Выбор частот для QRP CW трансивера

Для работы "из поля" многие радиолюбители пробуют изготавливать самодельные QRP трансиверы, причины разные, например нежелание испортить внешними природными воздействиями фирменный аппарат или необходимость уменьшить вес оборудования.

Так или иначе подобные аппараты редко бывают много диапазонными и очень часто на кварцованные частоты. Какой же диапазон оптимальнее всего выбрать для подобной конструкции ? Попробуем логически разобраться ;)

Диапазонов для радиолюбителей выделено предостаточно,но в основном интерес представляют 80-40-30-20м. Наблюдение показало весьма различную активность телеграфистов на разных диапазонах.

 

20м очень популярный диапазон, сигналов мощных станций столько что изготавливать походный трансивер  без синтезатора имеет смысл только на QRP частоту 14,060. Днём слышно много дальних станций, к вечеру прохождение пропадает, а местные сигналы попадают в мертвую зону. Телеграфные сигналы передаются с высокой скоростью, не очень удобный диапазон для начинающих.

30м интересный диапазон  с большим количеством телеграфных сигналов. Раздобыть кварц на QRP частоту 10.116 будет некоторая сложность.

40м диапазон интересен  неплохой работой вечером, но и днём имеется прохождение. Относительно ближние станции  также не попадают в мёртвую зону. Кроме того  диапазон популяризируется благодаря китайским наборам CW трансиверов вызывные частоты 7,023 и 7,030. На этих частотах есть вероятность услышать медленную телеграфную азбуку начинающих операторов. Антенны имеют удобную длину 20м

80м  В настоящее время телеграфисты на удивление очень не частые гости на этом диапазоне, обычно в телеграфном участке вечером наблюдается не более 2..3 хорошо слышимых станций. В основном сейчас это "картофелеводческий" диапазон (выше 3,600) для любителей поболтать на местных дистанциях. Две интересные частоты для легко доступных кварцев  3,579  и 3,682 Мгц большей частью используются для цифровых режимов связи, маловероятно что там будут дежурить любители телеграфа. Необходимость натягивать в поле диполь или наклонный луч длинной 40м также сильно убавляет количество желающих поработать на этом диапазоне.

Из всего вышесказанного  для кварцованных несложных трансиверов имеет смысл выбирать диапазон 20м (днём) или 40м(к вечеру).

 

Upconvertor for RTL-SDR

Конвертер собран по схеме диодного кольцевого смесителя. Частота генератора выбрана 40мгц,  преобразованные сигналы 2..30МГц попадают в диапазон 42..70Мгц. С таким генератором зеркальный канал Rtl-SDR  попадает на частоты  82..110МГц, что может стать проблемой для некоторых КВ диапазонов.  Например 7Мгц будет приниматься на частоте 47Мгц и зеркальный канал получится 47+40 = 87Мгц; 14мгц соответственно 54 и 94Мгц. Если в вашей местности на этих частотах работают мощные FM радиостанции то придётся подобрать другие частоты для гетеродина. Схема гетеродина позволяет запускать кварцы на гармониках, в зависимости от настройки контура в коллекторе транзистора, конденсатор 5пф между Э-К, для высоких частот генерации может не понадобится. При  большой величине этого конденсатора гетеродин запустится на низкочастотных гармониках кварца. Диоды перед  установкой будет нелишним проверить на исправность прозвонкой, заодно и проверим их одинаковость в целом подбора здесь не требуется.

Печатная плата сделана резаком на первом попавшемся куске фольгированного стеклотекстолита. Катушки входного  ФНЧ бескаркасные 0.58мкГ (9витков, диаметр каркаса 10мм), в контуре гетеродина добавлен ферритовый сердечник (3мм). При подключении  антенны сразу к смесителю без использования ФНЧ ухудшает согласование, и уровень сигналов заметно падает.  Трансформаторы намотаны  сложенным и свитым  втрое проводом, количество витков не критично,  для входного трансформатора  желательно побольше витков (12..15), для выходного можно заполнить  сердечник наполовину(8..10). Кольца подходят любые не сильно большие, с магнитной проницаемостью  1000 .. 50  конкретная величина не важна. Трансформаторы нужно закрепить _не_ вплотную на плату к фольге, удобнее всего использовать термоклей. Фильтр пробка на выходе конвертера поможет уменьшить величину сигнала гетеродина, и согласовать выход низкоомного смесителя с кабелем 75ом.

