Transceiver KARMAN

[SQ7JHM]

Transiwer KARMAN obecnie działa w zakresie KF w paśmie 80m i 40m, ale jest możliwość rozbudowy i dodania kolejnych pasm. Posiada wzmacniacz o mocy 20W wykonany na tranzystorach RD16HHF1. Występują moduły: obwody wejściowe, moduł nadawczy, moduł odbiorczy, wzmacniacz mocy, moduł sterujący. Załączanie odbioru lub nadawania odbywa się przez sekwencyjne przełączanie, z opóźnieniem, napięć zasilających w module odbiorczym podczas odbioru lub w module nadawczym podczas nadawania. Generator VFO-DDS oparty jest na syntezie AD9850. Całość sterowana zaprogramowanym modułem Arduino Mega z mikroprocesorem Atmega2560. Przełączanie zakresów, zmiana częstotliwości, kroku strojenia odbywa się jedną gałką enkodera z przyciskiem. Druga gałka, dolna służy do ustawienia siły głosu.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_widok.jpg

Moduły transceivera umieściłem w obudowie aluminiowej składającej się z dwóch komór, osobnej dla modułu nadawczego i osobnej dla modułu odbiorczego.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_przekroj.jpg

Obudowa składa się z czterech aluminiowych profili o przekroju ceownika. Dwa z nich są sklejone i skręcone swoimi powierzchniami, tworzą w przekroju kształt dwuteownika. Od spodu składana jest pokrywa dolna a od góry pokrywa górna, wykonane z takich samych kształtowników. Taki układ ceowników dzieli wnętrze obudowy na dwie komory. W jednej, dolnej znajdują się moduły: nadawczy, wzmacniacza mocy i moduł sterujący. W drugiej, górnej znajdują się moduły: obwodów wejściowych, odbiorczego ze wzmacniaczem akustycznym 2W i głośnikiem.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_ekran.jpg

Wszystkimi funkcjami transiwera zarządza zaprogramowany układ syntezy z wykorzystaniem modułu Arduino Mega z kolorowym ekranem 3,5". Na ekranie widoczne są podstawowe informacje: częstotliwość odbioru i nadawania, linijka świetlna poziomu odbieranej stacji zaprogramowana w skali logarytmicznej, pasmo częstotliwości, krok strojenia, nadawanie-odbiór, temperatura radiatora, załączenie tłumika -20dB oraz informacja o załączeniu dolnej lub górnej wstęgi SSB.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_schem_wejsciowe.jpg

Moduł tłumika -20dB i filtrów wejściowych. Istnieje możliwość rozszerzenia pracy transiwera o kolejne pasma. Indukcyjności w obwodach wejściowych występują jako gotowe dławiki. Do częstotliwości 10MHz sprawdzają się dobrze. Oczywiście dokładny dobór elementów i kształtowanie charakterystki filtrów powinno odbywać się z udziałem wobulatora. Wobulator opisany jest na mojej stronie w dziale Wobulatory. Wartości indukcyjności cewek: L1, L2 - 10 mikroH, L3, L4 - 5,6mikroH, L5, L6 - 2,2mikroH. Tłumik umożliwia szybką redukcję wzmocnienia w przypadku wystąpienia mocnej stacji i załączany jest przyciskiem w pobliżu potencjometru na płycie czołowej.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_schem_odbiorczy.jpg

W układzie odbiornika występują wzmacniacze z tranzystorami 2N2222. Ich prądy statyczne mają wartość 7mA i są zoptymalizowane ze względu na najniższe szumy pojedynczego stopnia wzmocnienia. Mieszacze monolityczne to znane ADE-1. Filtr kwarcowy wykonany był przy pomocy wobulatora opisanego na mojej stronie. Pomiary tego filtra widoczne są w dziale Wobulatory. Akustycznym wzmacniaczem mocy jest układ scalony TDA7056A. Charakteryzuje się prostotą układu i możliwością sterowania wzmocnieniem ARW z załączeniem funkcji MUTE. Widoczne są odrębne napięcia, załączanie tylko podczas odbioru +Uodb i na stałe załączone napięcie zasilające +Uzas. Podanie napięcia na zacisk MUTE podczas nadawania blokuje wzmocnienie wzmacniacza co eliminuje charakterystyczne trzaski w głośniku przy załączaniu PTT. Zaciski REG oraz ARW umożliwiają podłączenie układu automatycznej regulacji wzmocnienia obejmującego stopień wzmacniacza mocy m.cz.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_schem_nadawczy.jpg

