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QRP电台制作技术

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业余无线电制作的主要内容是自制电台收发信机和电台附属设备(如天线调谐器、驻波功率表、电源、高频信号源、陷波表、自动键、高频功率放大器等)。本文主要介绍QRP电台制作技术。

制作方法与基本工艺

电路制作的传统方法是使用印刷电路板(PCB)。如果自己用PROTEL或OR-CAD等软件设计后再送交电路板厂订做,至少每次要花费30~50元。目前市场上有一种感光电路板,比订做PCB便宜,精度也可满足一般高频电路的要求,值得推荐。

如果只是进行试验,可以使用数字电路实验的通用电路板。这种电路板一般只售4~5元一块,可以做大多数QRP电路试验。作者曾经在这样的电路板上制作成功过一个21MHz/1W的电报发射机和一个21MHz的一次变频接收机。江西的爱好者BD5IT甚至制作了一个完整的双波段频率合成单边带收发信机,功率15W/5W,并用这个机器通联了许多电台。图1所示为该机器的频率合成、微处理器和单边带滤波器电路单元,更详细的内容可访问
http://www.hellocq.net/forum/showthread.php?s=&threadid=15457
。当然,这种电路板的地线往往比较细长,因而不太适合做大功率或高频率的电路,另外,为防止出现高频自激,必须注意这种电路板上导线之间的电容、元件布局和电路级间的高频退耦。

图1
图1 🔍原图 (709×557)

另一类因地制宜的方法是利用单面或者双面敷铜板搭焊。虽然麻烦一些,但可以利用整层铜箔作为地线,具有良好的高频性能。一种被称为“死虫”的制作方法最为简易,首先将敷铜板打光,涂上松香酒精溶液,晾干后备用。预先设计好元件,尽可能模块化布局,模块之间最好成直线,避免信号通过空间耦合产生自激。然后以主要元件为中心进行焊接,一般三极管和集成电路等多脚的元件要首先引脚朝上(形如僵死的昆虫,故名)粘于敷铜板上,所有接地的引脚可就近焊接于敷铜板上,其余引脚在空中搭焊,在必要的时候可以用热熔胶固定。每电路模块的电源可通过导线引入,电源入口处要做好高频退耦(比如,对地接103瓷片电容,或者电源线上串入高频扼流圈等),所有较长的信号线都用细的50Ω同轴电缆(如SYV-50-2或者RG-174)连接。为了加强机械强度,可使用高阻值的电阻(比如,大于3MΩ)作为支撑,将电阻一头焊于敷铜板上,另外一头作为电路连接点。由于高频电路中使用电阻的范围一般从0~100KΩ,因此,这些高阻值的电阻不会对电路的偏置产生明显影响。另外有人采用贴焊盘的方法加强机械强度,这种方法在美国被称为“曼哈顿法”,非常流行。具体的方法是先将敷铜板打光,冲成或者割成许多数毫米见方的圆形或者方形“焊盘”备用,用耐高温且不容易挥发的胶水粘于预先打光上好助焊剂的敷铜板上,作为电路连接点。这种方法中,集成电路最好用单面的通用电路板做个“子板”,将IC插座向外弯脚后表面焊接于子板上,然后将子板粘在敷铜板上。图2是美国著名QRP电台制作者K7QO亚当斯教授的作品,他运用 “曼哈顿法”完成了整个QRP电台的制作。

图2
图2 🔍原图 (640×500)

高频元件选择

小于1000pF的电容,应选择零温度系数的高频电容,如高频瓷片电容(CC)、云母电容(CY)、聚苯乙烯电容(CB)。无引脚的片状电容或者贴片电容可减少引脚电感,更适于高频场合使用。

市场上的电阻状色环固定电感或泪珠状色点固定电感可作为小电流的高频扼流圈和不严格的谐振回路元件。在QRP制作中,100~470μH的电感可作为大多数场合的小电流的高频扼流圈(只要不用在功率放大器末级都是可以接受的)。

选频线圈和中周推荐使用市场上的电视机10K型中周改制。只要保证电感量和匝数比,一般都能正常使用。

发射电路末级或推动级的高频扼流圈、宽带变压器等,一般使用导磁率比较高的铁氧体磁环绕制。国外爱好者通常使用FT系列磁环,特别是-43和-61材料的,其导磁率分别是850和125,一般可试用国产的NXO-100替代。传输线变压器对于磁环的要求不高,甚至使用开关电源里的低频磁环都可有很宽的频率使用范围。

发射输出的低通滤波器、本振的振荡线圈等可用低导磁率的铁粉芯磁环绕制。国外爱好者通常使用T系列磁环,常用的-6和-2材料,其导磁率分别是8和10,一般可用国产的NXO-10替代(严格说,NXO系列磁芯材料并非铁粉芯,有的场合直接代换并不合适)。

高频用晶体管选择大概要考虑这么几条原则:1.选择至少两倍于电源电压的Vce参数。2.晶体管在工作频率呈现的增益要恰当,增益过小,同样的输出功率需要较大的输入功率,过大容易自激。3.截止频率是晶体管的重要参数,应选择比工作频率高5到10倍的截止频率。4.选择耗散功率比直流输入功率稍大的管子。经验表明,选择两倍的直流输入功率比较合适。

一般的电阻、退耦和耦合用的电容、电解电容等,实际使用值与标称值误差在正负20%都无问题。一般的小功率三极管,如2N2222、2N3904、2N3906、2N4401、2SC1815等,都可试用901x三极管替代。

CW还是SSB?

从制作的难易程度上说,CW机器要比SSB机器简单得多。从实用角度上说,CW方式更适合于QRP电台通信。所以建议大家先做成CW机器,然后再考虑制作实用的SSB收发信机。

电路方案选择

接收机电路方案可以是直接变频式、一次变频超外差式、两次或三次变频超外差式等。兼顾性能和可行性,一次变频电路方案是笔者的推荐自制方案。

具体的电路方案本文就不详述了,有兴趣的读者可到
garden.2118.com/zsh/zazhi/ml.htm
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(荣新华)