В настройках SDR программы  указываем  частоту гетеродина конвертера, и получаем удобный отсчёт частоты, необязательно искать кварцевые резонаторы с "круглыми" частотам. Конвертер  не сильно снижает чувствительность  основного приёмника, при  касании отвёрткой антенного входа уже можно услышать мощные сигналы радиолюбителей.  1

 

Установка RTL-SDR

 

Программа приёмника

sudo apt-get install gqrx-sdr

После установки нужно отключить DVB драйвера от RTL приёмника 

rtl_test -t
Found 1 device(s):
Using device 0: Generic RTL2832U OEM
usb_open error -3
Please fix the device permissions, e.g. by installing the udev rules file rtl-sdr.rules
Failed to open rtlsdr device #0.

Определим ид нашего USB устройства 

sudo lsusb
Bus 001 Device 002: ID 8087:8000 Intel Corp.
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 002 Device 003: ID 062a:4101 MosArt Semiconductor Corp. Wireless Keyboard/Mouse
Bus 002 Device 005: ID 0bda:2838 Realtek Semiconductor Corp. RTL2838 DVB-T
Bus 002 Device 002: ID 0a12:0001 Cambridge Silicon Radio, Ltd Bluetooth Dongle (HCI mode)
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Настраиваем права доступа
# sudo nano /etc/udev/rules.d/rtl-sdr.rules

Добавляем в файл ниже следующую строчку:
SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="0bda", ATTRS{idProduct}=="2838", MODE:="0666"

Важно в выше приведённой строчке указать правильно ID приёмника.

Перезагружаем компьютер ...

VXO на одном кварцевом резонаторе

В схемах самоделок связных радио конструкций (Pixi) иногда используются перестраиваемые кварцевые генераторы с затягиванием частоты переменой емкостью (варикапом). В простой схеме кварцевый генератор чаще всего не перестраивается больше 2..5кгц, для увеличения интервала перестройки  добавляют 2..3 кварца параллельно, и в некоторых конструкциях кроме конденсатора перестройки добавляют индуктивность смещающую резонансные частоты кварца. В любом случае интервал перестройки для частот около 7..10МГц не превышает 5..10кгц, что конечно "маловато будет".

Тем не менее есть известные варианты включения  кварцевого резонатора в схему с несколькими индуктивностями что позволяет расширить интервал перестройки до 30..60кгц. Одна из таких схем была напечатана в журнале Радио  1972г №10 стр 18. Попробуем испытать её работоспособность, катушки  используем  готовые из ряда стандартных  малогабаритных дросселей.

Генератор  собран по схеме емкостной трехточки, кварцевый резонатор будем подключать в цепь базы транзистора.

Испытания схемы показали  хорошие результаты, действительно обеспечивается  заявленный диапазон перестройки с использованием всего одного кварцевого резонатора.

Радиостанция Лавина, перестройка на 40м

Радиостанция Лавина разработанная ДОСААФ , использовалась для соревнований по многоборью. В конструкции имеются два диапазона 160 и 80м.
 

Выходной каскад предназначен для работы со штыревой малогабаритной 1..2м антенной. Схема согласования  может быть представлена как  удлиняющая катушка или параллельный  контур (антенна Фукса). В резонанс цепь настраивается изменением индуктивности катушки,  для этого используется  ферровариометр с пределами перестройки 20..80uH (микроГенри)

Напряжение  на антенне может доходить до 100..120в в зависимости от напряжения питания радиостанции. Мощность  радиостанции около 50..100мВт. Попытки увеличить мощность с выходного каскада повышением амплитуды сигнала в базу транзистора оказались бесполезны. Ниже схема дополнения к предварительному каскаду, работает устойчиво, но  на результат выходной мощности передатчика никак не влияет.

Из особенностей конструкции первой версии Лавины (без буквы М), следует отметить применение отечественных микросхем  не имеющих  полного аналога в импортных комплектующих. Для калибратора   155ИЕ1 (из 500кГц -> 50кГц) и выходной усилитель звука  собран на микросхеме К237УН2.

