如何用8個零件制作一個無線電設(shè)備

應(yīng)急無線電發(fā)射器EMTX的制作，對于初學(xué)者而言是個很好的入門DIY項目，今天，本文作者Kostas(SV3ORA)給我們介紹了如何構(gòu)建一個8組件40/30米QRP應(yīng)急無線電發(fā)射器，步驟詳實，圖紙、零件型號選擇等要素齊全，不虧為一篇業(yè)余無線電愛好者制作學(xué)習(xí)的好教程，今天和電臺小叔BG5WKP一起來看看作者如何用8個零件制作一個這樣的無線電設(shè)備。特別提醒，DIY制作無線電發(fā)射設(shè)備需要符合國家法律法規(guī)。

應(yīng)急發(fā)射器(EMTX)——

8零件大功率40m / 30m發(fā)射器，可讓您快速上手

介紹

QRP就是要事半功倍。在這里介紹的這種廉價，簡單的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)上，這是不對的。它主要設(shè)計為應(yīng)急發(fā)射器(EMTX)，可以在現(xiàn)場或任何家庭中建造或維修。但是，它也可以用作業(yè)余無線電發(fā)射機(jī)。但是，不要以其較少的組件數(shù)來判斷。該發(fā)射器功能強(qiáng)大，比QRPers夢想的功能強(qiáng)大。令人驚訝的是8個組件如何帶來如此大的輸出功率，使您可以在傳播條件合適的情況下與世界的大部分地區(qū)進(jìn)行通信。對于電路而言，很難在兼具這種性能的同時兼顧這種簡單性。

按照我的詳細(xì)說明，可以在數(shù)小時內(nèi)輕松復(fù)刻EMTX。結(jié)果始終是成功的，這是根本不重要的電路之一，并且每次都能成功復(fù)刻工作正常的發(fā)射機(jī)。我已經(jīng)使用類似的組件(甚至是環(huán)形線圈)多次構(gòu)建了此發(fā)射器，并且始終可以正常工作。發(fā)射器滿足下一個期望：

1. 輸出功率(包括諧波)：50 ohm時，幾mW至15W(取決于晶體管，晶體和所使用的電壓/電流)。

2. 它可以直接驅(qū)動任何阻抗為50 ohm或更高的天線，而無需外部調(diào)諧器。

3. 操作范圍：目前40m，30m

4. 模式：CW，F(xiàn)eld-Hell(帶有外部開關(guān)電路)，TAP代碼和任何其他ON / OFF鍵控模式。AM調(diào)制也很容易應(yīng)用。

5. 提供了諸如反極性保護(hù)二極管(在測試不同的未知極性PSU時在現(xiàn)場使用)和電流表(便于調(diào)整)等選件。

挑戰(zhàn)

該發(fā)射器的用途主要是用作應(yīng)急發(fā)射器。這帶來了影響發(fā)射機(jī)設(shè)計的幾個挑戰(zhàn)：

1. 必須能夠在野外或任何家庭中輕松制造或維修，其組件可以從電子產(chǎn)品或小型廢舊二手無線電設(shè)備中獲得。這意味著零件數(shù)量應(yīng)保持非常低，并且一定不能使用稀有的零件，而是常用的零件。同時，如果要購買任何零件，成本也將保持很小。而且，有源零件必須可以與許多其他設(shè)備互換，而無需更改設(shè)計或更改其余電路零件。

2. 它必須能夠在很寬的直流電壓源范圍內(nèi)且以相對較低的電流工作，以便可以使用普通的房屋電源為其供電。此類設(shè)備包括膝上型計算機(jī)，路由器，打印機(jī)，手機(jī)充電器，圣誕燈或任何其他可能可用的其他設(shè)備提供的線性或開關(guān)模式電源。

3. 它必須能夠傳輸強(qiáng)大的信號，以確保通信?？赡茉诒镜芈牭侥軌蜉敵鰩譵W輸出功率的應(yīng)急發(fā)射機(jī)(仍然有用，但已經(jīng)有手持設(shè)備)，但是如果不能真正聽到，將不會有太大用處遠(yuǎn)。

