Изготовление трансивера mini SW2017 (RM4HQ)

Авто статьи RM4HQ с сайта «Клуб радиопутешественников«

Эту статью я решил написать в помощь тем радиолюбителям, которые хотели бы самостоятельно собрать mini SW, но из-за недостатка опыта конструирования сомневаются в своих силах.

Два собранных мною трансивера заработали без каких-либо проблем, что говорит о высокой повторяемости конструкции. Настройка трансивера тоже очень простая и не требует никаких приборов кроме мультиметра и компьютера со звуковой картой (можно обойтись и смартфоном). В конечном итоге мы получаем трансивер с хорошими характеристиками за относительно небольшие деньги. В этом и заключается секрет большой популярности mini SW как дачного или полевого трансивера.

В этой статье я постарался собрать всю необходимую информацию по сборке и настройке аппарата, включая наработки других радиолюбителей. Несмотря на относительно простую конструкцию, для изготовления трансивера все же необходимо иметь некоторые навыки конструирования, SMD монтажа, радиоизмерений, хотя бы в общих чертах разбираться в схемотехнике трансиверов. Т.е. это однозначно не должно быть первой конструкцией начинающего радиолюбителя.

Итак, на сегодняшний момент (январь 2018 г) последняя версия трансивера имеет номер 2017 и ее особенности описаны автором на форуме CQHAM. Если вкратце, то от предыдущих версий ее отличает термокомпенсированный генератор опорной частоты 39 МГц, усовершенствованная АРУ, синтезатор на SI5351 и другой индикатор. Схема и монтажки.

Что касается приобретения комплектующих, то возможны два варианта:
1. Полный набор (KIT). В набор входят полностью все детали необходимые для сборки (включая подготовленный под установку плат корпус, панели, радиатор, крепёжные элементы), докупать самому ничего не придётся (только тангента не входит в набор, но если она нужна, можно заказать её дополнительно). На печатных платах уже запаяны все smd элементы (монтаж выполнен качественно профессиональным монтажником). Все трансформаторы, катушки, платы кварцевых фильтров в наборе тоже идут уже в готовом виде.
2. Можно приобрести не полный набор, а только самые необходимые или дефицитные комплектующие.

Полный список высылаемых комплектующих и их стоимость можно получить, написав письмо Роману. Я заказал комплект печатных плат, готовые кварцевые фильтры 6МГц, фильтр на 45МГц, генератор 39МГц, индикатор, пару RD16HHF1, TA7358 и ADG774. Список необходимых деталей, составленный UR3QTD, можно скачать здесь.

Небольшие уточнения:
— Если вам не нужна САТ, то можно оставить авторскую прошивку и микроконтроллер ATmega 32 (я так и сделал). Если хотите трансивер с САТ, то контроллер необходимо заменить на ATmega 644 и использовать соответсвующую прошивку.
— Стабилизатор BZX55 в УМ на 12В.
— Почти все резисторы и конденсаторы типоразмера 0805. Некоторые 1206 (их хорошо видно на монтажках). Индуктивности 1210 или 1812.
— Внимательнее при покупке диодных сборок. В КСВ-метре УМ используются BAS70-04, а на основной плате и в синтезаторе BAV70 или BAS70-05 (с общим катодом). Вместо BAV70 DD1, DD2, DD3 и VD9 лучше поставить BAR64-05, но это уже изыски, можно оставить и BAV70.
— Вместо 7808 и 7805 советую сразу ставить LDO-стабилизаторы. У меня стоят L4940V85 и L4940V5. Их цоколевка полностью совпадает с 78 серией.

Оплата электронным переводом с карты Сбербанка через Золотую Корону затруднений не вызвала. Роман оперативно выслал посылку, которая отлично отслеживалась как на территории Украины, так и по России. До Самары шла две недели. Упаковано отправление было в картонную коробку и дополнительно внутри все обернуто пузырьковой пленкой. Повреждения при такой упаковке практически исключены.

Начинаем собирать с синтезатора. Сначала припаиваем микросхемы и транзисторы, затем пассивные компоненты. Очень желательно перед впаиванием проверять номиналы резисторов и особенно конденсаторов специальным SMD тестером. Необходимо обратить внимание, что контактные площадки для резисторов и конденсаторов не стандартные. Они разнесены между собой немного больше, чем обычно. Из-за этого если защитная маска (зеленая краска на плате) будет повреждена, то возможно замыкание выводом детали на массу. Поэтому паять их надо как можно более точно по центру и не допускать ерзания детали о плату что бы не повредить маску. Советую сразу отмечать на монтажке запаянные элементы. Обращаем внимание на цоколевку микросхем и генератора. Перед запайкой генератора, его выводы надо предварительно залудить.

