選出所需頻率的信號,進入 D6 和 D7 等組成的第二混頻器 (見圖 4),與 11MHz 晶體振盪器的信號混頻,混頻後產生下邊帶信號,經 Q11 組成的選頻放大器選頻放大後,在 Q14 組成的寬帶放大器裡進一步放大,然後經 T17 和 C75 組成的選頻回路 (見圖 5) 選頻後,送入 V1 進行放大,L17 和 C76 對放大後的信號再次選頻,最後由 V2 進行功率放大,經過π型濾波器將信號送至天線。經過這麼多次 的選頻後,諧波成份已減少到最小。

    發射機處於「收信」狀態 (R) 時,Q7、Q14 不工作,這樣是為了防止少量洩漏的信號影響與發射機 RX 插口相連的收信機;V2 也由於 R78 的原因,處於截止狀態,這樣能減少 V2 本身的噪聲傳給收信機。按下 PTT 開關時,+12V 電源經 D13 送至 Q7、Q14,這兩個放大器開始工作,同時 Q21 導通,繼電器 RL1 轉換成發信狀態 (T),將 R78 短接,使 V2 處於線性工作狀態,並使 RL2 完成天線切換。

    15m波段的工作原理同上。

    當波段開關在 20m 位置上時,來自第一混頻器的相加信號,直接進入 Q9 和 Q10 組成的選頻放大器進行選頻放大,然後進一步由 Q14 放大,之後的工作情況同 40m、15m 波段。

    當「功能開關」置於 CW 時,Q4 導通,平衡調制器的平衡被破壞,這樣就得到了載頻信號。按下電鍵時,開關管 Q19 導通,+12V 電源經 D12 送至 Q7、Q14;與此同時,Q20 導通 RL1 和 RL2,轉換成發信狀態。當電鍵抬起時,Q19 截止,Q7, Q14 也隨之截止,但由於 E6 (10uF) 和 R79 (22K) 的延時作用,Q20 還能很短時間保持導通,RL1 和 RL2 仍處於發信狀態,這樣就防止了在發電碼過程中,鍵抬起時 RL1 和 RL2 不必要的頻繁轉換而縮短使用壽命。當電鍵抬起的時間超出 E6 和 R79 的延遲時間,Q20 也就關斷, RL1、RL2 返回收信狀態。

    發射機的輸出功率通過 RF DRIVE (P3) 調節,最大可達 30W。


製作方法

    晶體管電路部分均採用「模組」 (MODULE) 方法,元件直接焊在電路板的敷銅面上,不用腐蝕電路板,這樣不僅製作簡單、修改容易,而且高頻性能也好。(但 VFO 部分除外,因為敷銅板的分布電容是不穩定的,會影響頻率的穩定性。VFO 應裝在腐蝕好電路的單面敷銅電路板上。)

    話筒放大、二極管平衡調制器、 Q5、Q6、9MHz 濾波器、Q7,第一混頻器、20m 放大器都裝在一塊印刷電路板上。

    VFO 單獨裝在一小塊電路板上,與主調諧電容 C70 一起裝一個鋁板或雙面敷銅板製成的盒子裡。+12V 電源經 1000P 「貫穿電容」 (FEED THROUGH) 引入,用 50Ω同軸電纜將輸出端與第一混頻器相連。

    Q8 組成的寬帶放大器裝在一小塊路板上,3.5~4.0MHz 帶通濾波器裝在另一塊電路板上,雙連電容 C31-32 是用 365P 空氣雙連 (收音機用) 拆去幾片改製的。

    第二混頻器、40m 放大器、15m 放大器、Q14 組成的寬帶放大器、 11MHz 晶體振盪器、17.5MHz 晶體振盪器都分別單獨裝在幾小塊電路板上,它們之間用細的 50Ω同軸電纜連接。

    S1A-S1H 為同軸聯動波段開關,如果沒有這麼多位的波段開關,S1A-S1E 可用小型繼電器代替,它們的電源受 S1F~S1H 控制,這樣,轉動 S1F~S1H,相應的繼電器就會完成電路切換,筆者採用的就是這種方法。

    整體布局見圖 6。40m 放大器、15m 放大器、Q14、第二混頻器、兩個晶體振盪器全都裝在鐵底板的下面。PTT 控制部分也裝在鐵底板下面靠近 MIC 插口的地方。第一混頻器,9MHz 晶體濾波器要用屏蔽罩。Q14 要加小散熱片。

    功率管 V2 四周要裝上鋁板彎成的屏蔽罩,在屏蔽罩上均勻地鑽一些 ø4mm 左右的散熱孔。V2 管座周圍也要按圓周鑽一排 ø4mm 左右的通風孔。

    電子管供電部分單獨裝在一個底板上,用七芯電纜,插頭與發射機相連。電源部分的製作從略。

    如果自己有晶體管線性放大器,可以稍加改動,代替電子管放大器。


電路調整

    邊帶產生部分:(S3 置於 SSB)

    首先用高頻毫伏表、信號產生器、頻率計,測出自製的帶通濾波器的中心頻率,然後將頻率計接在 Q6 的發射極上,調整 T1 使之起振;微調 C10,使振盪頻率低於晶體濾波器中心頻率約 1.5KHz。如果調整範圍達不到要求,可換一個晶體試試。

    將高頻毫伏表接在 Q5 的柵極上,調整 P2,使高頻毫伏表的讀數最小;微調 C4、C5,使讀數進一步減小,這個調整要反覆幾次才能使載頻洩漏最小。調整時要斷開 E3,以免話筒信號干擾調整效果。

