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低功率 CW 發射器

"Cubic Incher Transmitter" 立方英寸發射機製作

No.43   1996 Aug.   p64~66,   by 馬玉麟 BV5DD/1, 宜蘭羅東郵政 3-34, Email:bv5ddma@ms2.hinet.net



    在業餘無線電中,除了 QSO (與別人通聯外),不管用單邊帶話務 (SSB) 通訊外,或以電碼 (CW),另外也有自己製作低功率 (QRP) 小組件,而這些小組件,看似簡單而不起眼,但是深入了解,才知道箇中奧妙和樂趣,更有趣的是,幾乎所有刊登在相關雜誌的 QRP 組件,原來早就在他們自己的興趣小組多方測試和改良,甚至想盡辦法以最簡單的零件來做出最有效的組件出來。


簡單易製的 QRP

    就以這個 "Cubic Incher" (這裡暫名為「立方吋」) 為例,原先是在 1982 年由 AE6C 在 QST 發表出來,他當時是想作一個 40 米波的 CW 發射機,而且是低功率,即所謂 QRP,於是把線路減少到差不多為 1 立方吋,所以就簡稱為 Cubic Incher。隨後幾年來,ARRL 的工作人員 WA1VUG,便加入一個輸出過濾器,並改良一下,使其亦可以作為 20 米、30 米及 80 米波 CW 的發射器;自此以後,許多有興趣的 HAM 朋友便把它當作一個 QRP 的製作訓練,而 Doug DeMaw, W1FB 在 1990 年 9 月份的 QST 作一個總結,隨後 ARRL 的手冊 ,連續多年都把這個線路放在手冊中,好讓有興趣的朋友們嘗試一下。

    對於低功率通訊 (以下稱為 QRP) 總有一份特別的鍾愛,仔細分析之下,大概有幾個原因吧:

  • 零件簡單
  • 線路修改彈性大
  • DIY 組裝成功率高
  • 內中蘊涵的豐富技術和原理
  • 自己動手有實在的參與感

    不過,話說回來,也有它最討厭的地方,最困惑的是,一般有興趣的線路,不是來自日本,就是美國;在台北,那些所謂關鍵零件,有時候就是找不到;於是就只好找套件,零件一定有,但並不便宜。其安裝說明書和原理便是向一家專門售賣 QRP 的 624 Kits 郵購,我首先向其索取型錄,再衡量自己的私房錢,挑出一些有用、有興趣的,寫信向其郵購。


線路描述

Fig 01
圖 1:CW 發射機線路圖 (ARRL 手冊 1994 年版第 30 章 17 頁)。

    即為此 CW 發射機線路圖,電容器 C2 控制振盪部份的回饋,太多的回饋引起不必要的雜訊,而且亦增加振盪晶體 Y1 的電流量,會把 Y1 毀掉,故 C2 一定要恰恰好 (請參考表 1 數值),以求得一個可信度高的振盪,同時有最大的振盪輸出。電容器 C4 是減少集極電路 (Collector Circuit) 之超高頻 (VHF) 電流,加入 C4,大約可以增加 0.1W 的輸出,同時增加射頻 (RF) 的品質,它的阻抗值 (Reactance) 在操作頻率時,為 478 歐姆 (Xc=478Ω)。

    原先的線路並沒有諧振波過濾線路 (Harmonic Filtering),但 FCC 規定 CW 的輸出頻譜要單純,所以在 1994 年以前的 ARRL 手冊都是以π型低通過濾 (Pi-low-pass Filtering) 線路接連在輸出端,而目前則用半波低通過濾 (Half-wave Low-pass Filter) 線路,線路中電容器 C5、C6、C7 所用的值是接近常用的電容值,而非計算出來的半波過濾器的值。電鍵半導體 (Keying Transistor),是一個直流開關 (DC Switch),作為 CW 波型的形式;事實上,只要找一個能聚集 Q1 電流的 PNP 型半導體便可以了,在這裡是用 TIP-30/31, 而整個 CW 之波型是由 C8、C9、R1 和 R2 來決定,圖 1 線路的數值是讓手鍵的起、落所接觸後的波型可以最單純和最漂亮;另外,微調電容 C3 亦會影響 CW 的型態。

    至於振盪部份的半導體 (Q1) 是採用 Motorola MRF-472,可惜這類型已停產,故在郵購時,624 Kits 以 2SC1969 來代替 (亦可用 2SC1957)。當然也可以用 ft 大於 100MHz 和功率比率相等或大於 MRF 472 的功率晶體來代替。


