Как собрать простейший QRP-трансивер из доступных деталей

Самодельный QRP-трансивер — хороший первый проект для радиолюбителя, который хочет перейти от отдельных экспериментов к полноценным радиосвязям. Небольшая выходная мощность 1–5 Вт не требует массивного блока питания, дорогих измерительных приборов и сложной механики. При удачном монтаже такой аппарат способен проводить связи на сотни и тысячи километров, особенно в телеграфном режиме и на удачной антенне.

Практичный вариант для начинающего — однодиапазонный телеграфный аппарат прямого преобразования, рассчитанный на диапазон 40 метров. Его можно собрать из распространённых транзисторов, микросхемы звуковой частоты, диодов, кварцевого резонатора и деталей, снятых со старой аппаратуры. Проект потребует аккуратности, понимания назначения каждого узла и обязательной проверки перед подключением к антенне.

Какая конструкция подойдёт для первого проекта

Для первого QRP-аппарата разумно выбрать телеграфный трансивер на 40-метровый диапазон. Частота около 7 МГц удобна тем, что этот участок хорошо работает днём и вечером, а готовые антенны для него сравнительно компактны. Узкополосная работа азбукой Морзе упрощает фильтрацию и позволяет получить хорошие результаты даже при малой мощности.

Основу конструкции составляет генератор высокой частоты, приёмный смеситель, усилитель звуковой частоты и передающий каскад. В режиме приёма слабый сигнал из антенны преобразуется в слышимый тон. При нажатии телеграфного ключа генератор или отдельный усилитель возбуждает выходной транзистор, который отдаёт в антенну радиочастотный сигнал.

Самый доступный путь — использовать схему, близкую к распространённым аппаратам семейства Pixie. В ней применяются один маломощный транзистор для генератора, мощный транзистор для передатчика, микросхема LM386 в приёмном тракте и несколько диодов для развязки режимов. Можно применить NE602 или SA612 в качестве смесителя, однако для первой сборки следует найти проверенную принципиальную схему и не менять номиналы без расчёта.

Кварцевый генератор делает аппарат простым и стабильным, но ограничивает его одной частотой. Если хочется слушать несколько участков диапазона, генератор можно заменить плавным перестраиваемым узлом с варикапом или малогабаритным переменным конденсатором. Для первого включения кварцевый вариант безопаснее: меньше деталей, проще настройка и ниже вероятность уйти за пределы разрешённого участка.

Детали, которые можно найти в радиолюбительской коробке

Набор компонентов зависит от конкретной схемы, но основная часть деталей широко доступна. В качестве генератора подойдут 2N3904, BC547, КТ315 или другие кремниевые транзисторы с рабочей частотой в несколько десятков мегагерц. Для выходного каскада часто используют 2N2222, 2N2219, BD139 или отечественные аналоги. При выборе следует сверяться с распиновкой: у внешне одинаковых транзисторов выводы могут располагаться по-разному.

Для приёмного тракта пригодится LM386 в корпусе DIP. Эта микросхема хорошо усиливает сигнал от простого смесителя и работает от источника 9–12 В. Входной регулятор громкости можно собрать на потенциометре 10–50 кОм. В цепи питания полезны электролитические конденсаторы на 100–470 мкФ и керамические конденсаторы на 0,1 мкФ, установленные рядом с выводами микросхем и транзисторов.

Понадобятся резисторы мощностью 0,25 Вт, керамические и плёночные конденсаторы, кварцевый резонатор на частоту выбранного участка, диоды 1N4148, разъём для наушников, телеграфный ключ и коаксиальный разъём. Выходной контур содержит катушку и конденсаторы, рассчитанные на 7 МГц. Катушку можно намотать на ферритовом кольце от компьютерного блока питания, но её индуктивность желательно измерить или подобрать по максимуму сигнала.

Полезно заранее собрать детали в отдельные группы: питание, генератор, приёмник, передатчик и антенный фильтр. Такой порядок уменьшает количество ошибок. Перед монтажом каждый транзистор стоит проверить мультиметром, а старые электролитические конденсаторы лучше заменить, поскольку утечка в них способна нарушить режимы маломощных каскадов.

Монтаж генератора, приёмника и передатчика

Собирать трансивер удобно на макетной плате с пайкой или на небольшом фольгированном островковом основании. Беспаечная макетная плата годится для низкочастотной части, но на частоте 7 МГц её длинные внутренние соединения уже могут привести к паразитной генерации. Радиочастотные цепи следует делать короткими, а общий провод прокладывать широкими участками.

Сначала монтируют генератор. После включения без осциллографа можно проверить его работу приёмником, настроенным рядом с предполагаемой частотой. Если есть частотомер, его подключают через небольшой конденсатор 5–10 пФ, чтобы не перегрузить контур. Амплитуда колебаний должна быть устойчивой, а частота — сохраняться при прикосновении к плате и изменении напряжения питания.