    再把功能開關置於「NET」,毫伏表接在 T2 的次極上,調整 T2,使輸出最大;功能開關置於「SSB」,按下 PTT,對話筒說話,毫伏表的讀數應隨之變化;把功能開關置於「CW」,應有載波輸出。

    將頻率計接在 VFO 輸出端上,轉動 C70 (主調諧電容),可調整範圍應該是 5.0~5.5MHz,如果相差很大,可調整 C67、C68。C69 應調整在剛好能起振為最好。C70 要採用空氣式的。該 VFO 需工作一分鐘左右才能達到穩定。再將波段開關置於「20m」,S3 置於「SSB」,高頻毫伏表接在 T3 輸出端,微調 C15,C16 使讀數最小。把毫伏表接在 T9 次級,S3 置於「NET」,調整 T8,T9 使輸出最大。再將 S3 置於「SSB」,按下 PTT,對話筒說話,毫伏表應隨語音信號變化而變化。

    這時將另一台收信機天線靠近 Q14,在 20m 波內應該能收到發出的信號。微調 T8、T9 使信號最強。進一步微調 P2、C4、C5,使載波被抑制到最小。用萬用表交流檔測量一下 Q3 的輸出幅度,對話筒說話時有 AC 0.3V 就夠了。太大、太小都不好,可調節 P1 來達到要求。這樣,邊帶產生、VFO、20m 放大器就調好了。

    40m、15m 段的調整方法、步驟基本上同 20m 段。

    將波段開關置於「40m」,把高頻毫伏表接在 T7 的輸出端上,調整 C35、C36,使讀數最小。把 VFO 的頻率定在 5.0MHz,C31-32 旋至中間位置,把 S3 置在「NET」,按下 PTT,調整 T5、T6 使毫伏表的讀數最大。將 VFO 的頻率升高至 5.5MHz,旋動 C31-32,檢查帶寬是否達到要求。如果帶寬不夠,可重新調整 T5、T6。將毫伏表接到 T10 的次極,調整 T10,使輸出最大。

    15m 段的調整只需調節 T11、 T12。

    電子管部分:(在天線端接上 50Ω假負載)

    功能開關置於「SSB」,按下 PTT,調節 P4,使 V2 陽極靜態電流為 25mA。此時調節 C85、C86,V2 陽流、柵流不應有任何變化,如果有變化就證明放大器有自激現象,應排除後再試。

    中和電容 NC 在放大器工作正常的情況下可以省掉。

    以 40m 段為例:將 S3 置於「NET」,調節 C31-32、C75、C76 使陽流最大;調節 C85,使 V2 諧振 (陽流下陷點),調節 C86,使陽流增加,再一次調節 C85,使陽流下降 (下陷點)。反複一、兩次,最後在調節 C85 時,使陽流能下陷 10-15% 就可以了。

    換上發射天線,稍微調節一下 C85 使 V2 諧振。將 S3 置於「SSB」,對話筒說話,陽流應在 100mA 左右擺動,調節 P3 可改變輸出功率。這樣,整個發射機就調整好了。


圖 1:三波段 SSB/CW 發射機的方框圖。

圖 2:話筒信號放大、平衡諸制器與功能開關線路。

圖 3:第一混頻器、主調諧電路與寬帶放大器。

圖 4:第二混頻器、晶體振盪器、放大電路與寬帶放大器。

圖 5:RF 驅動電路。

圖 7:用 8 只小繼電器代替 S1A~S1D

圖 8:電源部份

Fig 06
圖 6:本機整體布局。

Pic 01 Pic 03
上圖:本機的正面。左上部左起兩個大旋鈕分別為 C85、C86;下面的兩個鈕分別是功能開關、S2 波段開關。左下為 MIC 插口。中間的兩個表頭,左為陽流表,右為柵流表。表頭下面的三個鈕分別是 S1 波段開關、RF 驅動、C75~76。柵流表右下方是 MIC 音量控制,右邊的開口顯示頻率刻度,刻度窗口下角是 C70 主調諧。主調諧下面是 C31~C32。機殼用 410 x 260 x 180mm 的舊穩壓電源外殼改製的。

發射機的邊帶產生部份、第一混頻器、20m 放大器。屏蔽盒是用罐頭盒鐵皮製成。主調諧減速機構是用汽車雨刷電機裡的蝸輪、蝸桿改製的,可根據個人情況選用。

Pic 02 Pic 04
下圖:本機的背面。

本機的頂視圖。(由於主調諧減速裝置以及用繼電器代替部份 S1 的原因,C31-32,C75~76,S1 的安裝位置與圖 6 所繪的位置有所不同)

Pic 06 Pic 07
本機底板下面的布局。因較難買到多層的波段開關,此處採用 8 只小繼電器代替 S1A, S1B, S1C, S1D。這幾個繼電器受波段開關 S1 的控制,轉動波段開關 S1,就能接通相對應的繼電器,切換晶體振盪電路、放大電路;接通相關電路的電源 (晶體振盪電路、放大電路的電可利用繼電器多餘的觸點切換)。見圖 7 所示。

本機底板下面的布局。中間的屏蔽盒裡是 Q14 組成的寬頻放大器;左上角屏蔽盒裡是 17.5MHz 晶體振盪電路。

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電子管放大器局部。C85, C86 採用普通收音機用 365P 空氣雙聯電容,固定在一塊敷銅板上,用一條銅皮與底板一點接地。

電子管放大器電源。電路見圖 8 所示。

    參考書目:
1. Radio Communication handbook, fifth edition, RSGB
2. The ARRL handbook for the radio amateur, 1987 END



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