焊接過程

Fig 02
圖 2:CW 發射機線路底板圖 (624 Kits Modified Cubic Incheer)。

    整個立方吋 CW 發射機,在 624 Kits 重新設計底扳之下 (圖 2) 焊接比較簡單,當然要先檢視所附的零件是否齊全或遺失,另外要特別注意是否有線路圖和零件安放圖,並仔細閱讀所附的資料,特別是安裝好的調整部份,是否需要特別的儀器,如信號產生器、示波器 (兩者我都沒有,我只有一部普通三用電表而己);如果你覺得適合,便開始焊接吧。

    一般而言,先焊接五顏六色的電阻,再來便是電容器、射頻電晶體,要特別注意電晶體的三根腳不要弄錯,然後是兩個過濾用的電感線圈,這兩個電感是以 26 號漆包線繞在編號為 T37-6 和 T37-2 的環狀鐵蕊上,繞製圈數參考表 1,至於繞的數目,以每穿過環心 1 次為 1 圈,每 1 圈儘量與上一圈緊密著,不要鬆鬆的。

    在繞變壓器 T1 時,是以 T50-6 編號之鐵蕊環,按表 1 所示,注意的是所繞的 L1、L2、L3 都要同一方向 (同相);如果方向相反,則發射機不會振盪,那麼就沒東西發出來了。最後把微調電容放上,並小心安裝振盪晶體,特別注意在 Q1 2SC1957 的基極一定要套上一小顆鐵蕊珠,用來防止 RF 射頻外洩。好了,再次檢查一下,半導體是否弄錯極性,焊接點有沒有牢固,特別是漆包線的兩端,要先刮掉外層的漆才能焊接上去。

Band
(meters)
C1
(pF)
C2
(pF)
C4
(pF)
C5, C7
(pF)
C6
(pF)
L1 L2 L3 L4, L5
80 1000 100 100 820 1600 4 turns no. 26 over L2 38 turns no. 26 on a T-50-2 toroid (7uH) 4 turns no. 26 over L2 24 turns no. 26 on T-37-2 toroid (2.3 uH)
40 470 56 47 470 1000 Same as above Same as above Same as above 17 turns no. 26 on 7-37-2 toroid (1.1 uH)
30 300 18 33 220 470 3 turns no. 26 nver L2 27 turns no. 26 on T-50-6 toroid (3uH) 4 turns no. 26 over L2 18 turns no. 26 on T-37-6 toroid (0.97 uH)
表 1:電容與線圖數值 (ARRL 手冊 1994 年版第 30 章 17 頁)。



調整

    用一個 2 瓦的 50 歐姆作為天線假負載,另外三用電表調到 0 ~ 1A 安培計中,加上一個 9 伏特的直流電池和一部 Sony 2001D 接收機,先把安培計連接在 +12V 電源線上,接上假負載與電鍵,我的三用電表顯示 203mA,接收機調到 7.040MHz,聽到的聲音有些偏移,再微調 C3,此時,Sony 2001D 的聲音最清楚。O.K.,再把假負載拿掉,接上 40 米波的天線,調 Sony 200lD 到 7.040MHz,太清楚了,哈。這個發射機總算完成,但有一些遺憾,太難看了,所以把整個發射機和電源,包括天線,試圖放在一個小鐵罐裡,用的時候,只要把 天線拿出來即可。手鍵亦蠻簡單,只要兩片金屬便可以,不用時,放在小鐵罐內,方便放在小背包。

    至於輸出功率,因我個人沒有功率表,所以不知道這部「立方吋」 CW 發射機實際輸出多少,抱歉。

Fig 01 7.040MHz 的 CW 發射機完成圖   Fig 02 整個發射機和電源、包括天線,放在一個小鐵罐裡,只要把天線拿出來即可使用。



後記

    這個組件是在半年前完成,整整花了兩個晚上,我個人是選用 40 米波段,當然也可以用 20、30、80 米波,選用 40 米波的原因是,一來是國際頻道,太容易受干擾,人熱鬧了;二來是因全島全天候有人守聽。個人用此組件,一方面用來學習 QRP,一方面因常往郊外露營,騎腳踏車,萬一有何三長兩短,40 米波最多人收聽,不是好事嗎?再者,40 米波的天線比其他波段設立容易,這個組件和 MFJ-8100 接收機合起來,不佔我的背包空間,安全不過。 END



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