TRX Kacper 2 na pasma 80/40m (Kacper 8040)

ostatnia aktualizacja: 01.12.2016

W końcu się zmobilizowałem i porównałem odbiornik Kacpra z ICOMem IC-735. Link do filmu znajduje sie poniżej.
Miłego oglądania (słuchania).
https://www.youtube.com/watch?v=MMYuqAOJwFE&feature=youtu.be

Marzec 2014

Przeglądają Internet natknąłem się na projekt pod nazwą Kacper. Jest jednopasmowy transceiver na pasmo 80 m. Miałem już za sobą realizację podobnego urządzenia Taurus wg SP5DDJ (www.sp5ddj.pl) , dlatego nie zbudził we mnie jakiegoś większego zainteresowania. W Internecie znajduje się bardzo dużo projektów jednopasmowych urządzeń, a ja postanowiłem poszukać i zrobić coś bardziej ambitnego. W ostatnim czasie na forach krótkofalarskich głośno zrobiło się o nowym projekcie - dwupasmowym radiotelefonie Kacper 2 wg Wojtka SP4SKV (pasmo 80m i 40m). Niezbyt skomplikowana konstrukcja, dostępność fabrycznych płytek, w miarę niski koszt elementów oraz zachwalane parametry przekonały mnie, że i ja powinienem spróbować zbudować to urządzenie.

Mimo dołożenia wszelkich starań nie gwarantuję, że publikowane informacje nie zawierają braków lub błędów.
Ewentualne błędnę informacje nie mogą jednak być podstawą do jakichkolwiek roszczeń.
Wartość napięcia w.cz występująca w nadajniku może spowodować porarzenie i oparzenia, należy więc zachować szczególną ostrożność.

Zamówione na allegro płytki przyszły bardzo szybko, wraz z nimi otrzymałem jeszcze parę elementów do wykorzystania w tej konstrukcji.
Budowę rozpocząłem od przylutowanie elementów dostarczonych wraz z płytką, z małym wyjątkiem - transformatory na rdzeniach toroidalnych zostawiłem sobie na potem (foto 1). Następnie na płytkę trafiły: podstawki pod układy scalone, przekaźniki, potencjometry montażowe oraz trymery (foto 2). Następnie montaż przeprowadzałem już modułami. Na pierwszy ogień poszedł wzmacniacz m.cz. oraz BFO.

Foto 1. Płytki do TRX Kacper 2

Foto 2. Montaż TRX Kacper 2 etap 1

Wrzesień 2014 - Pierwsze elementy na płytcę

Po zmontowaniu BFO i wzmacniacza m.cz, czas przyszedł na sprawdzenie poprawności ich działania. Na płytce trzeba porobić zworki miedzy punktami zasilania poszczególnych bloków. I tak wszystkie punkty +12V łączymy ze sobą, analogicznie punkty +12V(O) i +12V(N).

W przypadku +12V punktów jest 5 (rysunek 1).
W przypadku +12V(O) punktów jest 4 (rysunek 2).
W przypadku +12V(N) punktów połączonych ze sobą naliczyłem 5 (rysunek 3).
Zdjęcia z naniesionymi połączeniami otrzymałem od Wojtka SP4SKV. Przydały się – dzięki.
Podłączenie zasilania płytki realizujemy w ten sposób (rysunek 3).
Schemat TRX Kacper 2 w wersji 1.2 znajdyje się tutaj (rysunek 4).
Po podłączeniu zasilania zmierzyłem miernikiem częstotliwości BFO (była około 8MHz) oraz sprawdziłem jego wykres na oscyloskopie (foto 3).
Na tym etapie nie korygowałem jeszcze częstotliwości generatora (foto 4).
Działanie wzmacniacz m.cz sprawdziłem dotykając śrubokrętem suwaka na potencjometrze, który znajduje się na wejściu LM386 (3 noga układu scalonego US3 ).W tym miejscu będzie słyszalny w głośniku wyraźny brum.

