Datel ETX1
Úvod
DATEL ETX1 je jednoduchý QRP vysílač určený pro provoz CW v pásmu 80m, po úpravách laděných
obvodů je možné jej použít i na dalších pásmech. Podobný typ vysílače pracuje i v majáku OK0EU.
Vysílač má koncový stupeň ve třídě E, což přináší oproti klasickým zapojením některé zajímavé
výhody, jako jsou např.:
- vysoká účinnost (přes 80%)
- nízké napájecí napětí výhodné pro provoz z akumulátorů,
QRP výkonu 5W lze dosáhnout již při napětí menším než 9V
- jednoduchost, k dosažení výkonu až několika desítek W stačí
jediný tranzistor buzený logickými hradly
- snadná regulace výstupního výkonu jen změnou napájecího napětí
- odolnost proti přetížení koncového tranzistoru při odpojení antény
K nevýhodám patří:
- složitější výstupní obvody a jejich pracnější nastavení,
při špatném naladění může být zdrojem rušení
- nastavení výstupních obvodů je úzkopásmové s šířkou pásma 1 - 3% pracovního kmitočtu
- nelinearita pro modulace amplitudového typu, vhodný jen pro provoz CW, popř. FM
Popis zapojení
Napětí ze zdroje se přivádí přes pojistku F1 na ochrannou diodu D1a na tranzistor T1,
který spíná napájecí napětí pro koncový stupeň.Tvar značky se dá nastavit změnou časové
konstanty součástek v hradle T2 (R1,R3,C7). Podobně součástky v hradle T3 určují zpoždění
odpadu relé Re1, které přepíná anténu z konektoru pro externí přijímač (K2) na výstup
koncového stupně. Relé je možné nahradit ručním mechanickým přepínačem, dá se tak ušetřit,
za cenu menšího komfortu při provozu, až 1W příkonu, což se může hodit zejména při napájení
z chemických zdrojů. Stabilizátor IC1 vytváří napájecí napětí pro budič a oscilátor
s hradly IC2. Vhodné jsou levné obvody typu 74HC00 nebo rychlejší 74AC00. Pro jejich
napájení se používá napětí 6V, které vyžaduje výstupní výkonový FET pro dosažení malého
odporu v sepnutém stavu. Pro získání ještě vyšší účinnosti se může napájecí napětí budiče
dále zvýšit, maximální dovolené napětí podle katalogu je 7V, i když některé typy obvodů
(např. 54HC00) pracují spolehlivě i při 8V. Hradlo IC2A je možno použít v několika funkcích.
Při rozpojených spojkách JP5 a JP6 pracuje jako tvarovač vnějšího signálu přiváděného na JP4.
Úroveň vstupního signálu by měla být alespoň 2V šš. Vstup má vysokou impedanci, bez připojení
signálu může tvarovač zakmitávat. Zapojením spojek JP5 a JP6 bude hradlo IC2A pracovat
jako oscilátor, jehož kmitočet je určen L6 a k ní připojenými kapacitami. Svorky JP4 v tomto
případě slouží pro vyvedení signálu oscilátoru pro směšovač přijímače nebo pro čítač,
hodnota C22 se v tomto případě může zmenšit podle připojeného zařízení až na několik pF.
