Блок управления радиостанцией МАЯК
Радиостанция "МАЯК" широко применяется в профессиональной радиосвязи на УКВ . Отличается высокой надежностью , неплохими техническими характеристиками и высокой стабильностью основных параметров . Чувствительность приемника составляет 0.4 мкв при соотношении сигнал/шум 12 дб . Однако , при правильной регулировке режимов работы каскадов УВЧ и некоторой подстройке спиральных резонаторов чувствительность легко увеличить до значения 0.2 мкв и выше . Селективность приемника по соседнему каналу определяется применением монолитного кварцевого фильтра . Система шумоподавления выполнена не по классическому принципу усиления и детектирования сигнала ПЧ , тем не менее обеспечивает приемлемое качество шумоподавления . Усилитель мощности передатчика содержит 4 каскада усиления , схему автоматической регулировки мощности , ФНЧ , переключатель прием/передача на pin диодах . С точки зрения надежности и защищенности схема выполнена довольно неплохо . Выходная мощность составляет 10 вт , однако примененная элементная база позволяет без переделки схемы получить выходную мощность более 50 вт . Основным частотно-задающим элементом радиостанции является синтезатор частот . Выполнен по однопетлевой схеме . Опорная частота выбрана 2.5 кгц , что позволяет получить шаг перестройки по диапазону 25 кгц . ГУН синтезатора работает на основной частоте , и , в зависимости от экземпляра , может перестраиваться в диапазоне 8-12 мгц . Стабильность частоты определяется термостабилизированным кварцевым резонатором . В целом , технические характеристики радиостанции отвечают требованиям , предъявляемым к любительским радиостанциям двухметрового диапазона . По селективности , помехозащищенности и общей надежности станция превосходит многие отечественные и импортные . Нужно отметить , что эта станция давно и довольно широко используется в радиолюбительской практике . Основную трудность при переделке радиостанции обычно вызывает устройство управления частотой . Дело в том , что в промышленном исполнении , как правило выпускаются станции на одну или несколько фиксированных частот . Так же поступают и при переделке . Блок управления в этом случае представляет собой набор переключателей и диодов , задающий коэффициент деления ДПКД . Недостаток такой системы очевиден . В повседневной работе , и тем более в соревнованиях нужно иметь больше возможностей по управлению частотой . Предлагается методика переделки радиостанции для использования в мобильно-стационарном любительском варианте . Начинать нужно с перекомпоновки узлов , для уменьшения габаритов . Блок управления радиостанции использоваться не будет . Из него извлекается плата , на которой собраны шумоподавитель , УНЧ , подмодулятор , интегрирующий УНЧ , стабилизатор напряжения . Эти узлы практически без изменения используются в дальнейшем . Вся радиостанция будет размещена в основном блоке . Дополнительно потребуется гарнитура . Доработку узлов нужно начать с синтезатора частоты , т.к. без него настроить приемник и передатчик будет сложнее . Прежде всего дорабатывается , если необходимо , стабилизатор напряжения 5 в. Если он выполнен на транзисторе , нужно заменить его на КР142ЕН5А . Микросхема впаивается на место транзистора , перерезаются дорожки и перемычками выполняется необходимый монтаж . Синтезатор выполнен в основном на КМОП микросхемах , питаемых от 9в. Это напряжение берется от стабилизатора 10в , и за счет падения напряжения на резисторе R1 , получается требуемое . В процессе настройки этот резистор нужно увеличить для уменьшения напряжения до 6-7в , что необходимо для сопряжения уровней КМОП и TTL. С этой же целью нужно подключить между цепью +5в и цепями "TX" и "SIN" защитные диоды . (!!! Уровень этих сигналов составляет 12в , поэтому нужно соединить одно- именные выводы контроллера через диоды на источник +5в , диоды подключается плюсом к сигналу , минусом к источнику питания . !!! ) Управляющий контроллер выполнен на одной микросхеме AT89c51 .Это позволяет разместить его под экраном синтезатора , что положительно сказывается на помехозащищенности системы . Схема подключения его показана на рис 1
.