Foto 3. Sygnał BFO

Foto 4. Pomiar częstotliwości BFO oraz test wzmacniacza m.cz

Grudzień 2014 - Filtry pasmowe BPF

Powoli przybywa elementów na płytce (foto 5 i foto6). Do wykonania cewek filtrów BFP nadajnika i odbiornika wykorzystałem rdzenie Amidon T37-2, drut DNE 0,3mm2 dla obwodów na pasmo 80m oraz drut DNE 0,4mm2 dla obwodów 40m oraz drut ze skrętki komputerowej do wykonania uzwojenia sprzęgającego. Niestety zastosowanie mniejszych rdzeni (T37-2) spowodoało konieczność zastosowania cieńszych przewodów niż proponował autor projektu, tak aby mogły się zmieścić jeden zwój przy drugim na rdzeniu. Zalecane przez autora projektu parametry cewek są przedstawione w tabeli poniżej (tabela 1). Wszystkie kondenstaory oznaczone na schamacie lietrką x takie jak Cx1, Cx2, Cx3, Cx4 oraz od filtrów LPF Cx5, Cx6, Cx7, Cx8, Cx9 i Cx10, proponuję przylutować od spodu płytki czyli od strony ścieżek. Dopiero po dobraniu odpowienich wartości tych kondensatorów i defakto zestrojeniu filtów, bedzie je można przylutować tak samo jak inne elementy - na wierzch płytki.

Foto 5. Płytka w trakcie montażu.

Foto 6. Płytka w trakcie montażu po połączeniu ze sobą punktów 40m.

Rodzaj filtru	Pasmo 80m	Pasmo 40m
BPF RX (filtr pasmowy odbiornika) Wszyskie rdzenie Amidon T44-2	L1- T44-2 5zw przewodem w igielicie na cewce L2 L2- T44-2 - 42zw DNE 0.35mm 9uH (150p przy trymerach) L3- T44-2 - 42zw DNE 0.35mm 9uH (150p przy trymerach) L4- T44-2 - 5zw przewodem w igielicie na cewce L3	L11 -T44-2 - 5zw przewodem w igielicie na cewce L12 L12- T44-2 - 31zw DNE 0.45mm 5uH (47p przy trymerach) L13-T44-2 - 31zw DNE 0.45mm 5uH (47p przy trymerach) L14-T44-2 - 5zw przewodem w igielicie na cewce L13
BPF TX (filtr pasmowy nadajnik) Wszyskie rdzenie Amidon T44-2	L5- T44-2 - 42zw DNE 0.35mm 9uH (150p przy trymerach) L6- T44-2 - 42zw DNE 0.35mm 9uH (150p przy trymerach) L7- T44-2 - 5zw przewodem w igielicie na cewce L6	L15-T44-2 - 31zw DNE 0.45mm 5uH (47p przy trymerach) L16-T44-2 - 31zw DNE 0.45mm 5uH (47p przy trymerach) L17-T44-2 - 5zw przewodem w igielicie na cewce L16
LPF (filtr dolnoprzepustowy ) Rdzenie Amidon T44-2 oraz T50-2	L8- T50-2- 17-18zw DNE 0.5mm - 0.7mm L9- T50-2 (T44-2 )- 19-20zw DNE 0.5mm - 0.7mm	L18-T44-2- 12zw DNE 0.5mm - 0.7mm L19-T44-2- 12zw DNE 0.5mm - 0.7mm

Tabela1. Elementy do filtrów BPF i LPF zaproponowane przez autora projektu.