4. 它必須能夠裝載任何天線，而無需外部設(shè)備。在緊急情況下，您只是沒錢制作漂亮的天線或攜帶同軸電纜和調(diào)諧器。甚至在某些極端情況下，您甚至都無法攜帶有線天線，而您只能依靠從現(xiàn)場搜集來的導(dǎo)線來充當(dāng)隨機(jī)有線天線。

5. 在沒有任何外部設(shè)備幫助的情況下，應(yīng)將發(fā)射機(jī)的調(diào)整保持在最低限度，并且必須在現(xiàn)場指示發(fā)射機(jī)或天線的正確操作。

元件選擇

晶體管：

該發(fā)射器經(jīng)過設(shè)計，可與任何NPN BJT配合使用。其中包括小信號RF和音頻晶體管以及高功率RF晶體管，例如HF放大器和CB電臺上使用的晶體管。盡管原理圖中顯示了2sc2078，但只要嘗試就地使用任何NPN BJT并相應(yīng)地調(diào)整可變電容器即可。在野外工作時，您將無法找到特殊類型的晶體管。發(fā)射器必須手持任何晶體管工作，或從附近的設(shè)備中搶救。當(dāng)然，晶體管的功率能力(以及晶體電流處理能力)將決定可施加給晶體管的最大VCC和電流，從而決定發(fā)射器的最大輸出功率。我使用過的一些功能最強(qiáng)大的晶體管是來自舊的CB電臺，例如2sc2078、2sc2166、2sc1971、2sc3133、2sc1969和2sc2312。還有很多。例如，帶有20v筆記本電腦PSU的2sc2078可在50歐姆負(fù)載下提供10-12W的最大輸出功率。

40m / 30m頻段的8個組件EMTX的示意圖。灰色的組件是可選的。

晶振：

這是發(fā)射機(jī)最不常見的零件。您必須找到要工作的頻率的晶振。在40m或30m連續(xù)波段內(nèi)的晶振并不常見。此外，如果在高功率和高電流下操作發(fā)射器，您會注意到發(fā)射器頻率上的晶振發(fā)熱和吱吱聲。晶體外殼內(nèi)部的晶振的當(dāng)前處理能力將決定吱吱聲和晶體熱量。如果線性調(diào)頻脈沖沒有那么高，您仍然可以在工作站上使用線性調(diào)頻脈沖發(fā)射器，以便線性調(diào)頻脈沖可以通過接收器的CW濾波器。但是，如果小吱吱聲使您煩惱，或者吱吱聲太多，則必須使用這些老式的較大尺寸的晶振(例如FT-243)，它可以處理更多的電流。但是，這些在今天更加罕見。

我在模型中使用的方法是并聯(lián)連接多個相同頻率的HC-49U晶體，以便在它們之間共享電流。即使在使用單個FT-243晶體的情況下，即使在高輸出功率的情況下，也可以將雜音降低到幾乎不明顯的水平，甚至在某些情況下甚至更好。同樣，這是可選的，但是如果您想在不尋找稀有老式晶振的情況下將線性調(diào)頻(和晶體加熱)降至最低，這是可行的方法。

給個警告。如果在將晶振插入EMTX時發(fā)現(xiàn)吱吱聲非常高，則應(yīng)認(rèn)為該晶振不適用于此發(fā)射器，因為它無法處理所需的電流。如果繼續(xù)使用這種不合適的晶振，則很容易將其搞壞并使其變得無用。不要使用這些微小的HC-49S晶體，它們將無法工作。