Конкретно  этот  экземпляр  радиостанции имел неисправность выходного транзистора усилителя ВЧ (кт626 pnp) и испорченную комплиментарную пару на выходе усилителя звука (показано на фото выше).

 

Перестройка диапазона 160м на 40м

В настоящее время диапазон 160м практически пустой, станции появляются на диапазоне очень редко,  если радиостанцию не  планируется использовать в соревнованиях по многоборью то есть смысл перестроить диапазон на более популярный. 

В конструкции установлен ЭМФ с маркировкой 500-3,1С, центральная    частота пропускания фильтра 500кГц, а опорного генератора приёмника 498,9..498,5кгц.   Во время передачи включается дополнительный генератор на 500кгц.  Частота ГПД  в обоих диапазонах выше частоты сигнала  2,33 ..2,43 (160м)  4,0..4,15(80м). Таким образом радиостанция инвертирует боковую полосу сигнала с нижней на верхнюю в тракте ПЧ и при приёме  телеграфного сигнала  с тоном около 1..1,5кГц, при передаче  автоматически обеспечивается ответ примерно на  частоте корреспондента.

Для перестройки на диапазон 40м нужно чтобы  ГПД работал на частотах 7,5...7,65МГц тогда телеграфные сигналы будут попадать в нужные частоты пропускания фильтра ПЧ.

Потребуется перемотать катушку  ГПД с 15uH до 4..5uH  и поменять растягивающие конденсаторы.

Оригинальную катушку было решено  не портить, а напечатать новый каркас на 3D принтере, для требуемой индуктивности нужно намотать 10..12витков провода ПЭЛШО. Растягивающий конденсатор поменян с 82пф на 22пф. Параллельный  конденсатор уменьшен до 100..120пф. Окончательная укладка в границы диапазона производится  сердечником контура и подстроечными конденсаторами. Старые конденсаторы ГПД отложены в "зип" радиостанции ;)

Перестройка ДПФ

Катушки ДПФ в радиостанции залиты эпоксидной смолой, разобрать и перемотать их крайне затруднительно. Диапазон 40м вводится в радиостанцию как обзорный, передавать  на нем не планируется, поэтому было принято решение не нарушать аутентичность и смирится с тем что ДПФ будет иметь очень посредственные параметры.

  

Для  указанной индуктивности  катушек ДПФ на диапазоне 40м потребуется емкость около 25пф, в реальности получилось 12..15пф. На фото удалённые зелёные(КМ) конденсаторы (330пф) и добавленные КТ (12пф). Полоса пропускания полученного фильтра 6,8..7,3МГц  подавление сигнала за полосой пропускания раз 10 не больше ;)

Доработка входной цепи

Ферровариометр  для диапазона 40м имеет слишком большую индуктивность, поэтому нужно намотать на катушку вариометра дополнительную обмотку.  На каркасе есть 5 секций дополнительная обмотка была намотана поверх уже имеющейся 1+2+3+3+3 витков. Меньше всего витков в первой секции по движению сердечника, для получения минимальной индуктивости.

Нумерация контактов оставлена как на заводской схеме. Переключатель диапазонов коммутирует обмотки вариометра. Эффективность настройки короткой антенны в резонанс для 40м получилась хуже чем для 80м диапазона, но высокая чувствительность  приёмника позволяет с этим мириться.

Выводы

После всех доработок получился неплохой приёмник на 40м и 80м  для  использования с короткими и средними антеннами. Доработка сделана с минимальными вмешательствами в схему и при желании диапазон 160м может быть легко возвращён обратно, но скорее всего этого уже не понадобится.

Быстрое определение и настройка Z-offset для BLTouch

После установки BLTouch на ваш 3D принтер возникает необходимость указать принтеру смещение точки срабатывания датчика относительно уровня сопла. Задача  простая, но часто вызывает некоторые сложности у начинающих.

В большинстве инструкций и видео предлагается использовать бумажку и  подключение принтера к компьютеру с помощью кабеля, и далее через консоль с помощью G-code команд определить необходимую величину смещения.

Или ещё вариант настройки 

Этот метод  требует  возможности подтащить\расположить принтер и компьютер рядом что часто бывает  очень неудобно.