Oscilátor je možné rozlaďovat pomocí varikapů D5 a D6, napětí na nich se řídí potenciometrem
připojeným na svorky JP7. Při provozu pouze na jednom kmitočtu se může místo cívky L6
zapojit krystal. Propojky JP2 určují zda tvarovač nebo oscilátor budou pracovat trvale
nebo v závislosti na klíčování T3. Trvalý chod oscilátoru bez zaklíčování se může použít
např. pro naladění vysílače do nulového zázněje protistanice, v tom případě je vhodné
vyvést signály z JP2 na samostatný přepínač. Hradla IC2B, IC2C a IC2D pracují paralelně
a budí obdélníkovým signálem koncový zesilovač s výkonovým tranzistorem MOS FET,
který spíná na zem pracovní tlumivku L1. Odpor R6 je použit jako ochrana proti trvalému
sepnutí tranzistoru pokud nějakou chybou zůstane výstup IC2A stále v log.0. Střídavý signál
na L1 obsahuje množství harmonických kmitočtů sahajících až do VKV pásma , z nichž
zejména 2 až 4 harmonický kmitočet mají značnou intenzitu (potlačení jen -10 až -16dB
proti základnímu kmitočtu). Výstupní filtrační obvody tvoří paralelní laděný obvod
na 2. harmonickém kmitočtu zapojený v sérii a za ním paralelní laděný obvod na základním
kmitočtu s vazebním vinutím následovaný výstupní dolní propustí s rejekcí na 3. harmonickém
kmitočtu. Pokud jsou obvody správně naladěny zajistí potlačení nežádoucích kmitočtů o více
než 60db proti základnímu kmitočtu při zachování vysoké účinnosti. Zkrat ani odpojení
antény nemají za následek výšení proudu koncovým tranzistorem, práce do nepřizpůsobené
antény však zhorší potlačení některých harmonických kmitočtů a sníží též účinnost.
Poznámky ke stavbě
Jednostranný plošný spoj má rozměry 95 x 89mm a obsahuje 4 drátové propojky. Stavbu zařízení
je nejlépe začít osazením propojek, napájecích obvodů, stabilizátoru a obvodů pro klíčování.
Dále osadíme T3 a vyzkoušíme přepínání relé. Následně osadíme obvod pro budič (IC2)
a při rozpojených svorkách JP5 a JP6 vyzkoušíme jeho funkci s libovolným i NF signálem.
Na místě hradla koncového tranzistoru by měly být obdélníky s amplitudou 6V. Pokud budeme
chtít hradlo IC2A použít jako oscilátor, osadíme příslušné součástky včetně propojek
JP6 a JP7 a naladíme oscilátor pomocí čítače nebo přijímače do pásma. Stabilitu kmitočtu
oscilátoru ovlivňuje zejména provedení cívky L6 a je zde místo pro experimentování.
Vhodná je např. cívka navinutá na keramické tyčince a zalitá epoxidem, nebo cívka
navinutá na toroidním jádře T37-2, použití cívky typu FASTRON je pro její malou
stabilitu jen nouzovým řešením. Dalším krokem je navinutí zbývajících cívek a jejich
osazení společně s tranzistorem T4. Tlumivka L1 má zhruba 95 závitů lakovaným drátem
o průměru alespoň 0,4mm vinutým ve třech vrstvách na trn o průměru 4mm. Ostatní cívky
jsou na toroidních jádrech Amidon. Vinou se po celém obvodu jádra, vazební vinutí L5
zhruba do jedné poloviny jádra. Kondenzátory ve výstupních obvodech by měly být co
nejkvalitnější a na dostatečné napětí vzhledem k použitému výkonu. Nejvíce namáhané
součástky jsou v obvodech cívek L2 a L4, tam se mohou nekvalitní kondenzátory i cívky
na příliš malých jádrech zahřívat. Jako nejlepší kondenzátory se ukázaly staré typy
Tesla TK754 nebo 755 a též trimry WN70425. Pro pásma 7MHz a vyšší se jako L2 osvědčila
vzduchová samonosná cívka. Velikost indukčnosti L2 je zvolena tak, aby zesilovač dával
výstupní výkon zhruba 5W při napětí 12V, jejím zmenšením můžeme stejného výkonu dosáhnout
i při nižším napájecím napětí, za cenu mírného snížení účinnosti. Pro ladění výstupních
obvodů je potřeba zapojit na výstup zesilovače odporovou zátěž 50W. Na ní můžeme připojit
diodovou sondu nebo osciloskop a nastavit maximální amplitudu výstupního signálu. Pak
je třeba nastavit jednotlivé laděné obvody tak, aby obvod s L2 potlačoval 2. harmonickou
kmitočtu, obvod s L4 byl nastaven na maximum základního kmitočtu a nastavením C6 se
maximálně potlačila 3. harmonická kmitočtu. Naladění může být poměrně ostré, nejprve
je třeba zjistit, zda rozsah přeladění trimru je dostatečný a doplnit nebo změnit
kondenzátory v příslušných obvodech. Potlačení harmonických kmitočtů lze sledovat
např. vlnoměrem, přijímačem zapojeným přes útlumový článek či mírnou vazbu k zátěži
nebo nejlépe spektrálním analyzátorem. Hrubě se dá potlačení odhadnout též ze tvaru
výstupního signálu na osciloskopu, čím čistší signál, tím více se průběh blíží sinusovému.