Sygnał z mikrofonu elektretowego wzmacniany jest we wzmacniaczu korekcyjnym z układem scalonym TL072. Występują mieszacze monolityczne ADE-1, wzmacniacze na tranzystorach 2N2222 i filtr kwarcowy o podobnych parametrach jak filtr w układzie odbiorczym. Zacisk SYG kieruje zmodulowany sygnał na wejście wzmacniacza mocy. Ważne jest dobranie wartości opornika z gwiazdką, który na schemacie ma wartość 6,8kohm. Od jego wartości zależy jakość i poziom sygnału modulacyjnego m.cz.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_schem_wzmacniacz.jpg

Wzmacniacz wykonano na tranzystorach RD16HHF1 uzyskując około 20W na wyjściu antenowym. Wzmacniacz ten ma czułość około 200mV wartości skutecznej dla sygnału sinusoidalnego. Jako odrębny moduł można go wykorzystać do innych prostych transiwerów. Pasmo przenoszenia tego wzmacniacza leży w całym zakresie KF. Na wyjściu znajdują się przełączane filtry dolnoprzepustowe eliminujące sygnały szkodliwe. Indukcyjności w tych filtrach uzyskane są przez nawinięcie odpowiednich ilości zwojów emaliowanym drutem Cu/0,5mm na rdzeniach czerwonych Amidon T50-2. Ilości zwojów można łatwo obliczyć w programie RingCore. Transformator Tr1 wykonany jest przez nawinięcie bifilarne pięciu zwojów drutu Cu-0,33mm w emalii na rdzeniu toroidalnym FT37-43 (czarny Amidon). Transformator Tr2 wykonany jest przez nawinięcie trzema drutami Cu-0.33mm pięciu zwojów na rdzeniu FT50-43 (czarny Amidon). Jedna sekcja stanowi uzwojenie wtórne. Transformator Tr3 jest opisany w dziale Wzmacniacze na stronie sq7jhm.pl

http://sq7jhm.pl/images/_karman_mod_odbiorczy.jpg

Na zdjęciu widoczna jest komora górna obudowy, w której znajdują się moduły: generatorów VFO i BFO, obwodów wejściowych i moduł odbiorczy. Po lewej stronie widoczna pionowa niebieska płytka z układem Arduino Mega z ekranem TFT i modułem DDS.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_mod_nadawczy.jpg

Zdjęcie pokazuje komorę dolną w której znajdują się moduły: sterujący, odbiorczy z widocznym zaekranowanym filtrem kwarcowym i moduł wzmacniacza mocy.

http://sq7jhm.pl/images/_karman_schem_sterujacy.jpg

Są to układy sterujące pracą przekaźników przełączających odpowiednie funkcje transiwera. Sygnały sterujące pochodzą z wyjść modułu mikroprocesorowego Arduino Mega. Na schemacie pokazałem trzy, ale obecnie ten układ wykonawczy zawiera sześć takich segmentów. Poniżej występuje moduł Arduino Mega z kolorowym ekranem graficznym TFT o rozdzielczości 320*480 pikseli. Pomiędzy płytkami modułu Arduino i ekranu TFT znajduje się moduł generatora DDS. Enkoder z przyciskiem ustawia wszystkie wymagane wartości. Poniżej występuje generator BFO i wzmacniacz korekcyjny sygnału pochodzącego z modułu generatora DDS. Wzmacniacz posiada charakterystykę wzmocnienia kompensującą zmiany napięcia wyjściowego modułu DDS w zależności od generowanej częstotliwości. Sygnały wyjściowe BFO i VFO posiadają amplitudę około 1,8V.
Opracował i wykonał SQ7JHM

[SP6IFN]

Gratuluję Jurku kolejnej konstrukcji TRx_a w Twojej bogatej już kolekcji transcaiverów. Bardzo ładnie zakończyłeś ten konczący się rok. SUPER!
Dla mnie jednak trochę ubogie jest radio bez mojej ulubionej emisji, CW. Tylko wtedy jest pełna radość. Może jeszcze się skusisz na kolejną konstrukcję w kolejnym roku, ale już z SSB/CW?
Z Życzeniami udanych konstrukcji w 2018r!
Rysio!

[SPO3O2OL]

Witam kolego Jerzy.Gratulacje za ciekawy projekt na ADE1.Jakie masz wrażenia słuchania na nowym urządzeniu w stosunku do Kajmana?

[SQ7JHM]

Mieszacze monolityczne ADE-1 są odporne na przesterowania, nie wnoszą szumów, można je kluczować zarówno sygnałem sinusoidalnym jak i prostokątnym. Uważam, że z ich zastosowaniem znacznie poprawiła się dynamika odbieranego sygnału i zmniejszył się szum w stosunku do mieszaczy NE612. Ważne aby wartość napięcia kluczującego przekroczyła napięcie przewodzenia zastosowanych diod. U mnie na wyjściu VFO jak i BFO napięcie to ma wartość amplitudową około 1,8V.

