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Let's QRP & QRPp

No.44   1996 Sep.   p60~63,   by 孫榮德 BV3FG



大部份收發機的最小功率為 10W,很多朋友因此無法領受 QRP 通信的樂趣。本文介紹一個外接的小電路可將 ICOM 機種的功率降至 10W 以下,讓您也可以驕傲地說:「我是 QRP 電台。」

    對不曾接觸 HF 的朋友而言,用 100mW 與國外通信彷如天方夜譚,對接觸過 HF 的人來說也是訝異多於嘗試,許多人常說:「我的機器最低功率就是 10W,就算想要 QRP 也沒有辦法。」(註 1)很幸運地,我所使用的 IC-736 最低功率為 3W,使我可以輕易領略 QRP 的樂趣。實際通訊的經驗發現,在傳播狀況良好的時候 JA 電台常給我 S7-S9 的信號報告,於是意識到 3W 還是太大了,理論上計算 3mW 已可達成通訊 (S2-S4),若考慮 QRN 及 QSB 則 300mW 應足足有餘,但是我要怎樣才能 QRPp 呢?

  • 打開機殼將功率調小,但也使最大功率一蹶不振。此法不切實際。

  • 買 QRP 專用機。仔細看了幾本國外雜誌,發現絕大部份 QRP 機器都是單頻段,單模式 (CW) 的機器,要想湊足 HF 的業餘頻段得要花大把銀兩才辦得到。

  • 買套件。市面上的套件多為 3.5 MHz 和 7 MHz,3.5 MHz 難以製作有效率天線,而 7 MHz 太擁擠太吵雜,QRP 難以和 QRM 抗爭,況且高價從國外買一堆電阻、電容回來實在心有不甘。

  • HOMEBREW。看到一堆電感頭皮就發麻,況且零件能不能找齊還是個問題,就算組合起來了也沒有儀器調校,這對唸數學系出身的我似乎太難了。

  • 用衰減器。計算功率麻煩,而且還要製作天線開關切換發射與接收路徑,操作不方便且增加接點 Loss。

    這個問題看來暫時無解了。每次碰到功率比我小的電台就只能徒呼負負,談到養龜實在是養不起(註 2),說要比小也比輸人家,不能伸亦不能屈,怎能算是大丈夫呢!所幸天無絕人之路,話說某夜手握 CQ 雜誌,正當關公讀春秋,眼睛半張半閉之際閃過這麼一段”為避免後級功率放大器在全功率輸出時發生過度驅動的情況,從後級功率放大器取出控制電壓(ALC 電壓),回授到前級的射頻放大電路,調整增益,做自動位準控制。”,靈光一閃,旋然開竅。(註 3)

    既然 ALC 有抑制前級功率放大器的功能,那麼由外接功率放大器提供的 ALC 控制信號應該也有抑制收發機功率輸出的功效,如果能夠能仿照外接功率放大器提供 ALC 信號給收發機,那就可以輕易將功率降至 1W 以下。話休聒絮,拿出零件拼拼湊湊做個分壓器,壓下電鍵。賓果!親愛的,我將功率變小了。


EXT ALC 的規格

    一般收發機 EXT ALC 的輸入規格為 0 到 -4V,請特別注意這是負電壓輸入埠。當 EXT ALC 電壓愈大則輸出功率變小,反之則輸出功率變大。以我的 IC-736 為例,當 EXT ALC 電壓為 -1.177V 則輸出功率為 500mW,當 EXT ALC 電壓為 -0.977V 則輸出功率為 100W。


量測 EXT ALC 電壓與 OUTPUT POWER 的關係

    要輸入 EXT ALC 電壓相當簡單,只要一個 9V 電池和可變電阻就可以搞定。可變電阻最好用 25 轉的精密可變電阻才方便調整。方法如下: 簡單的分壓器

  1. 將電路如圖一所示連接,以數字型三用電表量測 A 點與 GND 間的電壓(EXT ALC 電壓),調整 VR 使 EXT ALC 電壓為 -3.5V 然後再連接到收發機的 EXT ALC 端子上。

  2. 將功率表,天線連接到收發機,收發機的功率鈕轉到最大位置,然後切到 CW Mode 按下電鍵發射,這時候功率表應該量不到任何功率。

  3. 將駐波比表切到 CAL 檔,CAL 旋鈕轉到最大,調整 VR 使 EXT ALC 電壓變小,當觀察到指針開始擺動,將電壓記錄下來 (姑且將功率當作是 1mW 吧!)。

  4. 將駐波比表切回功率檔,繼續轉動 VR,依序記錄 100mW, 200mW... 1W, 2W... 10W, 20W... 100W 時的 EXT ALC 電壓。

    由於我使用的是 Diamond SX-600 的駐波比表,所以最小功率可以量測至 100mW。表一是 IC-736 和 IC-728 的 EXT ALC 電壓與輸出功率的關係,供各位參考。

POWER IC-736 IC-728 POWER IC-736 IC-728
0 W -1.300 -1.300 4 W -1.114 -1.100
0.1 W -1.208 -1.196 5 W -1.105 -1.091
0.2 W -1.196 -1.081 10 W -1.086 -1.067
0.3 W -1.187 -1.173 20 W -1.055 -
0.4 W -1.180 -1.163 30 W -1.036 -
0.5 W -1.177 -1.157 40 W -1.022 -
1 W -1.160 -1.140 50 W -1.014 -0.983
2 W -1.137 -1.120 100 W -0.977 -0.916
3 W -1.123 -1.108      
表一:IC-736,IC728 的EXT ALC 電壓與功率的關係