Наибольшую трудность представляет пайка SI5351. Надо обязательно использовать бинокулярные очки или хотя бы лупу на подставке. Если припой случайно замкнул соседние выводы, его излишки можно убрать с помощью жидкого флюса и мягкой оплетки. У меня получилось не очень аккуратно. На фото видно стертую оплеткой маску.

После того, как все SMD элементы впаяны, плату надо промыть изопропиленовым спиртом. Поскольку регулятор громкости у меня без выключателя питания, то устанавливается соответствующая перемычка. Затем припаиваются кнопки, контактные стойки, индикатор и валкодер. В качестве валкодера используется обычный 24-х импульсный энкодер. Хорошо, если получится найти сразу без трещетки. У меня был с трещеткой и кнопкой, поэтому его пришлось разобрать и прижать пружинку что бы она не задевала за зубчатое колесо.

После этого подключают питание 5В к выводам гребенки 20 и 7, и к отдельным выводам программатор.

Для программирования я использовал клон AVR910 и программу CodeVision. Конечно можно применять любой другой внутрисхемный программатор для ATmega. Сначала заливается прошивка, затем программируются фюзы.

Более подробно о еще одном варианте программирования контроллера SW можно ознакомиться здесь.

Или в этом видео тоже показан процесс сборки и программирования.

Если все прошло удачно, то экран синтезатора оживает. Ток потребления синтезатора 90 мА.

Частота перестраивается, кнопки работают.
Функции кнопок:
1. переключение диапазонов кнопка UP, DN. В каждом диапазоне можно накрутить любые частоты и при переключении они запоминаются. Длинное нажатие кнопки UP – режим Lock блокировка энкодера.
2. SPL — сплит, работа на разнесенных частотах (простейшее использование как расстройка) Короткое нажатие – включение SPL при этом передача останется на месте, а прием где угодно. В том числе и на другом диапазоне. Следующее короткое – обмен местами частоты приема-передачи. Длинное нажатие – выключение SPL и частоты становятся равны текущему значению частоты на дисплее.
3. PRE – переключение по кругу УВЧ, аттенюатор, и выкл. Длинное нажатие включает режим TUN – непрерывная несущая для настройки внешнего усилителя. Не зависит от текущего режима. Повторное длительное нажатие-выключение.
4. FUN – длинное нажатие вход в меню. Повторное длинное нажатие выход из меню. Короткое нажатие переключает полосу 2.7 кгц и 0.5 кгц.
5. MOD – переключение вида работы LSB-CW. Длинным нажатием замена вида работы, например LSB на USB или CW на CWZ, CWR.

Радуемся. Первый этап пройден

Приступаем к сборке основной платы. Деталей здесь гораздо больше, монтаж плотнее, поэтому надо быть очень внимательным, никуда не торопиться и не нервничать. Порядок сборки такой же: сначала на верхней стороне запаиваем SMD микросхемы, транзисторы, диоды, затем резисторы и конденсаторы, затем SMD катушки. Фильтр 45 МГц надо так же предварительно залудить.

Затем тоже самое на нижней стороне.

Потом плата промывается и устанавливаются выводные детали. Так как все реле коммутируются «по минусу», то есть возможность установить 5В реле. Поскольку они у меня уже были, то я и воспользовался этой возможностью. Для этого необходимо перерезать одну дорожку на верхней стороне платы. Если у вас двенадцативольтовые реле, то ничего резать не надо.

И еще одну на нижней.

И снизу установить перемычку, один конец которой идет на контакт реле у обрезанной дорожки, а второй конец подключен к другому реле и одновременно к мимоидущей дорожке 5В.

Единственная подстроечная катушка индуктивности содержит 11 витков на каркасе 3мм с подстроечником. Ее индуктивность около 0,5 мкГн.

Количество витков и обмоток трансформаторов указаны на монтажных схемах. Косыми линиями показаны отдельные обмотки. Перед пайкой надо очень внимательно прозванивать обмотки что бы их не перепутать. Используются кольца проницаемостью 1000 и диаметром 7-10 мм. Я мотал на Амидоне FT37-43 скруткой из 2-х или 3-х проводов диаметром 0,25-0,35 мм. Выходные трансформаторы УМ намотаны на кольцах диаметром 12 мм проницаемостью 2000 (фирмы Epcos сердечник N87) проводом 0,8 мм. Пример намотки Тр4.