電流表：

1安培(或是更大)的電流表可用于監(jiān)視按鍵過程中發(fā)射器吸收的電流。推薦的電流工作點在450mA至1A之間，這取決于要達(dá)到的輸出功率(和諧波)水平。電流點由可變電容器設(shè)定。我可以避免將電流設(shè)置為大于1Amp，盡管可以做到。電流表的使用是可選的，但是與白熾燈泡一起使用，可以很好地指示發(fā)射器的正確調(diào)諧，因此您無需將外部RF功率表連接到發(fā)射器輸出。如果有，則可以卸下當(dāng)前的電表。如果沒有可用的1Amp模擬儀表，而是較小的儀表，則可以在儀表兩端并聯(lián)一個低值功率電阻。在我的情況下，我只有一個100uA的電表，并且在其兩端并聯(lián)了一個0.15歐姆的5W電阻，以將1Amp縮小至100uA。該電阻值取決于內(nèi)部電表電阻，因此您必須針對特定電表進(jìn)行計算。當(dāng)2sc2078在20V下使用時，電流表中的500mA表示大約5W的輸出功率，600mA表示大約6W，700mA 7W，800mA 8W，900mA 9W和1A大約10W。因此，電流表可以用作某種功率計，而無需對其進(jìn)行任何換算。

白熾燈泡:

單獨使用電流表，而不使用白熾燈泡，將無法正確指示發(fā)射器的運行情況。在某些情況下，發(fā)射器可能會汲取電流而實際上并未產(chǎn)生太多甚至任何RF。當(dāng)您在野外時，您不想隨身攜帶額外的監(jiān)視設(shè)備。發(fā)射器振蕩時，白熾燈泡將點亮。它監(jiān)視實際的RF信號，因此其亮度會根據(jù)發(fā)射器產(chǎn)生的RF功率量而變化。為了正確設(shè)置可變電容器，這與電流表讀數(shù)一起需要了解。請注意，燈泡在非常低的信號水平下不會點亮。原型中使用的那個從不到1W的點開始發(fā)光。如今，微型白熾燈泡可能不那么容易找到。但是，這些資源有一個很好的來源，幾乎每個人的家中都有。這個來源是舊的圣誕燈。您確實保存了舊的圣誕燈，不是嗎?白熾燈泡指示器以及變壓器上的單匝繞組是可選組件。如果將射頻功率計連接到發(fā)射器，則可以將其卸下。

二極管：

保護(hù)二極管是電路的可選組件。如果您在現(xiàn)場，電源的正確極性可能不明顯。如果沒有萬用表，可能很難確定PSU的正確極性。如果將反向極性連接到電路，則功率二極管(我使用的是6A二極管)將保護(hù)晶體管免于爆炸。

Cx和Cy：

Cx電容器，尤其是Cy電容器必須具有良好的質(zhì)量。如果沒有，Cy會因高輸出功率而發(fā)熱。在測試中，我使用了自制的mm頭電容器，甚至將雙面PCB用作Cy電容器，它們都在大功率下變熱。銀云母電容器的運行溫度要低得多，并且它們的輸出功率差異確實很小，因此我建議使用這種類型。Cy必須能夠承受很多電壓，因此銀云母類型是理想的。

CY接于相線或零線入地線，稱為共模電容。CX接在相線和中線之間，稱為差模電容。作用是，讓低頻電流順利通過，濾除高頻干擾雜波成份，減小對用電設(shè)備的干擾影響。

可變電容：

可變電容器可以是空氣可變的或陶瓷的，盡管我更喜歡在應(yīng)用中使用空氣可變的電容器。無論如何，它必須能夠像Cy一樣處理高壓。

電鍵：

該鍵將晶體管發(fā)射極直接接地，因此它是有源電路的一部分。因此，我建議關(guān)鍵引線應(yīng)盡可能短。電鍵必須能夠處理其觸點上的電壓(20v)和電流(最大1A)，這通常不是什么大問題。

變壓器制作

變壓器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。請注意，如果您決定不需要驅(qū)動更高的阻抗負(fù)載，而只需驅(qū)動50歐姆的負(fù)載(例如，天線調(diào)諧器或50歐姆匹配的天線)，則只需在次級繞組上纏繞2t而不是14t。您當(dāng)然也不需要任何接頭。