Pamiętać należy o wykonaniu wszystkich oznaczonych na płytkach mostków. Szczególna uwagę należy zwrócić na punkty oznaczone 40m, przy przekaźnikach od PK-3 do PK-8 (PK-7 i PK-8 znajdują się na płytce LPF). Punkty te należy połączyć razem najlepiej w jeden punkt, aby potem połączyć go z płytką sterownika DDS, a dokładnie z wyjściem włączającym obwody na pasmo 40m (+12V). Odpowiada za to tranzystor DB140 na płytce sterownika oraz napięcie zasilania 12V doprowadzone do tej płytki. Do zrealizowania połaczeń wykorzystałem brązowe kabelki oraz jedno z pól lutowniczych oznaczonych na biało obok przekaźnika PK-4 (foto 7). Obszar na płytcę oznaczony na biało służy do montażu obcjonalnego wzmacniacza w.cz. Ja postanowiłem nie uruchamiać tego wzmacniacza, a jendo z pól wykorzytsać do połaczeń przewodów sterujących pasmem 40m. Wywierciłem dodatkowo jeden otwór, w dolnej części pola oznaczonego na biało tak abym miał pięć otworów na jednym padzie. Następnie połaczyłem ten pad lutowniczy za pomocą jednego kabelka (kolor biały - widoczny na ostanich fotografiach płytki foto X, foto Y) z punktem 40m na płytce sterownika DDS.

Foto 7. Sposób połaczenia kabli do sterowania przekaźnikami na pasmo 40m

Styczeń 2015 - Filtry dolnoprzepustowe

Przyszedł czas na filtry LPF. Do wykonania cewek użyłem trochę większych rdzeni Amidon T50-2.
W przyszłości chciałbym wykorzystać te filtry ze wzmacniaczem PA 50 W. Stąd moja decyzja o wykorzystaniu większych rdzeni. Na początku cewki nawinąłem wg zaleceń autora znajdujących się w przedstawionej tabeli, ale po pomiarach które wykonałem analizatorem NWT-7, wyszło mi że pasmo przenoszenia filtru jest trochę za szerokie od strony górnych częstotliwości. Wobec tego skorygowałem liczbę zwoi na cewkach zwiększając ją o dodatkowy 1 zwój. Wyszło mi, że cewki powinny mieć:
L8 - 19 zwojów, cewkę L9 – 20 zwojów, cewki L18 i L19 po 13 zwojów.
Wszystkie cewki w LPF nawinąłem drutem DNE 0.6mm2.
W filtrze LPF wykorzystałem zwykłe ceramiczne kondensatory na napięcie 500V i 1000V (foto 8 i foto 9). Charakterystyki mojego filtru dla pasm 80m i 40m, można zobaczyć poniżej
(foto 10 i foto 11).

Foto 8. Zestrojone filtry LPF z usztywnionymi cewkami za pomocą budaprenu.

Foto 9. Zestrojone filtry LPF - widok z drugiej strony.

Foto 10, 11. Charaketrystyki filtrów LPF na pasmo 80m i 40m

Wrzesień 2015 – Kwarcowy filtr drabinkowy

Filtr drabinkowy zrealizowałem wg schematu. Ma on szerokość ok. 2,3 - 2,4 KHz i spisuje się w tym radiu całkiem dobrze. Szerokość filtru mierzyłem za pomocą NWT-7 oraz analizatora MAX 6, który jednak nie dysponuję tak dużą dynamiką jak NWT-7. Mimo tego pomiary się pokrywają. Ze względu na niedopasowanie wejścia i wyjścia przyrządów do impedancji filtru, wykres jest pofalowany i nie nadaje się do opublikowania ;-) . Pomiar przyrządami miał za zadanie sprawdzenie szerokości przepustowości filtru. Po uruchomieniu całego radionadajnika zamierzam poeksperymentować z zastosowaniem dławików połączonych równolegle z pierwszym i ostatnim kwarcem (patrz schemat).

Październik 2015 – Montaż w obudowie
Na opakowanie do Kacpra 2 zagospodarowałem obudowę od starego Radmora 3011 (foto 12), wiązało się to z bardzo dużo ilością prac mechanicznych szczególnie przy tworzeniu płyty czołowej.

