Lidia 80 Digital (1). Przystawka do odbiornika homodynowego na pasmo 80 m

Z projektem tego odbiornika na pasmo 80 metrów po raz pierwszy spotkałem się czytając czasopismo „Świat Radio” nr 06/2013. Znalazłem w nim krótki artykuł „Lidia 80 SP5DDJ”. Pełny artykuł opisywał projekt, który wydał mi się łatwy do wykonania i przystępny, a przy tym ciekawy i obiecujący niezłe parametry użytkowe. Od dłuższego czasu konstruuję różne urządzenia elektroniczne i nabrałem w końcu apetytu na zrobienie jakiegoś urządzenia radiokomunikacyjnego. Pomysłów było wiele, ale ten gwarantował szybką i pewną realizację – maksymalnie w jeden weekend. W sam raz na dobry początek!

Szybko skontaktowałem się z Włodkiem SP5DDJ i zostałem szczęśliwym posiadaczem kilku mini-kitów „Lidii 80”. Po uzupełnieniu brakujących podzespołów i obudowy Kradex Z3J szybko zabrałem się do pracy. Wyczerpujące informacje i doskonała instrukcja montażu udostępnione na stronie internetowej http://www.sp5ddj.pl okazały się niezwykle pomocne. Budowa zakończyła się sukcesem i już wkrótce cieszyłem się pierwszymi nasłuchami.

Niestety, bardzo brakowało mi porządnej skali cyfrowej (pomiaru częstotliwości VFO homodyny), która pozwoliłaby precyzyjnie dostroić odbiornik i sprawnie kontrolować dryft częstotliwości. I tak to się właśnie zaczęło, a urządzenie stało się świetnym pretekstem do praktycznego rozwoju radiokomunikacyjnych pasji konstruktorskich. 

Odbiornik „Lidia 80” w wersji oryginalnej

Wejście odbiornika jest dołączone do regulowanego tłumika antenowego zrealizowanego na potencjometrze liniowym o rezystancji 1 kΩ. Za tłumikiem znajdują się dwuobwodowe wejściowe filtry w.cz. ze sprzężeniami pojemnościowymi. W filtrach zastosowano popularne dławiki osiowe, umieszczone na płytce drukowanej „jeden za drugim” w tej samej osi, aby sprzężenie między nimi przez pole magnetyczne było jak najmniejsze. Elementy filtru dobrano w taki sposób, by zminimalizować wpływ rozrzutu ich wartości (zwłaszcza popularnych dławików osiowych o sporych tolerancjach) na jego pasmo przenoszenia i tłumienność. Co prawda, lepsze parametry mają filtry ze sprzężeniem indukcyjnym (najlepiej: transformatorowym), ale te w „Lidii 80” są skuteczne, a zwalniają mniej doświadczonych konstruktorów z konieczności własnoręcznego nawijania cewek.

Z filtru wejściowego sygnał jest podawany na wejście mieszacza-detektora odbiorczego (układ MC3361C) – w układzie o bardzo dużym wzmocnieniu. Na drugie wejście mieszacza podany jest sygnał z przestrajanego generatora VFO, zrealizowanego w układzie Colpittsa z wykorzystaniem aktywnych elementów wewnątrz struktury tego samego układu scalonego. Generator VFO jest przestrajany w całym paśmie 80 m za pomocą diody pojemnościowej BB104G, a zakres tego przestrajania ustalają: trymer ceramiczny (z ewentualnym dodatkowym kondensatorem stałym) oraz dwa potencjometry montażowe, przeznaczone do ustalenia zakresu napięcia strojenia warikapu. Częstotliwość VFO reguluje się potencjometrem liniowym 10 kΩ, najlepiej wieloobrotowym lub wyposażonym w dodatkowy precyzer. Warto zwrócić uwagę na fakt, że w VFO zastosowano dławik SMD, co znacząco poprawiło termiczną stabilność generatora (po około 20-minutowym wygrzaniu poprawnie zmontowany układ ma stabilność częstotliwości nie gorszą od około 100 Hz na 0,5 godziny).

