IW3IPD 20m PSK31 QRP transmitter

Trasmettitore QRP PSK31 sui 20m di IW3IPD

SCHEMATICS

LO SCHEMA

This is the schematic diagram of the transmitter. Values are indicated as they are in the prototype and in many cases parts can be exchanged with similar components. For example the relay coil is indicated as 5V because that part was available, and the 220 ohm resistor in series with the coil is good for making that specific relay work at 12V.

QRP transmitter schematic

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The trimmer near the MOSFET sets the operating point for AB class. It should be initially set to the maximum resistance. Then the transmitter should be switched on without the LO signal and the power supply current measured. Finally, the resistance decreased until the current increases of more or less 60mA. During these operations a dummy load should be connected to the output (oscillations less likely to happen). If the current suddendly jumps to a high value (like 0.5A), there is probably self-oscillation. In this case look for unwanted coupling between stages.

It may seem strange that no variable capacitor is used. This is because I tuned the circuit using fixed parts. The most critical part is C2, which would deserve putting a 10-60pF variable capacitor in parallel with 390pF. C3, C4, C5, C9 are not particularly critical.

The diodes BYV10-30 used in the audio circuits are 30V, 1A schottky. Any similar diode is good, but they must be schottky with low conduction resistance, otherwise the distortion would become unacceptable due to the high voltage threshold and low circuit impedances.

The TFM-2 mixer can be replaced with many other types, provided that they support the 14MHz frequency on LO and RF and they work up to DC on the IF port.

The PIN diode on the receiver port (BA243) is not strictly necessary. I have used it because the relay isolation during transmission is relatively poor (the relay is not for RF) and the diode improves it a lot. Since it is not reverse-biased with a negative voltage during reception, it also worsens receiver IM performance, but this is true only for high quality receivers, not for my ATS909.

I have used several SMD components which are barely visible in the photographs on the main page. For example, the emitter resistors for the 2N2222 and 2N2219 are 0603 parts, giving a beneficial very short path to ground. As is shown in the following photograph, the emitter is attached to a small piece of PCB fixed to the base with thermal glue and the resistor forms a short bridge to ground:

SMD emitter resistor detail

Inductances:

L1: 4 turns, 1.2mm silver-plated wire, 10mm internal dia, 7mm length

L2: 10 turns, 1.2mm silver-plated wire, 10mm internal dia, 19mm length

L3: 6 turns, 1.2mm silver-plated wire, 10mm internal dia, 12mm length

L4: 8 turns, 1.2mm silver-plated wire, 10mm internal dia, 15mm length

I have some LtSpice simulation files available. I will reorganize and make them available soon.

Ecco lo schema del trasmettitore. I valori indicati sono quelli sul prototipo e molti pezzi possono essere sostituiti con altri simili. Per esempio la bobina del relè è indicata da 5V perché quel relè ce l'avevo nel cassetto, e la resistenza da 220ohm in serie alla bobina è adatta a far funzionare a 12V quel particolare relè.

Schema trasmettitore QRP

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Il trimmer vicino al MOSFET determina il punto di lavoro per la classe AB. Va impostato inizialmente per la massima resistenza. Poi il trasmettitore va acceso e l'assorbimento di corrente misurato senza il segnale di LO. A questo punto la resistenza del trimmer deve essere diminuita fino a far salire la corrente assorbita di circa 60mA. Durante queste operazioni è meglio connettere un carico fittizio da 50ohm all'uscita per ridurre la probabilità di auto-oscillazioni. Se la corrente dovesse presentare salti improvvisi a valori elevati (tipo 0.5A), probabilmente ci sono auto-oscillazioni. In questo caso occorre cercare ed eliminare accoppiamenti indesiderati tra gli stadi.

Nel circuito non compaiono condensatori variabili o compensatori. Questo perché ho messo a punto il circuito stadio per stadio con componenti fissi, partendo dall'uscita e confrontando i risultati con le simulazioni. Il componente più critico è C2, per il quale meriterebbe montare un compensatore 10-60pF in parallelo con 390pF. C3, C4, C5, C9 non sono particolarmente critici.

I diodi BYV10-30 usati nel circuito audio sono Schottky da 30V, 1A. Qualunque diodo simile va bene, purché Schottky con bassa resistenza interna, altrimenti la distorsione diverrebbe inaccettabile a causa dell'alta tensione di soglia e delle basse impedenze in gioco.

Il mixer Mini-Circuit TFM-2 può essere rimpiazzato con molti altri tipi, purché supportino la frequenza di 14MHz sulle porte LO e RF e lavorino fino alla DC sulla porta IF.

Il diodo PIN sulla connessione al ricevitore (BA243) non è strettamente necessario. Lo ho usato perché l'isolamento fornito dal relè durante la trasmissione è relativamente scarso (il relè non è per RF) e il diodo lo migliora notevolmente. Dal momento che non è polarizzato inversamente con una tensione negativa durante la ricezione, il diodo peggiora l'intermodulazione del ricevitore, ma ciò è vero solo per ricevitori di alta qualità, non per il mio ATS909.

Ho utilizzato parecchi componenti SMD, visibili a malapena sulla fotografie della pagina principale. Per esempio, le resistenze di emettitore dei 2N2222A e 2N2219 sono di taglia 0603, col vantaggio di un percorso estremamente breve verso massa. Come si vede nella foto sotto, l'emettitore è saldato su un frammento di basetta ramata incollata alla base con termocolla, e la resistenza forma un breve ponte verso massa:

Dettaglio resistenza SMD emettitore

Induttanze:

L1: 4 spire, filo argentato da 1.2mm di diametro, diametro interno 10mm, lunghezza 7mm

L2: 10 spire, filo argentato da 1.2mm di diametro, diametro interno 10mm, lunghezza 19mm

L3: 6 spire, filo argentato da 1.2mm di diametro, diametro interno 10mm, lunghezza 12mm

L4: 8 spire, filo argentato da 1.2mm di diametro, diametro interno 10mm, lunghezza 15mm

Ho alcuni file di simulazione in LtSpice. Li renderò disponibili non appena avrò il tempo di riorganizzarli.

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