第1步：

從五金商店取一條外徑為32mm的PVC管?；蛘?，可以使用合適直徑的藥丸盒，或任何其他合適直徑的塑料管。

第2步：

從該管中切出4厘米一塊。最小長度為4厘米。

在4厘米以下的PVC管已被切開。

第3步：

將16匝直徑為1mm的漆包線纏繞到PVC管道上，并將繞組固定到位，如下圖所示。注意電線的纏繞方向。這是變壓器的原邊，是連接到兩個電容器的原邊。請注意，該繞組纏繞的位置略偏于管道的右側(cè)。

第4步：

用3匝PTFE膠帶纏繞繞組。就像PVC管一樣，它可以在任何管道工商店購買。PTFE膠帶將有助于使第二層保持原位，并提供額外的絕緣。

第5步：

在初級繞組的頂部纏繞2匝直徑為1mm的漆包線，并將繞組固定到位，如下圖所示。注意電線的纏繞方向，以及相對于初級繞組的位置。這是變壓器的反饋，是與晶體管的集電極相連的反饋。

第6步：

從初級繞組的頂部開始纏繞14匝直徑為1mm的漆包線，從緊接2匝開始，并如下圖所示將其固定到位。注意導(dǎo)線的纏繞方向，以及相對于初級繞組和2匝繞組的位置。這是變壓器的次級(輸出)，是連接到天線的次級。此時，不必?fù)?dān)心接頭。

請注意，在下圖中，將繞組固定在管道上的方式。導(dǎo)線的末端使用小孔穿過管道，然后朝管道的末端彎曲，再向管道的表面彎曲，在此處進(jìn)行連接。

第7步：

將1匝直徑為1mm的漆包線纏繞到管道上，并將繞組固定到位，如下圖所示。注意繞組相對于其他繞組的位置。此1匝繞組與其他繞組的距離約為1cm。這是RF拾取繞組，它連接到白熾燈泡。

第8步：

用鋒利的刀具(刀)小心地刮掉所有繞組末端的瓷漆。如果您無法在導(dǎo)線末端(與管道接觸)的底部刮擦搪瓷，請不要擔(dān)心。我們只希望暴露足夠的銅以進(jìn)行連接。

第9步：

對報廢的導(dǎo)線末端進(jìn)行鍍錫，注意不要使它們過熱太多。

第10步：

現(xiàn)在該在次級繞組上抽頭了。使用鋒利的刀具(刀)，非常仔細(xì)地在分接點(匝數(shù))處刮擦漆包線。注意不要從每個水龍頭點刮掉上一回合和下一回合的搪瓷。如果只是在導(dǎo)線頂部(外部區(qū)域)刮漆，請不要擔(dān)心。我們只希望露出足夠多的銅來進(jìn)行連接。

如圖所示，使每個接頭與接頭之間的距離略有偏移。這樣可以避免任何短路(尤其是在4、5和6分接頭處)，并且連接起來會更容易，尤其是在使用鱷魚夾連接分接頭的情況下。

第11步：

錫所有的接頭，注意不要使其過熱。

第12步：

此步驟是可選的，取決于您決定如何連接分接頭。您可以將電線直接焊接到分接點，但在我的情況下，我想使用鱷魚夾，所以我做了下一個：我拿了一根元件引線，并將其一端焊接到每個分接點。然后，我將組件引線彎曲成U形并相應(yīng)地進(jìn)行切割。這為鱷魚夾創(chuàng)造了很好的剛性分接點。

第13步：

此步驟是可選的，取決于您決定如何將變壓器安裝到機(jī)柜。就我而言，我想為安裝創(chuàng)建三個小腿。我切了三段鋁制表帶，并在它們的兩端都打了孔。我在變壓器管的一端開了三個小孔，并用螺絲固定了鋁帶。安裝它們后，我將皮帶成形為L形。然后，我再用三顆螺釘將變壓器安裝到外殼上。