[SPO3O2OL]

Witam wszystkich Kolegów w 2018r.
Dziękuję za odpowiedź kolego Jerzy.Pewnie spróbuję złożyć w tym roku odbiornik z ADE1 aby się przekonać o zaletach jakie podałeś.
Zauważyłem pewne podobieństwo w torach formowania sygnału na schematach Karmana i Omegi.Zastanawia mnie czy 15R przy mieszaczach są ograniczeniem diod w strukturze ADE1 czy może zadania tych oporników są zgoła inne?

[SQ7JHM]

W Omedze występują drogie wzmacniacze monolityczne, w których trudno jest dopasować impedancję filtra kwarcowego i takiego wzmacniacza. Powinno się zastosować transformator dopasowujący na rdzeniu Amidon a to komplikuje i podraża układ. W moim przypadku występują proste jednostopniowe wzmacniacze na tranzystorach 2N2222, których impedancja wejściowa o wartości około 1,2 kohm optymalnie obciąża wyjście filtra kwarcowego dając pożądaną jego charakterystykę.
Wskazane oporniki 15ohm separują sygnały kierowane do VFO i BFO, zmniejszają obciążenie wyjść tych generatorów, ustalają prądy diod mieszacza ADE-1 na odpowiednim poziomie.

[SP2JQR]

Nie widzę schematu ARW odbiornika

[SQ7JHM]

W opisie znajdują się tylko podstawowe układy transiwera. Nie ma schematu układu ARW. Ja jednak zastosowałem, niezwykle prosty a skuteczny układ ARW, który obejmuje regulacją wzmacniacz mocy TDA7056A. Ten układ scalony ma wyprowadzoną końcówkę regulacyjną wzmocnienia. Tranzystor T9 jest częścią tego układu. Wkrótce zamieszczę ten schemat. Zdarzają się jednak bardzo silne stacje i wtedy aby uniknąć przesterowania włączam ręcznie tłumik -20dB.
Pomiaru siły sygnału dokonuję prostym układem detekcyjnym, który podaje sygnał na wejście mikroprocesora. Poziomy napięć są zapisane w skali logarytmicznej w programie a wizualizacja S-metra widoczna jest na ekranie w postaci linijki świetlnej.

[SPO3O2OL]

(01-01-2018 23:35)SQ7JHM napisał(a):  W moim przypadku występują proste jednostopniowe wzmacniacze na tranzystorach 2N2222, których impedancja wejściowa o wartości około 1,2 kohm optymalnie obciąża wyjście filtra kwarcowego dając pożądaną jego charakterystykę.
Wskazane oporniki 15ohm separują sygnały kierowane do VFO i BFO, zmniejszają obciążenie wyjść tych generatorów, ustalają prądy diod mieszacza ADE-1 na odpowiednim poziomie.

Tak przypuszczałem,że 15R odpowiadają za ograniczenie prądu diod w strukturze ADE1,dziękuję za szersze wyjaśnienie kolego Jurku.Podobne rozwiązania Amp stosował Ashhar Farhan VU3ICQ w znanej i rozwijanej do teraz konstrukcji BitX.Co prawda u niego są to wzmacniacze działające w dwóch kierunkach w połączeniu z jednym filtrem drabinowym a Karman ma rozdzielone tory dla Rx i Tx ale zauważa się w tych urządzeniach brak stopni dopasowujących na transformatorkach i tą samą ilość amp w jednym kierunku.
Lubię tego typu konstrukcje,można je "kleić" w formie elektronicznych klocków co daje możliwość eksperymentowania.
Karman to dodatkowe uproszczenie montażu,nie trzeba nawijać trafek do mieszaczy a to minimalizuje możliwość popełnienia błędów o które nie trudno przy mieszaczach diodowych kleconych samodzielnie.Są co prawda dostępne SBL1 ale są dość drogie.ADE1 są może zbyt miniaturowe ale na przykładzie Omegi+ widać,że dzięki temu można budować całkiem małe wielopasmowe konsrukcje.
Bardzo fajna konstrukcja kolego Jerzy,myślę że ADE1 i proste AMPy z Karmana to ciekawy kierunek do zabawy w radio na 2018 rok,dziękuję.

[SQ7JHM]

Dziękuję za miłe słowa. Zawsze stosuję zasadę "cały urok w prostocie". Bo to musi być proste, schematy przejrzyste, czytelne, logiczne, ze stopniowanym łańcuchem poziomów wzmocnienia, z zachowaniem dopasowania impedancji i poziomów sygnałów, z wydzielonym torem odbiorczym i nadawczym. KARMAN działa.