W strukturze kostki MC3361C za mieszaczem-detektorem zlokalizowano przedwzmacniacz m.cz., z przełączanym prostym filtrem CW/SSB, a cały układ scalony zasilany jest stabilizowanym napięciem 8 V z układu LM78L08. Sygnał m.cz. z przedwzmacniacza jest doprowadzony do potencjometru logarytmicznego 50 kΩ służącego do regulacji głośności odbioru. Rolę wzmacniacza głośnikowego pełni popularny układ LM386N. Do wyjścia audio można dołączyć głośnik 8-omowy o niewielkiej mocy rzędu 0,5…1 W, słuchawki lub wysterować z niego zewnętrzny wzmacniacz, np. wbudowany do głośników komputerowych.

Poprawności polaryzacji podłączonego zasilania +12 V urządzenia „pilnuje” szeregowa dioda prostownicza 1N4007, a jego obecność sygnalizuje zielona dioda LED. Urządzenie daje się zamontować w plastikowej obudowie Kradex Z3. Znacznie więcej informacji na temat konstrukcji, montażu i strojenia odbiornika „Lidia 80” można znaleźć w obszernej i wyczerpującej instrukcji, opracowanej przez Włodka SP5DDJ. Dlatego, na potrzeby tego projektu przyjmujemy, że mamy od czynienia z urządzeniem poprawnie zmontowanym, uruchomionym i zestrojonym.

Możliwości rozwoju pierwotnego projektu

Jak nietrudno zauważyć, odbiornik „Lidia 80” nie należy do skomplikowanych. Warto jednak podkreślić, że dzięki stabilnemu (po wygrzaniu) VFO oraz dogodnie wyprowadzonym na portach potencjometrów regulacyjnych „otwartym interfejsom” torów: w.cz., m.cz. i regulacji częstotliwości, układ sam „zaprasza” do eksperymentów prowadzących do jego modyfikacji i rozbudowy.

Jak wspomniano, najbardziej chyba kusi możliwość dodania cyfrowego odczytu częstotliwości VFO (FVFO, czyli tzw. „skali cyfrowej”, ponieważ potencjometr jednoobrotowy nie umożliwia dokładnego pokrycia i dostrojenia się w całym paśmie KF 80 m. Sytuacji nie poprawi także zastosowanie pośredniego pomiaru napięcia Uvfo sterującego warikapem np. za pomocą bargrafu diodowego, ponieważ zależność częstotliwości FVFO od tego napięcia jest silnie nieliniowa. Jedyne rozsądne rozwiązanie, to cyfrowy pomiar częstotliwości, co powszechnie realizuje się za pomocą odpowiednio oprogramowanych mikrokontrolerów.

Sygnał do pomiaru częstotliwości FVFO należy pobrać z generatora VFO. Można to zrobić na dwa sposoby. Pierwszy, to pobranie sygnału do pomiaru z wyprowadzenia 1 układu MC3361C, które jest wejściem wzmacniacza generatora VFO i dlatego zapewnia dobrze odfiltrowany z harmonicznych sygnał sinusoidalny. Należy tego obowiązkowo dokonać za pośrednictwem wtórnika-separatora najlepiej na tranzystorze polowym. Jeśli jednak nie zależy nam na czystości widmowej, to znacznie korzystniejszym rozwiązaniem będzie pobranie sygnału mierzonego z wyprowadzenia 2 będącego wyjściem wzmacniacza w generatorze VFO. Ten sygnał, co prawda nie jest „czysty” widmowo, ale ma za to większą amplitudę, a wyjście wzmacniacza VFO jest znacznie mniej podatne na dewiacje częstotliwości FVFO spowodowane dołączeniem obwodu pomiarowego.