完整的變壓器如上圖和下圖所示。管道底部的6個連接點是低壓點，而管道頂部的2個連接點是高壓點。

如果您按照上述說明構(gòu)建了變壓器，則底部連接如下(從左到右)：

電線末端1：連接到白熾燈泡

電線末端2：連接到白熾燈泡

導(dǎo)線端3：連接到電流表

線端4：連接到電流表

線端5：連接到GND(接地)

線端6：連接到晶體管集電極

頂部連接如下(從左到右)：

導(dǎo)線末端1：連接到25pF可變電容器，并且Cy固定。

導(dǎo)線末端2：第14個次級分接頭，未連接或未連接到適當(dāng)?shù)淖杩固炀€。

EMTX線性調(diào)頻分析

每個自激式功率振蕩器(甚至許多多級設(shè)計)都表現(xiàn)出一定的線性調(diào)頻。線性調(diào)頻主要被認(rèn)為是功率振蕩器被按下時頻率的突然變化。除了線性調(diào)頻之外，還可以考慮更長期的頻率穩(wěn)定性。如果正確構(gòu)建，則EMTX中的線性調(diào)頻脈沖非常低。Hans Summers，G0UPL對我的EMTX(PDF)和由VK3YE制作EMTX進(jìn)行了分析。Hans從兩個發(fā)射機(jī)的視頻/音頻記錄中進(jìn)行了分析。我給他發(fā)送了兩個視頻，其中一個將EMTX設(shè)置為10W的輸出功率，另一個將其設(shè)置為5W。最壞情況(10W)時的rp大約為30Hz，5W時的rp大約為10Hz。如此之小，rp幾乎不能被耳朵察覺，并且在將音調(diào)通過狹窄的CW濾波器時肯定不會造成任何問題。如此簡單，功能如此強(qiáng)大的發(fā)射機(jī)，這是一個了不起的成就。

EMTX諧波測量

每個未經(jīng)濾波的發(fā)射機(jī)都會在其輸出處產(chǎn)生激波諧波。這意味著與純正弦波相比，輸出波形會有一些失真。我見過的許多發(fā)射機(jī)呈現(xiàn)出非常失真的輸出波形，并且如果要連接到天線，則絕對需要LPF。我不能說這對EMTX來說是正確的，因為令人驚訝的是，盡管它可以實現(xiàn)高輸出功率，但它的曲度卻很低。盡管LPF始終是一個好主意，但EMTX并不需要那么多。但是，您必須使用一個來遵守規(guī)定。

上圖顯示了將EMTX輸出設(shè)置為50歐姆時接近10W時的測量結(jié)果。主載波恰好為9.9W，所有諧波均小于50mW!同樣，諧波不會擴(kuò)展到VHF區(qū)域。

下圖顯示了將EMTX輸出設(shè)置為50歐姆時接近5W時的測量結(jié)果。主載波恰好在5.17W，所有諧波均小于9.6mW!同樣，諧波不會延伸到VHF區(qū)域。

與強(qiáng)大的載波相比，根本不會聽到這么小的諧波。這僅意味著一件事。LPF雖然是一種很好的做法，但在此發(fā)射器中不是必需的。但是您最好使用一種，以便遵守法規(guī)。

許多業(yè)余無線電愛好者僅使用功率計來測量其自制發(fā)射器的輸出。這不是正確的方法，因為電表是非選擇性電表。它將同時測量基本載波和諧波，而無法區(qū)分它們。因此，在未濾波的發(fā)射機(jī)中，或者在具有簡單(通常是未測量的)LPF的發(fā)射機(jī)中，這種方式將完全錯誤地讀取設(shè)定頻率下的發(fā)射機(jī)輸出功率。

頻譜分析儀是準(zhǔn)確測量發(fā)射機(jī)輸出功率和諧波電平的正確方法。許多現(xiàn)代示波器中可用的FFT(動態(tài)范圍大約為50-55dB)也足以滿足此目的。必須在發(fā)射器輸出端連接一個50歐姆的虛擬負(fù)載，然后將示波器的高阻抗探頭也連接到發(fā)射器的輸出端。這就是執(zhí)行上述測量的方式。