Foto 12. Montaż płytki Kacpra 2 w obudowie od Radmora 3011

Listopad 2015 – Uruchomienie odbiornika

Proces uruchomienia odbiornika rozpocząłem od podłączenia anteny do pola Rx” przy przekaźniku PK-3. Tym sposobem ominąłem filtry LPF, które w odbiorniku nie wpływają w znaczący sposób na odbiór. Jeszcze raz sprawdziłem działanie wzmacniacza m.cz. . Nadmieniam że filtry BPF zostały już wcześniej zestrojone analizatorem NWT-7. Ci wszyscy, którzy nie mają analizatora obwodów lub VNA, muszą to zrobić na słuch. Należy wtedy doprowadzić sygnał z jakiegoś generatora ustawionego na częstotliwość np. 3.700.00MHz do wyjścia antenowego (oczywiście nasz odbiornik też musi być ustawiony na tą częstotliwość).
Ze względu, że przeważnie generatory dysponują jakąś już mocą wyjściową, wystarczy sprzęgnąć(zbliżyć) wyjście generatora za pomocą krótkiego kabelka, który będzie pełnił rolę anteny nadawczej z wejściem antenowym naszego Kacpra. Strojenie odbywa się na słuch; kręcąc trymerami odpowiedzialnymi za dane pasmo (przypominam że w Kacprze 2 są dwa pasma), szukamy jak najmocniejszego sygnału generatora, lub stacji jeśli robimy to bez generatora. W tym przypadku antena podłączona do naszego Kacpra, nie może być kawałkiem drutu. Zdecydowanie zalecam podłączenie anteny zestrojonej do odbieranego pasma. Nie kiedy będzie wymagana zmiana pojemności w filtrach BPF, ponieważ pasmo ich przepustowości może wypaść poza pasmem krótkofalarskim. Dzieje się tak, ze względu na odchyłki (tolerancje) parametrów elementów użytych do wykonania filtrów BPF oraz LPF.

Po zestrojeniu filtrów pasmowych na max słyszalności, zabieramy się za ustawienia generatora BFO. Kręcąc trymerem od BFO ustawiamy częstotliwość około 7.998.50 MHz. Jeżeli nie możemy uzyskać takiej częstotliwości, musimy skorygować pojemność lub indukcyjność wpiętą szeregowo w kwarc od BFO. Zwiększając indukcyjność dławika DLZ, powinniśmy zauważyć zmniejszenie się częstotliwości BFO, jeżeli brakuje nam nie dużo powiedzmy 300-500Hz, można zmienić trymer na mniejszy np. 5-30p (kolor zielony) lub 6-40p(kolor żółty). Jeżeli częstotliwość BFO mamy za nisko powinniśmy zmniejszyć indukcyjność lub zwiększyć pojemność trymera. Następnie należy znaleźć jakąś stację na odbiorniku kontrolnym
(ja użyłem własnego fabrycznego transceivera). Ważne aby dobrze pokazywał częstotliwość. Na naszym Kacprze ustawiamy tą samom częstotliwość oraz rodzaj modulacji „L” jak LSB i kręcą trymerem od BFO dostrajamy się do odbieranej stacji do jak najbardziej naturalnie brzmiącej modulacji. Częstotliwość BFO powinna znajdowac się na lewym zboczy naszego filtra (foto 13).
Uwaga! Prawidłowo ustawiona częstotliwość BFO zależy od parametrów filtru drabinkowego, a one mogą zależeć od partii użytych kwarcy.

Foto 13. Ustawiona częstotliwość BFO względem pasma przenoszenia filtru kwarcowego

Grudzień 2015 – Uruchomienie nadajnika

Uruchomienie nadajnika zacząłem od podłączenia płytki filtrów LPF z główną płytą radia. Wyprowadzenie W przy zasilaniu płyty głównej łączymy z LPF z polem W”, przy przekaźniku PK-7. Gniazdo antenowe łączymy z środkiem płytki LPF (pole to oznaczono: ANT) od wewnętrznej strony PK-8. Pole Rx na płycie głównej łączymy poprzez potencjometr tłumika z polem Rx”.Uwaga! Wszystkie te łączenia wykonujemy kablem ekranowanym. W przypadku połączeń płyty głównej z płytką LPF oraz z gniazdem antenowym kabel musi być współosiowy 50Om. Wszystkie te połączenia widać na fotografii (foto 14 i 15).

