Самодельная КВ-радиостанция с АЗИ: опыт проектирования и сборки

Тактико-технические требования и концепция

Радиостанция проектировалась для надёжной связи мобильной группы с базой в условиях сильнопересечённого рельефа (сопки высотой до 300 м с густым лесом и межгорные долины шириной 5–10 км). В таких условиях классическая УКВ-связь неэффективна, поэтому ставка сделана на отражение сигнала от ионосферы при использовании антенн зенитного излучения (АЗИ) в диапазоне от 1,5 до 8 МГц.

Основной упор при проектировании сделан на ремонтопригодность в полевых условиях, простоту сборки без специализированных приборов и возможность долговременной работы при температурах до -40 °C. Для исключения трудоёмкой настройки и поиска дефицитных кварцевых фильтров или ЭМФ был выбран принцип прямого преобразования с DSB-модуляцией. Связь в DSB совместима со стандартными станциями военного и любительского парка, работающими как в USB, так и в LSB.

Архитектура трактов приёма и передачи

Конструкция радиостанции разделена на функциональные блоки без использования сложных реверсивных цепей

• Приёмный тракт: включает смеситель на встречно-параллельных диодах (по схеме Полякова), работающий на половинной частоте гетеродина

. Фильтр основной селекции выполнен на индуктивности магнитофонной головки (по схеме Беленецкого), что даёт затухание свыше 40 дБ на октаву выше частоты 2,7 кГц. Усиление звукового тракта распределено между малошумящим каскадом на BC549 (+40 дБ), промежуточным каскадом на LM386 (+35 дБ) и оконечным УНЧ на микросхеме TDA2003 (+40 дБ).

• Модулятор и формирование сигнала: тракт передачи построен по раздельной схеме

, что минимизирует паразитные связи и упрощает отладку каскадов.

• Синтезатор частот: для стабильности и гибкости применён модуль цифрового синтезатора на микросхеме AD9850 под управлением контроллера ATMega-8

. Управление рассчитано на 4 фиксированных сезонных канала (зима день/ночь, лето день/ночь) с возможностью перепрошивки частот по интерфейсу RS-232

Выходной каскад усилителя мощности

Оконечный усилитель мощности выполнен в виде отдельного модуля

. На начальном этапе эксперименты велись с полевыми транзисторами IRF510, однако из-за сильного технологического разброса параметров между экземплярами автор остановился на двухтактном каскаде на биполярных транзисторах 2SC2078

В каскаде реализована схема термокомпенсации смещения. Ток покоя составляет 0,21–0,23 А. При напряжении питания +12 В усилитель отдаёт на 50-омном эквиваленте от 1 до 3 Вт средней мощности (до 4–5 Вт в пике), что полностью укладывается в требования для работы через АЗИ на заданные дистанции. Согласующие и межкаскадные трансформаторы намотаны на ферритовых трубках от кабелей мониторов (VGA/DVI) с типоразмерами 15х14х7 мм и 28х18х9 мм

Конструктив и компоновка корпуса

Корпус радиостанции размерами 185х130х65 мм согнут из листовой оцинкованной стали толщиной 0,8 мм

. Внутреннее пространство разделено продольной металлической перегородкой, выполняющей роль экрана и ребра жёсткости

Монтаж выполнен проводным способом на отдельных платах с крупными дорожками (шириной 1,5–2 мм) и массивными контактными площадками, рассчитанными на ремонт обычным 40-ваттным паяльником. Разводка общего провода выполнена строгой «звездой» во избежание образования земляных петель. На переднюю панель выведены регулятор громкости, кнопки переключения каналов со светодиодной индикацией, разъём гарнитуры, тангента и порт связи с ПК

Параметры энергопотребления и полевые тесты

Аппарат рассчитан на питание от источников постоянного тока с напряжением 12 В (допустимый диапазон от +9...10 В до аварийных +24 В). В режиме приёма потребление тока составляет порядка 0,35–0,4 А (основная часть расходуется синтезатором и УНЧ). На передаче ток возрастает до 0,9–1,5 А в зависимости от уровня модуляции голосом. При использовании сборки из 10 никель-кадмиевых элементов AA ёмкостью 900 мА·ч ориентировочное время работы составляет около 1,5 часов при цикле приём/передача 3 к 1. Для полноценной автономности оптимально применять аккумуляторы ёмкостью 5–7 А·ч.

Тестирование собранного образца показало уверенную чувствительность со входа: на частоте 7 МГц она составила порядка 10 мкВ, а на 1 МГц достигает 1 мкВ. При проверке радиостанции на эквивалент нагрузки установлена разборчивая двусторонняя связь с промышленным трансивером ICOM IC-726S в режимах USB и LSB.