WebSDR測試

這是一些測試傳輸，以確定使用這種發(fā)射器可以傳輸多遠(yuǎn)。我不得不說，在EMTX和我效率低下的短偶極子之間有一個天線調(diào)諧器(未切開40m，甚至與同軸電纜都不匹配)。但是即使在5W設(shè)置下，我仍然可以覆蓋超過2500Km的距離。

在距離2500Km的WebSDR上以及將EMTX設(shè)置為10W輸出功率時所接收到的發(fā)射機(jī)信號的屏幕截圖。

下圖是在同一WebSDR上接收到的以及將EMTX設(shè)置為5W輸出功率時發(fā)射器信號的圖片。

成品圖

成品發(fā)射器的圖片。如果您不在乎，則不必制作外觀精美外殼。

基于面包板的EMTX樣機(jī)。是的，它在一塊木頭上工作得一樣很好。

網(wǎng)友點評：

邁克爾·布萊克：

我們確實需要在極端簡單的基礎(chǔ)上結(jié)束這種嘗試。

每個人都應(yīng)該制造一個晶體振蕩器，這是我制造的第一個無線電設(shè)備。但是您不需要電源，可以在接收器中聽到一些聲音。

是的，有些人喜歡簡單地應(yīng)對挑戰(zhàn)，但他們通常知道事情的發(fā)展。初學(xué)者需要從簡單開始，但是入門者并不能做到最好，而如今低功率，CW和晶體控制將成為障礙。這是我第一次使用許可證進(jìn)行操作時令人生畏，而且我使用的是某人的Collins KWM-2。

簡單永遠(yuǎn)是不夠的，最近有人展示了“毫不費力地制作線圈”的電路。但是，這會導(dǎo)致輸出不純凈，這對于初學(xué)者可能是未知的。纏繞線圈是構(gòu)建簡單發(fā)射器的一部分，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識并不斷進(jìn)步。

不可能有人擁有具有射頻功能的功率晶體管，而沒有一堆低功率晶體管。在功率級添加之前添加一個單獨的振蕩器復(fù)雜性幾乎沒有，但擺脫了一些問題。

在緊急情況下，晶振將是最大的問題，而不是構(gòu)建兩個晶體管發(fā)射器的部件。您不會破壞業(yè)余無線電頻段的晶振(除非有一個模擬電視提供3.58MHz彩色副載波晶體)，并且頻帶外意味著最好是真正的緊急情況。奇數(shù)頻率會減少正在聽的人，而CW會使大多數(shù)人無法理解發(fā)送的內(nèi)容。如今，童子軍是否還會為莫爾斯打擾?

業(yè)余電臺過于注重“緊急通信”，而不是技術(shù)。這似乎代表了這一點。簡單而不是好。似乎有很多火腿從來沒有超越簡單，找到了一些借口。因此人們被困在1971年，那只是1920年代的固態(tài)版本。當(dāng)年，我找到了具有較高IF中頻的合成器，頻率計數(shù)器和接收器，發(fā)現(xiàn)了業(yè)余電子和業(yè)余雜志。

業(yè)余無線電緊急通信是關(guān)于向第三方提供通信，而不是被困在某處并且必須構(gòu)建一個發(fā)射器。卡爾和杰里在虛構(gòu)的緊急情況下，至少從汽車和電視機(jī)上制造了火花隙發(fā)射器。

科斯塔斯：

如果制作正確，那將是無吱吱聲的發(fā)射機(jī)(實際上)。最需要注意的是要使用的晶體振蕩器。照做，您真的會好起來的。我不確定法規(guī)是否會提及產(chǎn)生吱吱聲，我認(rèn)為只有諧波含量才是他們關(guān)心的內(nèi)容。但是我可能是錯的。

小叔來啦：

這是一個了不起的項目。非常感謝您與我們分享。我喜歡這種設(shè)計的簡單、真正遵循形式的功能。稍有耐心，任何人都可以制造此發(fā)射器。

審核編輯：湯梓紅