Foto 14. Górna część płytki Kacpra po montażu (kliknij jeśli chcesz zobaczyć zdjęcie w dużej rozdzielczości)

Foto 15. Dolna część płytki Kacpra po montażu (kliknij jeśli chcesz zobaczyć zdjęcie w dużej rozdzielczości)

Po podłączeniu sztucznego obciążenia do gniazda antenowego zaczynamy strojenie nadajnika. Pole PTT obok przekaźnika PK-1 łączymy za pomocą jakiegoś łącznika monostabilnego z masą płytki radia. Ja z tego miejsca pociągnąłem dwa kabelki (biały i niebieski przeplatane między sobą) do łącznika w mikrofonie za pośrednictwem gniazda mikrofonowego. Do gniazda antenowego podłączamy oscyloskop lub sondę w.cz. Ja dysponowałem oscyloskopem analogowym. Przy pierwszych próbach nie podłączałem mikrofonu do płytki. Takie połączenie warto zrobić na jakiejś szybko-złączce, tak aby można szybko wpinać i wypinać mikrofon podczas strojenia nadajnika.
Potencjometr 1K znajdujący się po prawej stronie przekaźnika PK-5, stanowi bardzo ważny element nadajnika. Reguluje się nim prąd spoczynkowy końcowego tranzystora mocy IRF520 (IRF510). Przed załączeniem PTT ustawiamy go w środkowej pozycji.
Pamiętając o podłączeniu sztucznego obciążenia do gniazda antenowego, załączamy PTT i mierzymy napięcie stałe na bramce IRFa (nóżka oznaczona G) względem masy. Powinno on wynosić około 4V - 4,4V . Regulacja tego napięcia defakto jest regulacją prądu spoczynkowego naszego tranzystora końcowego, a realizowane jest to za pomocą wspomnianego potencjometru montażowego 1K.
Regulując potencjometrem montażowym przy US1 1MOm (równoważenie modulatora) doprowadzamy do jak najmniejszego poziomu sygnału na wyjściu nadajnika pamietając aby cały czas mikrofon był odłączony. W moim przypadku napięcie w.cz. na gnieździe antenowym wyniosło około 0,3Vpp - 0,4Vpp (około 0,17Vp, 0.12Vrms) co stanowi około 0,0003 W. Mój kalkulator mocy można pobrać z tej lokalizacji. Kalkulator do przeliczenia mocy w.cz.
Przy cały czas załączonym nadajniku (PTT), możemy też dokonywać korekty za pomocą PRka 1MOm przy US2 oraz PRk 1KOm przy filtrze drabinkowym tu zmiany na sygnale będą nie wielkie.
Po ustawieniu prądu spoczynkowego tranzystora IRF oraz zrównoważeniu modulatora przystępujemy do strojenia filtrów BPF od nadajnika.Podłączamy generator sygnałowy ok. 1000 Hz do wejścia mikrofonowego, a sondę w. cz. lub oscyloskop podłączamy do bazy tranzystora 2SC2053 (BD139), i kręcimy dwoma trymerami tak aby osiągnąć maksymalny poziom sygnału. Sygnał w tym miejscu powinien mieć poziom ok. 15 - 20Vpp (około 5-7Vrms choć to nie jest sinusoida ;-) ) (foto 16).

Foto 16. Sygnał na korektorze drivera, przed trasformatorem TR1 (podziałka 10V)

Ja swoje filtry dostroiłem wcześniej za pomocą NWT-7.
Po tej operacji, możemy podłączyć mikrofon i zacząć modulować przy załączonym PTT. Sygnał w.cz. uzyskany na wyjściu antenowym powinien wynosić kilkadziesiąt V. Po kilku próbach, uzyskałem w paśmie 80m poziom sygnału ok. 45V czystego sinusa, co stanowi 5W. W paśmie 40m uzyskałem około 3W. Regulacja poziomu sygnału mikrofonowego odbywa się za pomocą PRka 4,7KOm znajdującego się na płytce z prawej strony US1.