Při pečlivém nastavení lze dosáhnout potlačení všech harmonických kmitočtů přes 60dB
a účinnosti kolem 80%. Výstupní výkon bude záviset na provedení cívek v laděných
obvodech a napájecím napětí. U zkušebního vzorku bylo dosaženo výkonu 2,1W při napájecím
napětí 8V, 3,5W při 10V a 5W při 12V. Dalším zvyšováním napájecího napětí se dá při
dostatečně dimenzovaných kondenzátorech výstupních obvodů dosáhnout i vyšších výkonů
(až 30W při 27V) bez znatelného zhoršení potlačení harmonických kmitočtů. Po změně
laděných obvodů je vysílač vhodný i pro pásma 160, 40 a 30m. Na vyšších pásmech je
už výstupní tranzistor pomalý, rychle klesá výkon i účinnost a na 28MHz tak lze získat
jen kolem 2W výstupního výkonu.
Seznam součástek
C1 100n TK783 nebo podobný
C2 100n TK783
C3 2G2 2200M/35V radiální 16x32mm
C4 100n TK783
C5 10n TK744
C6 40 CKT 3-40PF trimr
C7 M47/35V radiální nebo Ta kapka
C8 150 TK754
C9 100n TK783
C10 150 TK754
C11 22 TK754
C12 40 CKT 3-40PF trimr
C13 680 TK754
C14 56 TK754
C15 330 TK754
C16 330 TK754
C17 330 TK754
C18 330 TK754
C19 40 CKT 3-40PF trimr
C20 1n TK744
C21 100n TK783
C22 10n TK744
C23 560 TK754
C24 560 TK754
C25 100n TK783
C26 220 TK754
C27 47 TK754
C28 47 TK754
C29 220 TK754
C30 100n TK783
C31 33M/35V radiální
D1 1N5400 dioda
D2 BAT42 Schottky dioda
D3 BAT42 Schottky dioda
D4 1N4148 dioda
D5 BB112 BB112 nebo podobný typ, varikap
D6 BB112 BB112 nebo podobný typ, varikap
F1 FUSE 2A pojistkove pouzdro s pojistkou 2A
IC1 7806 stabilizator 6V TO220
IC2 74AC00N 74AC00N DIL14 (příp. typ 74HC00)
JP1 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP2 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP3 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP4 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP5 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP6 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
JP7 S1Gxx konektorové kolíky lámací, jumper
Re1 MZPA91 relé 5V, 1x přepínací kontakt (příp. typ Takamisawa JS-5-K)
K1 BNC-Z50RW BNC konektor do pl. spoju
K2 BNC-Z50RW BNC konektor do pl. spoju
L1 95 záv. 0,4mm CuL, vzduchová ve 3 vrstvách na prům. 4mm
L2 32 záv. 1,0mm CuL, na toroid T80-2
L3 18 záv. 0,8mm CuL, na toroid T50-2
L4 50 záv. 0,3mm CuL, na toroid T68-2
L5 vazební 25 záv. 0,3mm CuL na L4
L6 12uH na toroidu nebo axialni FASTRON, popř. xtal 3,5MHz
R1 33k RR 33K
R2 5k6 RR 5K6
R3 5K6 RR 5K6
R4 33k RR 33K
R5 5K6 RR 5K6
R6 1M RR 1M
R7 10k RR 10K
R8 2M2 RR 2M2
R9 100k RR 100K
T1 IRF9530 IRF9530 nebo podobný typ, TO-220, p-FET
T2 BSS92 BSS92 TO-92, p-FET (příp. typ BS250)
T3 BC177 BC177 nebo podobný typ, TO-18, tranzistor-pnp, příp. p-FET
T4 IRF510 IRF510 TO-220, n-FET (příp. typ IRF520)
Zpět na hlavní stránku |