Для контроллера , выполненного на АТ89с51 необходимо дополнительно установить 8 нагрузочных резисторов по 10 кОм , соединив их с источником +5в и соответственно с выводами 32...39 , т.к эта микросхема не имеет внутренних нагрузочных резисторов . Удобно для этой цели применить резисторную сборку . Вывод "SIG" контроллера нужно защитить диодом , подключенным на +5в , т.к. на него будет подаваться логический уровень КМОП . Тактовая частота на вывод 19 берется из синтезатора с вывода 12 D1 через конденсатор емкостью 47пф. Далее проводниками распаиваются выводы контроллера "С1"..."B4","D1"..."C4" на соответствующие по функциональному назначению выводы микросхемы ДПКД 564ИЕ15 . На выводы группы А этой микросхемы нужно подать фиксированный код "5" , или по выводам : 16-"1" , 17-"0" , 18-"1" . Теперь под управлением контроллера частота синтезатора будет изменяться в режиме передачи в диапазоне 144-146 мгц , в режиме приема 133.3-135.3 мгц . Схема основных межблочных соединений показана на Рис.2 .
Где А1 - конроллер , А2 - блок индикации и клавиатуры , А3 - синтезатор , А4 - Усилитель мощности , А5 - блок низких частот из пульта радиостанции .
Управляющая программа кроме перестройки по частоте , поддерживает и некоторые другие функции . Для управления контроллером используется 5 кнопок . Список основных функций приведен ниже . В скобках приведена последовательность нажатия кнопок .
[UP] - увеличение частоты или памяти
[DN] - уменьшение частоты или памяти
[F],[UP] - сканирование всего диапазона или ячеек памяти в зависимости от режима MEM-VFO
[F],[DN] - сканирование в границах из М14,M15 Позволяет сузить границы сканирования . По включению питания это 145200-145600 .
[F],[REP] - сканирование репитеров
[MEM] - работа с памятью , работа с VFO
Работа с VFO подразумевает прямое увеличение или уменьшение частоты . В режиме MEM доступны 16 частот , ранее записанных в ячейки памяти . Режим MEM подтверждается свечением светодиода на передней панели . Клавишу MEM можно использовать в качестве клавиши CALL .Для этого нужно в нулевую ячейку записать вызывную частоту , при включении там будет 145500. Теперь при ее нажатии будет происходить переключение между текущей и вызывной частотой .
[REP] - репитерный разнос , реверс , выключение разноса При нажатии этой кнопки циклически переключаются 3 режима работы с разносом . Реверс используется для прослушивания входной частоты репитера.
[F],[MEM],[UP]...[DN],[MEM] - запись в память текущей рабочей частоты . Кнопками [UP],[DN] в этом режиме выбирается нужная ячейка памяти ,кнопка [МЕМ] завершает процесс записи .
[F],[MEM],[F] - cканирование диапазона и запись в память частот работающих станций Этот режим удобно использовать для оперативной оценки обстановки в эфире . Сканирование происходит до тех пор , пока не будет нажата кнопка или не закончатся ячейки памяти . После этого можно влючить режим сканирования памяти и посмотреть , кто работает на диапазоне .
[F],[F] - приоритетное сканирование Приоритетное сканирование используется для контроля двух частот - частоты из текущей ячейки памяти и текущей частоты VFO .
[F] - если удерживать больше 3-х секунд , включаются часы
В режиме часов :
[UP] - увеличить показания часов
[DN] - увеличить показания минут
[F] - возврат в режим настройки частоты
Режим часов удобно использовать в соревнованиях , для фиксирования времени проведения QSO . При нажатии тангенты передачи , станция переходит в режим передачи , на индикаторе появляется частота , затем снова выводятся показания часов. Точность хода часов довольно высока , она зависит от точности кварцевого резонатора синтезатора . Неиспользуемые в программе 3 кнопки можно дополнительно запрограммировать на выполнение каких либо функций . Однако , как показал опыт , пользоваться приведенной раскладкой кнопок довольно удобно .