建構實用的電路

    圖一的分壓器雖然簡單,但日常使用上並不方便,只適合量測 EXT ALC 電壓與功率的關係。實際上我們想做的是

  1. 用一般一轉的可變電阻調整某一特定範圍的功率,例如 0 ~ 5W 或 0 ~ 10W。標定好可變電阻的位置後就不需要隨時用功率表監測電壓。不過我個人較喜歡用波段開關切換固定的功率,因為操作相當方便(不需要對刻度)及精確(不會有可變電阻接觸不良的問題)。
  2. 使用電池則電壓將逐日降低,造成功率升高,所以要從收發機偷取穩定的電源來使用。

    一般的收發機機背有一到兩個 ACC 插座供數據機等週邊設備使用,另外還有一個插座供外接的 Antenna Auto Tuner 使用,這些插座均有提供 +13.8V 或其他電壓。以 IC-736 而言,我選用 ACC 2,因為在同一個插座內有 EXT ALC 及提供 +13.8V,甚為方便。請參考圖二。


電源處理

    由於 EXT ALC 是一個負電壓輸入埠,所以將偷來的電源用 ICL 7660S 這個專司電壓轉換的 IC 轉換為負電壓後由第 5 腳輸出。但是 ICL 7660S 的輸入電壓不可以高於 12V ,於是利用穩壓 IC 7805 將電壓穩定為 5V。10 μ F 電容器的極性注意不要接錯,否則 ICL 7660S 無法正常工作。詳細電路參考圖二 (A)


分壓器設定

    參考圖二 (B),如果您要用一轉的可變電阻 (VR2) 來控制功率,那就要先決定想要控制的功率範圍,例如 100mW 到 5W。也就是說

實用的分壓器電路

D 與 GND 之間電壓差為 VDG = 1.105 V
C 與 D 之間電壓差為 VCD = -1.105-(-1.208)= 0.103 V
B 與 C 之間電壓差為 VBC = -1.208-(-6)= 4.792 V
因為 VR1,VR2,VR3 串聯則流經其上的電流相同,
則 I= V/R
I = VDG/VR3 = VCD/VR2 = VBC/VR1
若 VR2 = 100Ω
I = 1.105/VR3 = 0.103/100 = 4.792/VR1
VR1 = 1073Ω VR3= 4652Ω

    所以將 VR1,VR3 調整成以上的數值焊接到電路板即可。然後接上收發機依照實際發射功率將 VR2 的位置標定在面板上即可。至此大功告成。如果您要用波段開關來切換功率,那就多買幾個精密可變電阻依序設定好功率就可以了,參考圖二 (C)。


實際通信經驗

    自今年二月起用了這個小電路以來,即沉浸在 QRPp 通信的樂趣中,表二及表三為一個簡單的統計,因為我只有 7MHz, 14MHz, 21MHz 的天線而且不是用 QRP 主動呼叫 CQ,若有 18MHZ 及 28MHz 的天線相信還可以有更多的 QRP QSO。由此可以看出因為頻率愈高 QRN 愈小所以 QRP 較容易成功。從 QSO 的國家來看,JA 電台仍然較多,但偶爾出現的澳洲、大洋洲及歐陸電台證明 QRP 也可以通聯 DX。況且目前是傳播狀況的低潮,而我的天線僅是”五線譜 Diople ”,對各位 OM 來說,QRP 一定還有更大的發揮空間。

  7 MHz 14 MHz 21 MHz 合計
QRO 65 71 58 194
3.00 W 0 14 9 23
1.00 W 1 2 0 3
0.50 W 2 6 19 27
0.25 W 3 0 4 7
0.10 W 1 1 11 13
0.05 W 1 0 0 1
合計 73 94 101 268
表二:頻段、功率與通聯電台數量
( Feb.,1996 - May,1996 )

PREFIX QSO數
JA 共 49 次
BV 共 10 次
VK 共 3 次
DU,KH0 各 2 次
BY,HL,3W,P29, UA9,UN,EA,KH2 各 1 次
合計 13 國 共 74 次
表三:QRP 通聯國家與 QSO 次數
( Feb.,1996 - May,1996 )

    以個人淺薄的經驗發現,假定對方發射功率為 100W,在 21 MHz 只要是收對方 S9,用 250mW 就可以通聯,S7 用 500mW,只要傳播夠穩定,收對方 S7 以上都有可能用 100mW 達成通聯。14 MHz QRN 雖然較大,但在日出時對 JA 特好,日落時分通 DX 亦大有可為。7 MHz QRP 最佳的通信時間在白天,而上午的時候 QRN 並不嚴重,來自鄰近國家的 QRM 也相當少,雖然傳播相當不穩定,但是只要把握住機會,島內的 QRP 通信並不困難。


結語

    在 7060KHz 上常聽到以下的對話 A: 我現在收你 59 加 20 個 dB,信號相當漂亮,Over。
B: 剛剛是 100W,現在怎麼樣?現在 200W。
A: 現在是 59 加 40 個 dB,有龜果然不一樣。
B: 這個 200W 的龜是.......

    理論上計算,100W 與 200W 只相差 3dB,若傳播狀況不變則得要發射 10KW 才會差 20dB,所以前後兩次信號報告 20dB 的差距其實是傳播狀況在攪鬼,在在說明不管功率多麼大也抵不過老天爺的 QSB,如果有好的傳播狀況就不要辜負老天爺一番心意,趕緊 QRP 吧!

    衷心的企盼在不久的將來有更多 BV 加入 QRP 的行列,有空大伙兒來比小,P 一下。 END

註 1:習慣上,若 SSB 的發射功率低於 10W,CW 的發射功率低於 5W 就稱為 QRP,若低於一瓦更可稱為 QRPp。

註 2:龜者,功率放大器之俗稱。千年龜,意指 KW 級放大器。語出何處已不可考。

註 3:參考 Nelson's Corner, Page 44, CQ TAIWAN, #36 January 1996



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