Еще из переделок я подключил вход стабилизатора 5В не к питанию 13В, а к выходу стабилизатора 8В.
Общий вид собранной платы.

Поскольку изначально я хотел изменить форм-фактор трансивера, то основную плату и синтезатор соединил не через клеммную колодку, а с помощью проволочных перемычек. Если вы будете использовать стандартную компоновку, то снизу основной платы припаивается длинный разъем гнездовых контактов в сторону синтезатора.

Плата синтезатора крепится к фальшпанели через просверленные отверстия на свободных местах платы.

Что бы в итоге получилось вот так.

Подключаем к трансиверу динамик, электретный микрофон, кнопку PTT, ставим выходные транзисторы на радиатор. Правильно собранный трансивер начинает работать сразу. Настройка минимальна и заключается в следующем:
1. По шуму эфира с антенны или любому постоянному сигналу подстраиваем катушку L11 по максимальному отклонению S-метра. Следим за тем, что бы сердечник при этом не оказался в крайнем положении.
2. Выставляем 3,5 МГц, подключаем эквивалент нагрузки, включаем передачу без микрофона. Подстроечными резисторами УМ выставляем на клеммах измерения тока каждого плеча усилителя ток покоя транзисторов по 100-150 мА. После настройки ставим перемычки (джамперы).
3. Подключаем КСВ-метр с мощметром. В режиме настройки (TUNE) с помощью RV1 (20 КОм) выставляем мощность около 15 Вт.
4. Если есть ВЧ-вольтметр или осциллограф, подключаем его через аттенюатор к эквиваленту. В режиме передачи с помощью подстроечника RV2 (1 КОм) выставляем минимальный уровень несущей. Если приборов нет, просто ставим подстроечник в среднее положение.
5. В инженерном меню (ВКЛ питания при нажатой кнопке FUN) надо выставить частоты нижнего (F24) и верхнего (F23) скатов фильтра. В простейшем случае это можно сделать по спектру шума эфира, сравнивая его со звучанием промышленного трансивера. Я настраивал с помощью прибора и получилось 5999,10 КГц и 6002,00 КГц.
6. Настроить точное значение частоты генератора 39 МГц. Оно выставляется в пункте F15. Простая методика настройки подробно описана в этом видео

Или в этом видео от автора

7. Подключаем микрофон и проверяем мощность в режиме SSB. Она должна приближаться к мощности TUNE. Уровень сигнала подстраиваем RV3 (50 КОм).
На этом в общем-то настройка закончена.
Ток потребления RX — 250 мА, TX — 3 А.

Для желающих поглубже покопаться в инженерном меню выкладываю описание его пунктов.

Для того что бы стереть все настройки нужно включить питание с нажатой кнопкой SPL. Все значения станут по умолчанию.

В качестве корпуса у меня используется пищевой контейнер Good&Good объемом 1,1 л размером 190х130х60 мм. Плата в него отлично помещается, даже остается еще место для тюнера. Такая компоновка удобнее в полевой работе когда не используется стол и стул. К тому же, не требуется никакой дополнительной защиты трансивера. Крышка контейнера закрывается на защелки и имеет силиконовую прокладку. От погружения в воду такая защита не поможет, но от дождя вполне спасет. И от механических повреждений в рюкзаке защитит.

Передняя панель состоит из фальшпанели из 3 мм оргстекла и лицевой панели из двухцветного (белый с черной основой) гравированного пластика толщиной 1,6 мм. Кроме того, есть небольшая пластина для выводов катушки тюнера (оргстекло 4 мм). Все эти детали вырезаны лазером, чем достигается очень высокая точность изготовления и приятный внешний вид.

Подобные детали делают в рекламной конторе, оказывающей услуги лазерной резки и гравировки пластика. Векторный файл можно скачать здесь.

Вся конструкция держится в корпусе только на трении. Справа катушка тюнера и конденсатор упираются в дно контейнера. Слева не позволяет провалиться латунная стойка-гайка. Под эти гайки крепления необходимо подложить изолирующие шайбы.

Основная плата крепится к фальшпанеле через резьбовые втулки.

В качестве разъема питания используется XT60, применяемый в моделизме.
Микрофон — традиционно ДЭМШ. Его уровня недостаточно для микрофонного усилителя трансивера, поэтому дополнительно используется усилитель на микросборке УК-15ПФ.

