Для многих радиолюбителей первым собственным трансивером стал «Радио-76». Радиостанция эта была разработана в лаборатории журнала «Радио» Б. Степановым (UW3AX) и Г. Шульгиным (UA3ACM). Конструкция трансивера была простой и хорошо повторяемой.
Актуальность трансивера «Радио-76» повысилась, когда в августе 1978 года для советских радиолюбителей вновь «открыли» для работы диапазон 160 метров. Радиолюбительский позывной для работы на этом диапазоне стало возможным получить уже с 14 лет, причём без сдачи экзамена на приём и передачу азбуки Морзе.
Собрать же юным радиолюбителям свою радиостанцию стало гораздо проще, когда в 1980 году Ульяновский радиоламповый завод начал выпуск радиоконструктора «Электроника-Контур-80». Стоил набор 64 рубля, содержал собранные на производстве основную плату и плату гетеродинов (без моточных компонентов), и из него можно было собрать малосигнальный тракт трансивера «Радио-76».
У меня чудом уцелела основная плата из этого набора. Что же мне помешало добиться от неё в далёком 1984 году идеальной работы на передачу, можно узнать из публикации.
Структурная схема трансивера
Структурная схема трансивера «Радио-76» была опубликована в журнале «Радио», 1976, №6, стр. 19.
В режиме приёма радиосигнал поступает через антенный переключатель (1) и приёмный ДПФ (2) на первый кольцевой смеситель (3) основной платы. На первый кольцевой смеситель (3) через переключатель гетеродинов (12) подаётся сигнал ГПД (10). Полученный сигнал промежуточной частоты (ПЧ) усиливается первым усилителем ПЧ (4) и проходит через электромеханический фильтр (ЭМФ) на второй УПЧ. Усиленный сигнал ПЧ с выделенной ЭМФ верхней боковой полосой (ВБП) поступает на второй кольцевой смеситель (7), куда через (12) подаётся сигнал генератора опорной частоты (11). Полученный в результате сигнал звуковой частоты поступает на усилитель низкой частоты (УНЧ) (8).
В режиме передачи на балансный модулятор (DSB) (3) поступает сигнал генератора опорной частоты (11) и модулирующий сигнал звуковой частоты с микрофонного усилителя (9). Сигнал с подавленной несущей усиливается первым УПЧ (4), ЭМФ (5) выделяет в сигнале ВБП. После усиления вторым УПЧ (6) сформированный однополосный сигнал поступает на второй кольцевой смеситель (7), куда также подаётся сигнал ГПД (10). Полученный в результате сигнал радиочастоты проходит через ДПФ (13) усилителя мощности (УМ) (14), усиливается УМ (14) и через антенный переключатель (1) поступает в антенну.
Как мы видим, большинство узлов структурной схемы радиостанции используются и при работе в режиме приёма, и при работе в режиме передачи. Поэтому «Радио-76» и является трансивером.
Основная плата трансивера
Основную плату из набора «Электроника-Контур-80» я обнаружил в коробке на антресолях. Как она пережила несколько переездов, ума не приложу.
Многие конденсаторы типа К10-7 были поломаны, электролитические конденсаторы за тридцать с лишним лет должны были высохнуть, а подстроечный резистор СПО и в восьмидесятые считался хламом.
Керамические конденсаторы К10-7 были заменены на К10-17, электролитические конденсаторы — на импортные, а резистор СПО — на Bourns. В процессе отладки были внесены ещё несколько изменений, и теперь моя основная плата трансивера «Радио-76» выглядит так:
В 1984 году радиостанция из набора заработала на приём буквально сразу: кварцевый генератор и генератор плавного диапазона (ГПД) запустились без проблем, контуры ПЧ были настроены в резонанс, ВЧ-трансформаторы кольцевых балансных смесителей были сфазированы верно.