Программа поддерживает внешнюю энергонезависимую память . При подключении микросхемы EEPROM (D1 на Рис.1), все текущие настройки и ячейки памяти запоминаются в процессе работы и не обнуляются при выключении питания . В повседневной эксплуатации это бывает довольно удобно . Перед использованием , EEPROM необходимо проинициализировать . Для этого радиостанцию с установленной микросхемой EEPROM нужно включить , удерживая нажатой кнопку [F] . Все переменные , ячейки памяти , текущая частота установятся в исходное состояние . Эту процедуру можно проделывать неоднократно . Без м/с EEPROM работают все функции программы , за исключением сохранения данных при выключенном питании .
Приемник радиостанции в доработке не нуждается . Требуется лишь проверка режимов работы каскадов усиления и корректировка АЧХ полосовых фильтров на спиральных резонаторах . Доработка блока усилителя мощности сводится к вынесению на переднюю панель радиостанции регулятора мощности . Для этого подстроечный резистор R26 из платы выпаивается , а равный ему по сопротивлению переменный резистор подключается проводниками . Далее необходимо отпаять вывод резистора R31 от базы транзистора VT14 . С него подается сигнал на измеритель мощности . Ранее использовавшийся блок установки частоты , расположеный рядом с усилителем мощности удаляется . На его место закрепляется блок с НЧ цепями из пульта управления . В нем потребуются некоторые изменения . Подстроечный резистор R3 выполняет роль регулятора порога срабатывания шумоподавителя . Необходимо его из платы выпаять , а на лицевой панели радиостанции разместить переменный резистор того же номинала , и соединить его проводниками с платой . Рядом с регулятором порога устанавливается регулятор громкости . Сигнал на регулятор громкости берется с конденсатора С31 . Предварительно нужно соединить эмиттер транзистора VT6 с общим проводом через резистор 1 кОм . Далее сигнал с регулятора громкости подается на резистор R69 . Для формирования сигнала "ПРД/ПРМ" нужно выпаять R64 , перерезать дорожку от R63 к выводу 13 D16 (ЛА7) . Этот вывод R63 будет сигналом PTT радиостанции. Дополнительно на PTT нужно подать +9в через резистор 16 кОм для начальной установки радиостанции в режим приема . Включение радиостанции на передачу осуществляется замыканием сигнала PTT на корпус . Сигнал "ПРД/ПРМ" берется с коллектора VT12 . Сигнал "SIG" в контроллер берется с вывода 11 D16 через резистор 1кОм. Вывод 13 D16 нужно соединить с выводом 14 . Этот сигнал информирует контроллер о наличии или отсутствии полезного сигнала в канале приема во время сканирования .(!!! Уровень этого сигнала составляет 12в , поэтому нужно соединить вывод "SIG" на контроллере через диод на источник +5в , диод подключается плюсом к сигналу , минусом к источнику питания . !!! ) Сигнал с микрофонного усилителя , собранного по схеме из руководства к радиостанции и расположенного в гарнитуре вместе с электретным микрофоном подается на вход подмодулятора - конденсатор С1 . С подстроечного резистора R1 сигнал подается на модулирующий вход синтезатора . НЧ сигнал с приемника подается на интегрирующий УНЧ - конденсатор С25 .