В тоже время в большинстве марлин совместимых контроллеров 3Д принтеров есть весь необходимый функционал. Предварительно делаем подготовительные настройки.

• Печатаем  кронштейн для размещения датчика на голове принтера
• Шток датчика должен срабатывать на касание стола раньше чем сопло коснётся стола. После срабатывания шток должен быть дальше от поверхности стола чем сопло, чтобы при печати не задевать деталь.
   
• После настройки программной части(см видео) можно приступать к механической части.
   
• Отключить питание принтера и вручную вращая винт Z,  подвести сопло к поверхности стола в центре. Перемещая каретку вручную выровнять предварительно стол с помощью бумажки      

Дальше начинается самое интересное, в меню выбрать Bed leveling. В процессе прохождения по точкам на главном экране  меню принтера (Info) получится ряд вида Z: 3.91 , 4.03, 4.01, 3.89, 3.91, 3.95, 4.01, 4.02 , 3.89 Подкручиваем  регулировки стола для минимизации разницы показаний, на этом пункте мы уже настроили стол  точнее чем просто бумажкой ;)

Запускаем пункт меню Home Z, после отработки печатающая голова остановится на некотором уровне от стола и на экране будет обозначена координата Z - обычно это 5 или 10мм над нулём стола. 

Выбираем подходящее сверло с целым размером в 5.00мм или 7.00мм неважно. Оно должно без затирания проходить между соплом и поверхностью стола, с целым размером проще пересчитывать смещение.

Переходим в меню движение по осям Z,  сдвигаем  голову вниз так чтобы между столом и соплом проходил наш  калибр(сверло), без просветов но и без затираний. Например, cопло в координатах Z=0 на глаз остановилось в 0,4..0,7 мм от стола, и ниже не опускается, срабатывает защита по координатам, чтобы не раздавить стол. Защиту можно отключить перепрошив контроллер, но нам нужно всё сделать просто и быстро ;)  Смещая сопло по координате Z из меню добились прохождения сверла 5мм, на экране при этом Z = 4.6. Путём несложных  вычислений   Z-offset = 0.4 мм. Заходим в меню Motion - Control - Z offset, вводим "- 00.42", и сохраняем значение смещения в епром.

Всё, смещение по оси Z настроено: нам не понадобилось отключать защиту от движения "ниже ноля", и ненужно подключать принтер к компьютеру.








   

Телеграфные трансиверы с Aliexpress

Каждый радиолюбитель рано или поздно пожелает завести в хозяйстве трансивер. В магазинах или через  интернет приобрести трансивер сейчас очень несложно. Единственная трудность победить собственную "жабу" и выделить из бюджета необходимую сумму: 25..60тр на солидную технику от крупных фирм или 15..20тр на китайские трансиверы от менее известных производителей. Суммы не космические, однако всё-таки радиолюбительство это занятие не серьёзное - игрушки для развлечения взрослых дядек и потому возникает желание поискать альтернативы. Например трансивер 70х годов (от 2..3тр неисправный)  или самоделка.

Вариант с трансивером можно рекомендовать только радиолюбителям с опытом и при наличии приборов:  измеритель АЧХ, генератор ВЧ, осциллограф (с полосой не менее 10МГц) и прочие приборы вроде мультиметра. Изготовление самоделки по классической схемотехнике (супергетеродин/кварцевые фильтры)  потребует такого же набора приборов и  очень трудозатратно.


Что-же делать ? 
Очень просто, поискать готовые конструкторы от  азиатских друзей. Это будут только трансиверы/приёмники прямого преобразования. Достаточны ли параметры  таких  конструкторов для проведения связей ?  Чтобы это узнать были приобретены два конструктора в самой недорогой ценовой категории, собраны и испытаны в полевых условиях вдали от помех.


Pixi 7020кгц, цена 120..150р

Выходная мощность  составила около 400мвт.  Приёмник   требует питания  от аккумуляторов иначе прослушивается неприятный фон  переменного тока. С полноразмерной  антенной (диполь на 40м) приёмник уверено принимает сигналы 40..100Вт станций  на дистанции 500км.  В схеме приёмника отсутствует НЧ фильтр, слышно одновременно сразу несколько станций.