Проблемы были с передачей, и их было две: сдвиг частоты ГПД на 200 — 400 Гц при переключении приём-передача и недостаточное подавление несущей на выходе модулятора DSB.
Проблему со сдвигом частоты я решил, собрав ГПД по более сложной схеме. Качественного же подавления несущей мне добиться так и не удалось, и на сообщения о наличии в сигнале несущей я отвечал, что работаю на радиостанции из набора «Электроника-Контур-80».
Схемотехника основной платы
Схема электрическая принципиальная основной платы трансивера «Радио-76» была опубликована в журнале «Радио», 1976, №6, стр. 21.
Основным компонентом схемы является электромеханический фильтр Ф1. На фотографии платы это ЭМФ-9Д-500-3В. Этот фильтр предназначен для выделения верхней боковой полосы сигнала на частоте 500 кГц.
На транзисторе Т1 собран первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) на микросхеме МС1 собран второй УПЧ. На вход первого УПЧ подаётся сигнал с первого кольцевого балансного смесителя. С выхода второго УПЧ сигнал подаётся на второй балансный смеситель.
В режиме приёма через выв. 9 и 10 основной платы на первый смеситель (3) подаётся сигнал с приёмного ДПФ (1), а на выв. 7 и 8 сигнал ГПД (10). Усиленный сигнал ПЧ с выделенной верхней боковой полосой поступает во второй смеситель (7), куда также через выв. 12, 13 подаётся сигнал с генератора опорной частоты 500 кГц (11). Сформированный сигнал звуковой частоты через фильтр нижних частот (ФНЧ) поступает на вход УНЧ (8), собранного на МС2, Т3, Т4 и Т5.
В режиме передачи для формирования сигнала ПЧ с подавленной несущей (DSB) на первый смеситель (3) через выв. 7, 8 подаётся сигнал с генератора опорной частоты 500 кГц (11), а также модулирующий сигнал с выхода микрофонного усилителя (9), собранного на МС3. Усиленный сигнал ПЧ с выделенной верхней боковой полосой поступает во второй смеситель (7), куда также через выв. 7, 8 подаётся сигнал ГПД (10). Сигнал радиочастоты с выхода второго смесителя (выв. 14, 15) подаётся на ДПФ усилителя мощности.
На любительских диапазонах 160, 80 и 40 метров работа ведётся нижней боковой полосой, а электромеханический фильтр в тракте ПЧ выделяет верхнюю. Именно поэтому частота ГПД должна быть выше на 500 кГц частоты принимаемого сигнала.
К примеру, при настройке ГПД на частоту 2400 кГц в режиме приёма трансивер будет принимать сигнал с нижней боковой полосой на частоте 1900 кГц, сигнал с верхней боковой полосой по «зеркальному каналу» на частоте 2900 кГц, а также сигнал с верхней боковой полосой на промежуточной частоте 500 кГц.
В этом же примере в режиме передачи на выходе второго смесителя будут явно присутствовать сигналы с частотами 500, 1900, 2400, 2900 кГц, а также их гармоники.
Напрашивается вывод: в трансиверах супергетеродинного типа требуется применение качественных диапазонных полосовых фильтров. Без них невозможно обеспечить подавление внеполосных помех.
Отладка основной платы
Памятуя, сколько времени я потратил на борьбу с ГПД, я решил плату гетеродинов не восстанавливать. Вместо неё я собрал простенький синтезатор частот на si5351a с управлением по CAT-интерфейсу:
Для отладки тракта ПЧ был использован радиолюбительский векторный анализатор nanoVNA. Выход прибора был подключен параллельно катушке L1, а вход — параллельно L4.