Блок индикации и клавиатуры Рис. 3
располагается на передней панели радиостанции , над переменными резисторами . В него входит шестиразрядный индикатор рабочей частоты , измеритель мощности , светодиоды репитерного разноса и памяти а также кнопки . Измеритель мощности шкального типа выполнен на транзисторах КТ315 и пяти светодиодах . Его также можно использовать в качестве S-метра , если сформировать измерительное напряжение из сигнала ПЧ. На задней панели радиостанции расположен разъем , при помощи которого подключался пульт управления . Теперь на него выводятся сигналы PTT , вход микрофонного усилителя , +5в , выход УНЧ . Также можно вывести сигналы C1 , C2 , D , KEY контроллера .Это дает возможность подключать к радиостанции гарнитуру , имеющую динамик , микрофон , тангенту передачи а также индикатор частоты и кнопки управления контроллером , дублирующие установленные в радиостанции . На задней панели радиостанции нужно установить дополнительный разъем для динамика и мощный выключатель , т.к. ток , потребляемый радиостанцией может достигать 8А и более. Настройка собранной радиостанции начинается с синтезатора . Очень важно проверить монтаж в блоке синтезатора . Контроллер лучше установить на панельку Попадание напряжения +9в на любой вход контроллера приводит к выходу его из строя . (!!!Обязательно проверить , что все защитные диоды на выводах контроллера соединены катодами с источником +5в и убедиться что напряжения на выводах контроллера не превышают +5в . !!!) Прежде всего нужно подобрать резистор R1 для получения напряжения питания КМОП микросхем в диапазоне 6-7в . Для этого нужно контролировать осциллографом сигналы на входах фазового детектора . Если напряжение питания достаточно для правильного сопряжения уровней , частота сигнала с ДПКД будет в точности равна опорной . В противном случае она будет выше . Для проверки работы нужно установить частоту 145000 кгц и измерить напряжение на выводе 4 блока ГУН . Если оно существенно отличается от 6в , потребуется распаять металлические колпачки над контурами L1 и L2 и подстроить их сердечники до установления нужного значения в режиме приема и передачи . Далее контролируя осциллографом напряжение на выходе "контроль СЧ",убедиться в отсутствии срывов синхронизации при перестройке по частоте , при включении репитерного разноса и при переходе с приема на передачу . В режиме синхронизации на этом выходе должна быть логическая "1" КМОП . Во время этих проверок питание на усилитель мощности передатчика лучше не подавать . В случае необходимости нужно подобрать номинал конденсатора с которого подается тактовая частота на контроллер . Емкость его должна быть на 10-20 % больше минимальной , при которой генератор конроллера начинает устойчиво работать . Далее проверяется работа приемника . Если рабочая частота станции отличается от требуемой не более чем на 2-4 мгц , перестроить спиральные резонаторы удастся простой регулировкой сердечников . Эту процедуру можно выполнить при помощи ГСС или измерителя АЧХ . Также есть возможность в качестве измерителя АЧХ использовать синтезатор радиостанции . Тестовая программа выполняет циклическое изменение частоты ГУН в диапазоне 143500- 146500 кгц . Для этого нужно включить питание контроллера и синтезатора удерживая нажатой кнопку [UP]. Напряжение ГУН подается на вход приемника , а с выхода настраиваемого фильтра , через детектор , на вход осциллографа . На экране осциллографа в этом случае будет отображаться АЧХ фильтра . В случае существеной разницы в частотах потребуется малоприятная процедура разборки резонаторов и изменения количества витков . Дополнительно можно увеличить чувствительность применением более современных СВЧ транзисторов в каскадах УВЧ . После замены потребуется выставить рабочие точки каскадов для получения максимального усиления . Сложность перестройки усилителя мощности также зависит от разницы исходной и требуемой частоты . При близких частотах усилитель обычно выдает от 3 до 15-20 вт между крайними положениями регулятора мощности . Подбор номиналов элементов позволяет существенно увеличить выходную мощность . Может потребоваться подстройка индикатора мощности . Подбором R31 в усилителе добиваются свечения всех светодиодов при максимальной мощности. Оба дополнительных блока выполнены на односторонних печатных платах . Расположение элементов приведено на Рис. 4,5 . Контроллер крепится под экраном синтезатора двумя винтами , фиксирующими кварцевый резонатор . Монтаж осуществляется максимально короткими проводниками . Блок индикации и клавиатуры закрепляется на стойках около передней панели . Индикаторы и светодиоды распаиваются на отдельной плате и подключаются к нему проводниками . Это сделано для того , чтобы можно было применить индикаторы других типов .
Рисунок платы блока индикации и клавиатуры приведен ниже
Индикаторы можно применить любые , подходящие по размерам , в том числе и противоположной проводимости . В этом случае нужно проинвертировать сигнал D , подаваемый на микросхему D2 блока индикации и клавиатуры и переключить общий провод индикаторов с корпуса на +5в , а также поменять полярность включения светодиодов REP и MEM.