Для подключения гарнитуры или тангенты так же традиционно используется 8-и штырьковый разъем РШ2Н-1-17.

К нему подключается тангента из корпуса СОМ разъема с микрофоном, кнопкой РТТ и разъемом джеком 3,5 мм для наушников.

Схема подключения к основной плате.

Так же ничего не мешает подключить плату сопряжения с телефоном для цифровых видов, как это сделано на моем предыдущем mini SW.

На лицевой панели вмонтирован неплохой динамик, отключаемый отдельным тумблером.
Для подключения телеграфного ключа используется разъем джек 3,5 мм.
Около регулятора громкости расположена дублирующая кнопка РТТ.
Кнопка на валкодере дублирует кнопку UP/LOCK.
Выключателя питания нет. Трансивер включается подключением АКБ к разъему. Все равно штатный выключатель на ручке громкости не обесточивал полностью трансивер.
Из-за небольшого радиатора мощность трансивера ограничена 12 Вт.

Тюнер выполнен по классической Г-образной схеме в общей катушкой, которая переключателем перекидывается к одному или другому выводу конденсатора, и кроме того, может находиться в среднем положении для настройки удлиненного GP одной емкостью.

Катушка выполнена на кольце Амидон Т130-2 и содержит 50 витков проводом 0,8 мм с отводом от каждого витка (всего 48 отводов). Ее конструкция понятна из фотографий.

При припайке выводов к виткам катушки, катушку надо располагать не строго соосно с разъемами, а сместив на пару мм в боковую сторону (от платы). Иначе мне пришлось подточить край платы на 1,5 мм.

Общая индуктивность катушки составляет 26 мкГн. Отводы переключаются с помощью перемычки, совмещенной с противовесом. Переменный конденсатор от какой-то военной радиостанции с емкостью 5-145 пФ. Дополнительно параллельно подключается конденсатор КСО 150 пФ. В целом такой тюнер позволяет согласовывать как высокоомные LW, так и укороченные GP.

Общая конструкция антенны идентична Походной антенне. Вер.2. Отличия заключаются только в примененных разъемах и материале самого полотна. Плюс добавлен еще один элемент длиной 20 м. В качестве излучателя используется специальный провод с кевларовым волокном, чем достигается его невероятная прочность (60 кг) и малый вес (4 гр/м). Провод приобретался в этом магазине.

Конструкция укорачивающей петли элемента 5,5 м.

Противовес из обычного провода МГШВ-0,35 длиной 5 м красного цвета, что бы хорошо было видно в траве.

Антенный провод намотан на специальное мотовильце.

Его особенностью является способ намотки — восьмеркой, из-за чего провод не скручивается и не путается в барашки. Так же такое мотовильце позволяет быстро и удобно сматывать и разматывать антенну. В стремлении приятно провести досуг, много людей предпочтение отдают комфортной домашней атмосфере. Приключения никого не оставят равнодушными, а пройдя путь от старта до финиша, игроков ожидает отличное денежное вознаграждение! Резинки с крючками фиксируют провод.

Мотовильце сделано из 3 мм поликарбоната. В отличии от оргстекла, поликарбонат гораздо прочнее и не ломается от ударов. Поликарбонат лазером не режется, поэтому его выпиливают фрезой. Заказывал там же, где и переднюю панель. Файл для изготовления лежит здесь.

Полный комплект.

Включает в себя:
— Блокнот с влагозащищенной бумагой для записи QSO
— Автоматический карандаш
— Резинка
— Цифровой вольтметр для побаночного контроля напряжения LiPo АКБ
— Адаптер питания для телефона (АКБ — USB)
— Кабель USB — micro USB
— Кабель питания АКБ — RTX
— Трубчатый припой с канифолью
— Зажигалка
— Термоусадочная трубка
— Мотовильце с полотном антенны
— Противовес
— Оттяжки из полимерного шнура
— 2 куска тряпки для песка для заброски антенны
— Резинка для натяжения полотна антенны
— Кусок веревки на всякий случай
— LiPo АКБ 3 банки по 5 Ач. Для механической защиты обмотана армированным скотчем.
— Колышки
— Чехол

Все вместе с трансивером и аккумулятором 5 Ач весит 1,65 кг.

Если наличие деревьев на месте работы не предполагается, добавляется шестиметровая стеклопластиковая удочка (в сложенном состоянии 0,6 м).
В целом, вполне неплохо.