Jeszcze parę słów na temat trasformatora w.cz. Tr2. Do jego zbudowania można użyć rdzenia FT50-43, wystarczy jenda sztuka. Wcześniej myślałem, że jeden rdzeń bedzie się nagrzewał i gubił parametry jednakże po przeprowadzonych próbach stwierdziłem tylko minimalne jego nagrzewanie ( tu też ma wpływa radiator z IRFa) i prawidłową pracę nadajnika.
Na moich wcześniejszych zdjęciach trasformator ten Tr2 jest zbudowany w trzech rdzeni (nieznanego mi typu) przesłanych przez autora projektu. Na późniejszych zdjęciach w Tr2 widać już dwa rdzenie FT50-43 ( tak zostało - nie chciało mi się tego ponownie przelutowywać). W moim przypadku, przy mocy wyj. ok 5-6W wszyskie te trzy rowiązania spisywały sięprawidłowo i nie zauważyłem żanych różnic w pracy nadajnika między nimi. Być może przy większych mocach np. po przez zwiekszenie napięciu zasilania oraz zastosowanie tranzystora końcowego IRF530, jeden rdzeń może być niewystarczający. Przy tego typu próbach należy to wziąć pod uwage.

Uruchomienie sterownika DDSa
Sterownik DDSa wykonałem na fabrycznej płytce przesłanej przez autora projektu Kacpra. Na wstępie wykonałem wszystkie zworki, oraz zainstalowałem podstawkę pod mikroprocesor oraz podstawkę pod samego DDSa. Następnie przylutowałem resztę elementów i osadziłem chiński DDS oparty układzie AD9850. Sterownik połączyłem z wyświetlaczem oraz z oddzielną płytką z przyciskami. Wszystko zadziałało od pierwszego razu (foto 17).

Foto 17. Zmontowany sterownik DDSa - pozostało osadzić chińskiego DDSa w gnieździe.

Zakończenie projektu
Czas na podsumowanie półtorarocznego projektu, który miał na celu zbudowania trx Kacper 2 na pasma 80 i 40 m wg Wojtka SP4SKV. Wszystkie prace wykonywałem staranie i powoli. Czasami były miesiące, że nie miałem lutownicy w ręku. Nie miałem na to parcia - mam na czym pracować w eterze. Krótkofalarstwo jest dla mnie ważne, ale nie na tyle aby rzucić wszystko i zająć sie tylko budowaniem urządzeń krótkofalarskich. Nie było większych problemów ze kompletowaniem elementów, są one tanie, a cześć z nich można znaleźć w swoich szufladowych zapasach. Konstrukcja miała już kilka modyfikacji i trzeba przyznać, że jest dopracowana. Wprawdzie płytka mogłaby mieć mniej przelotek, ale i tak uważam, że jest nieźle. Jest miejsce na eksperymety i dołożenie dodatkowych opcji np. CW czy też przedwzmacniacza. Gdyby zastosować część elementów SMD, płytka byłaby mniejsza, a montaż trwał by krócej. Choć rozumiem intencje autora - SMD dla niektórych osób jest nie do przeskoczenia. Oddzielne pochwały należą sie autorowi - Wojtek SP4SKV nie kazał na siebie czekać, żaden mail nie pozostawał bez odpowiedzi i najpóźniej na następny dzień była pomoc. Takiego wsparcie życzyłbym sobie w innych projektach, naprawdę szacun dla autora.

Poniżej znajduję się kilka zdjęć z efektem końcowym moich półtorarocznych zmagań z krzemem, aluminium i nie tylko. ;-)

Kacper 2 wnętrze

TRX Kacper2

TRX Kacper 2

W końcu się zmobilizowałem i porównałem odbiornik Kacpra z ICOMem IC-735. Link do filmu znajduje sie poniżej.
Miłego oglądania (słuchania).

https://www.youtube.com/watch?v=MMYuqAOJwFE&feature=youtu.be