Как только оба контура тракта ПЧ были настроены в резонанс, nanoVNA показал такую вот замечательную АЧХ:
После настройки тракта ПЧ началась балансировка модулятора. На первый смеситель был подан сигнал опорной частоты 500 кГц, а на второй смеситель сигнал с частотой 2400 кГц. Модулятор балансировался подстроечным резистором R2 по минимальному уровню несущей на частоте 1900 кГц. Сигнал контролировался на приёмнике SoftRock RX Ensemble II. На картинке ниже показан лучший результат балансировки:
Результат, прямо сказать, неудовлетворительный: уровень несущей сопоставим с уровнем полезного сигнала. Попытаемся разобраться в причинах и устранить их.
Недостаточное подавление несущей в балансных модуляторах, а первый смеситель основной платы в режиме передачи и является балансным модулятором, вызывается асимметрией схемы. Оригинальная схема серьёзно разбалансирована несимметричным подключением выхода микрофонного усилителя.
Фиксируем начальные условия: отключаем от второго смесителя гетеродин, снова подключаем вход nanoVNA параллельно катушке L4 и получаем на приборе такой вот уровень несущей:
В схеме трансивера «Радио-76М2», опубликованной в журнале «Радио», 1983, №11, стр. 21, была предпринята попытка сбалансировать модулятор подключением второго дросселя. Подключаем дроссель, видим, что уровень несущей упал на 12 dB:
Оказалось, это ещё не предел: в статье В. Меньшова и А. Булатова «Улучшение смесителей в Радио-76 и Радио-76М2» из журнала «Радио», 1988, №12, стр. 23-24 была опубликована предельно симметричная схема балансного модулятора, которая даже не содержала балансировочный резистор. Резистор этот пришлось вернуть, чтобы добиться подавления несущей ещё на 10 dB:
Подаём на второй смеситель сигнал с частотой 2400 кГц. На контрольном приёмнике SoftRock RX Ensemble II видим на частоте 1900 кГц сигнал с нижней боковой полосой с подавленной несущей на уровне шумовой дорожки:
При этом на «зеркальном канале» на частоте 2900 кГц мы видим, как и ожидалось в отсутствие ДПФ, сигнал с верхней боковой полосой:
Вот так, спустя 37 лет, и была решена вторая проблема. Простая переделка простой схемы улучшила подавление уровня несущей на целых 22 dB. «Если бы молодость знала!»
От автора
Влияние трансивера «Радио-76» на развитие советского радиолюбительского движения трудно переоценить. Схема трансивера потрясала своей новизной: кольцевые балансные смесители на диодах, применение интегральных микросхем, усилитель мощности на транзисторах, наконец!
Несмотря на новизну, схема трансивера была простой, понятной и легко настраивалась. Проблемы с АРУ и ГПД были вызваны тем, что «Радио-76» являлся своеобразным MVP, урезанной версией, трансивера I категории «Радио-77». Ирония судьбы проявилась в том, что народную любовь снискал именно «Радио-76».
Многие радиолюбители сразу включились в процесс совершенствования узлов «Радио-76». В журнале «Радио» частенько публиковались схемы усовершенствованных ГПД, телеграфных гетеродинов, цепей АРУ. Основная плата трансивера «Радио-76» легла в основу нескольких приёмников и трансиверов.
Степанов и Шульгин кардинально переделали схему трансивера в версии «Радио-76М2». Структура радиостанции при этом осталась той же: сообщество признало эту архитектуру классической, её до сих пор наследуют многие любительские трансиверы!
Что касается смесителей: и у гениальных разработчиков происходят накладки!
На русском языке тема широкополосных трансформаторов и кольцевых балансных смесителей была раскрыта в переведённой в 1990 году книге Эрика Тарта Реда «Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника». Ни в 1976, ни в 1983 годах ничего подобного в доступе ещё не было.
Главное, что советские радиолюбители получили в своё распоряжение отличную конструкцию, с которой можно было работать в эфире, и которую можно было совершенствовать. Не хватало опыта, не было приборов, некоторые радиодетали приходилось «доставать», но это никого не останавливало.
Таким мне и запомнился 1984 год. Это был год, посвящённый отладке моего «Радио-76»!