При всей  простоте конструкции это больше заготовка для опытов: маячок, местная связь (10..50км). Использовать как полноценный  трансивер  не получится. Позволю себе ссылку на ещё одно исследование этой поделки http://lavrinenkov.blogspot.com/2016/09/pixie.html



Forty9er, цена 400р + 100р доставка

На али есть несколько подобных этой конструкций с различной ценой.  Они отличаются  конструктивом, наличием/отсутствием  электронного ключа, разъёмами  и тп. Схемотехника приёмника одинаковая: 612 - ФНЧ - 386.

Мощность передатчика  около 2Вт, на выходе П фильтр. На входе приёмника стоит примитивный кварцевый фильтр. При всей его пустяковости он всё-таки обеспечивает  подавление  верхней боковой полосы примерно в 10..15раз. На входе  УНЧ  стоит фильтр НЧ c индуктивностью 100мГ (мили). Устройство может быть запитано от трансформаторного блока питания и фон переменного тока сильно не мешает.

Самоделка сравнивалась по приему с FT817, G1M и UW3DI, практически всё что было слышно на "взрослые" трансиверы слышно на эту поделку. Да, приём идёт с широкой полосой на слух примерно 3..4кгц, но это не мешает слуховому приёму одного корреспондента. Конечно трансивер однозначно не для  работы в пайлапе, однако это удивительно сбалансированная конструкция, с хорошими параметрами ! Устройство можно рекомендовать к использованию, и добавлению  некоторых несложных модификаций:  резистор расстройки приема на  панели управления,  переключатель  кварцев 7мгц/3.5мгц.

Очень простой способ переделки КВ приёмника для приёма CW / SSB

Попался мне в руки старый китайский приёмник с цифровой шкалой. Приёмник с большим динамиком хорошо ловит УКВ, а на всех "12bands" кроме китайцев ничего не принимает. Так как аппарат никакой ценности не представляет было придумано его немножко улучшить на предмет приёма радиолюбителей CW/SSB.

При изучении схемы было обнаружено отсутствие на входе  приёмника каких либо фильтров/контуров. Приёмник принимает сразу обе зеркальных полосы: в два раза больше станций и шумного шума :D

Поэтому типовой способ улучшения приёмника с использованием телеграфного гетеродина, теряет какой либо смысл. Сам приёмник построен на одной  микросхеме и можно попробовать сделать на нём простейший приёмник ППП, примерно как в популярной конструкции на 174ХА2. Переделка сводится к перебросу сигнала НЧ(звука) с выхода смесителя через НЧ  фильтр мимо керамического фильтра ПЧ.  При замыкании переключателя, конденсатор  C1 шунтирует частоты ПЧ на общий провод - больше не будет помех от АМ детектирования. Дроссель (ДР)  работает как фильтр НЧ и при работе в режиме АМ отделяет конденсаторы  C1 и C2 от входа УПЧ.

После переделки частота приёма не будет соответствовать показаниям цифровой шкалы. Проще всего определить нужные показания использовав простейший кварцевый пробник, затем вычислив возможные частоты работы гетеродина найти сигнал генератора на них.

В моем случае получились такие варианты, ПЧ отмеченное в шкале 455КГц, само значение гетеродина зависит от выбранного положения переключателя диапазонов.

Кварц        Цифры на шкале
3.579   ->   4.020
4.000   ->   3.550
4.433   ->   3.983
12.000 ->  11.550
14.000 ->  13.540

вторая гармоника 3.579  тоже принимается
7.158   ->  6.703

В целом получили возможность принимать CW/SSB сигнал на радиолюбительских диапазонах 80,40,20 метров. Вернерное устройство позволяет настраиваться на  телеграфные сигналы, для  хорошего приёма SSB стабильность гетеродина/вернера недостаточна. Шум  приёмника в таком режиме детектирования сильно уменьшился, но всё равно побочные каналы приёма никуда не делись ;)

Необходимые для переделки четыре детали: два конденсатора, дроссель  и переключатель желательно закрепить поближе к микросхеме. В моём  экземпляре приёмника для переключателя режимов  был использован имевшийся переключатель тембра.