Приёмный тракт строят от антенного входа к смесителю, затем к фильтру звуковой частоты и LM386. В наушниках должен появиться ровный шум. При касании входа смесителя металлическим жалом изолированной отвёртки обычно слышен фон переменного тока, что подтверждает работу усилителя. Если звук отсутствует, проверяют питание микросхемы, общий провод, ориентацию электролитов и правильность подключения регулятора громкости.

Передающий каскад требует особого внимания. Между выходным транзистором и антенной устанавливают согласующий контур или П-контур, который подавляет гармоники. Без такого фильтра часть энергии уйдёт на удвоенную и утроенную частоту, создавая помехи соседним службам. Переключение антенны между приёмником и передатчиком выполняют диодами, малогабаритным реле или отдельным ключом, рассчитанным на напряжение питания.

Настройка без дорогостоящей измерительной аппаратуры

До подключения настоящей антенны передатчик проверяют на эквиваленте нагрузки 50 Ом. Его можно сделать из двух параллельно соединённых резисторов по 100 Ом мощностью 2 Вт, если фактическая мощность аппарата не превышает нескольких ватт. Резисторы размещают так, чтобы они не перегревались, а измерение проводят короткими нажатиями на ключ.

В простейшем случае мощность оценивают по напряжению высокой частоты на нагрузке. Для этого нужен высокочастотный пробник или диодный измеритель с конденсатором. Значение можно приблизительно вычислить по формуле P = U²/R, где U — действующее напряжение на нагрузке, а R — её сопротивление. Показания самодельного пробника следует воспринимать как ориентировочные, поскольку форма сигнала и потери в цепях влияют на результат.

Настройку выходного контура проводят по максимальному напряжению на эквиваленте нагрузки, одновременно контролируя ток потребления. Если ток резко растёт, а полезный сигнал не увеличивается, контур расстроен или выходной транзистор возбуждается. В этом случае уменьшают связь с антенной, проверяют расположение проводов и добавляют блокировочные конденсаторы по питанию.

После настройки на эквиваленте можно подключить искусственную антенну или хорошо согласованный антенный фидер. Первые передачи выполняют короткими посылками, слушая собственный сигнал на отдельном приёмнике. Тон должен быть чистым, без щелчков, свиста и заметных побочных сигналов. Все измерения проводят на разрешённых частотах и с соблюдением действующих требований к любительской радиосвязи в Украине.

Антенна, питание и первые радиосвязи

Даже самый простой трансивер раскрывает свои возможности только с подходящей антенной. Для 40 метров начинающему доступен полуволновой диполь длиной примерно 20 метров, установленный как Inverted V или горизонтальный диполь. Точные размеры корректируют по минимальному коэффициенту стоячей волны, поскольку близость земли, деревьев и зданий изменяет резонанс.

Питание должно быть чистым и устойчивым. Для маломощного аппарата подойдёт аккумулятор на 9–12 В или стабилизированный источник с хорошей фильтрацией. Линейный стабилизатор выделяет тепло, зато обычно создаёт меньше радиопомех, чем дешёвый импульсный преобразователь. В цепь питания устанавливают предохранитель, а корпус соединяют с общим проводом в одной выбранной точке.

Для телеграфа полезно начать с прослушивания диапазона и записи позывных, частот и времени. Первые связи проводят на небольшой мощности, передавая короткий вызов и внимательно принимая ответ. Журнал радиосвязей помогает увидеть, как меняется прохождение в разные часы, а также оценить пользу новой антенны или другого источника питания.

QRP-связи хорошо показывают значение навыков оператора. Чистая манипуляция, правильный интервал между вызовами и умение слушать слабые сигналы часто важнее увеличения мощности. Сведения о результатах украинских радиоспортсменов можно сопоставить с данными из раздела достижения украинских радиоспортсменов, чтобы лучше понимать, каких результатов добиваются энтузиасты с разными антеннами и аппаратурой.

Собранный трансивер стоит разместить в металлическом или экранированном корпусе, нанести обозначения органов управления и записать измеренные частоту, ток потребления и выходную мощность. Такой паспорт пригодится при последующих доработках. Затем можно добавить режим приёма наушниками, электронный телеграфный ключ, индикатор питания или другой диапазон, сохраняя исходную простоту конструкции.

Начните с проверенной схемы, соберите узлы по отдельности и не пропускайте проверку на эквиваленте нагрузки. После этого аккуратно настройте антенну, внесите результаты в журнал и выходите в эфир с малой мощностью. Первый уверенно принятый ответ на самодельный аппарат станет лучшей проверкой расчётов, пайки и терпения.