【火腿DIY】大道至简 | 如何用8个零件制作一台40/30米段QRP应急无线电发射器
应急无线电发射器EMTX的制作，对于初学者而言是个很好的入门DIY项目，今天，本文作者Kostas（SV3ORA）给我们介绍了如何构建一个8组件40/30米QRP应急无线电发射器，步骤详实，图纸、零件型号选择等要素齐全，不亏为一篇业余无线电爱好者制作学习的好教程，今天和电台小叔BG5WKP一起来看看作者如何用8个零件制作一个这样的无线电设备。特别提醒，DIY制作无线电发射设备需要符合国家法律法规。
应急发射器（EMTX）——
8零件大功率40m / 30m发射器，可让您快速上手
介绍
QRP就是要事半功倍。在这里介绍的这种廉价，简单的发射机的结构上，这是不对的。它主要设计为应急发射器（EMTX），可以在现场或任何家庭中建造或维修。但是，它也可以用作业余无线电发射机。但是，不要以其较少的组件数来判断。该发射器功能强大，比QRPers梦想的功能强大。令人惊讶的是8个组件如何带来如此大的输出功率，使您可以在传播条件合适的情况下与世界的大部分地区进行通信。对于电路而言，很难在兼具这种性能的同时兼顾这种简单性。
按照我的详细说明，可以在数小时内轻松复刻EMTX。结果始终是成功的，这是根本不重要的电路之一，并且每次都能成功复刻工作正常的发射机。我已经使用类似的组件（甚至是环形线圈）多次构建了此发射器，并且始终可以正常工作。发射器满足下一个期望：
1. 输出功率（包括谐波）：50 ohm时，几mW至15W（取决于晶体管，晶体和所使用的电压/电流）。
2. 它可以直接驱动任何阻抗为50 ohm或更高的天线，而无需外部调谐器。
3. 操作范围：目前40m，30m
4. 模式：CW，Feld-Hell（带有外部开关电路），TAP代码和任何其他ON / OFF键控模式。AM调制也很容易应用。
5. 提供了诸如反极性保护二极管（在测试不同的未知极性PSU时在现场使用）和电流表（便于调整）等选件。
挑战
该发射器的用途主要是用作应急发射器。这带来了影响发射机设计的几个挑战：
1. 必须能够在野外或任何家庭中轻松制造或维修，其组件可以从电子产品或小型废旧二手无线电设备中获得。这意味着零件数量应保持非常低，并且一定不能使用稀有的零件，而是常用的零件。同时，如果要购买任何零件，成本也将保持很小。而且，有源零件必须可以与许多其他设备互换，而无需更改设计或更改其余电路零件。
2. 它必须能够在很宽的直流电压源范围内且以相对较低的电流工作，以便可以使用普通的房屋电源为其供电。此类设备包括膝上型计算机，路由器，打印机，手机充电器，圣诞灯或任何其他可能可用的其他设备提供的线性或开关模式电源。
3. 它必须能够传输强大的信号，以确保通信。可能在本地听到能够输出几mW输出功率的应急发射机（仍然有用，但已经有手持设备），但是如果不能真正听到，将不会有太大用处远。
4. 它必须能够装载任何天线，而无需外部设备。在紧急情况下，您只是没钱制作漂亮的天线或携带同轴电缆和调谐器。甚至在某些极端情况下，您甚至都无法携带有线天线，而您只能依靠从现场搜集来的导线来充当随机有线天线。
5. 在没有任何外部设备帮助的情况下，应将发射机的调整保持在最低限度，并且必须在现场指示发射机或天线的正确操作。
元件选择
晶体管：
该发射器经过设计，可与任何NPN BJT配合使用。其中包括小信号RF和音频晶体管以及高功率RF晶体管，例如HF放大器和CB电台上使用的晶体管。尽管原理图中显示了2sc2078，但只要尝试就地使用任何NPN BJT并相应地调整可变电容器即可。在野外工作时，您将无法找到特殊类型的晶体管。发射器必须手持任何晶体管工作，或从附近的设备中抢救。当然，晶体管的功率能力（以及晶体电流处理能力）将决定可施加给晶体管的最大VCC和电流，从而决定发射器的最大输出功率。我使用过的一些功能最强大的晶体管是来自旧的CB电台，例如2sc2078、2sc2166、2sc1971、2sc3133、2sc1969和2sc2312。还有很多。例如，带有20v笔记本电脑PSU的2sc2078可在50欧姆负载下提供10-12W的最大输出功率。
40m / 30m频段的8个组件EMTX的示意图。灰色的组件是可选的。
晶振：
这是发射机最不常见的零件。您必须找到要工作的频率的晶振。在40m或30m连续波段内的晶振并不常见。此外，如果在高功率和高电流下操作发射器，您会注意到发射器频率上的晶振发热和吱吱声。晶体外壳内部的晶振的当前处理能力将决定吱吱声和晶体热量。如果线性调频脉冲没有那么高，您仍然可以在工作站上使用线性调频脉冲发射器，以便线性调频脉冲可以通过接收器的CW滤波器。但是，如果小吱吱声使您烦恼，或者吱吱声太多，则必须使用这些老式的较大尺寸的晶振（例如FT-243），它可以处理更多的电流。但是，这些在今天更加罕见。
我在模型中使用的方法是并联连接多个相同频率的HC-49U晶体，以便在它们之间共享电流。即使在使用单个FT-243晶体的情况下，即使在高输出功率的情况下，也可以将杂音降低到几乎不明显的水平，甚至在某些情况下甚至更好。同样，这是可选的，但是如果您想在不寻找稀有老式晶振的情况下将线性调频（和晶体加热）降至最低，这是可行的方法。
给个警告。如果在将晶振插入EMTX时发现吱吱声非常高，则应认为该晶振不适用于此发射器，因为它无法处理所需的电流。如果继续使用这种不合适的晶振，则很容易将其搞坏并使其变得无用。不要使用这些微小的HC-49S晶体，它们将无法工作。
电流表：
1安培（或是更大）的电流表可用于监视按键过程中发射器吸收的电流。推荐的电流工作点在450mA至1A之间，这取决于要达到的输出功率（和谐波）水平。电流点由可变电容器设定。我可以避免将电流设置为大于1Amp，尽管可以做到。电流表的使用是可选的，但是与白炽灯泡一起使用，可以很好地指示发射器的正确调谐，因此您无需将外部RF功率表连接到发射器输出。如果有，则可以卸下当前的电表。如果没有可用的1Amp模拟仪表，而是较小的仪表，则可以在仪表两端并联一个低值功率电阻。在我的情况下，我只有一个100uA的电表，并且在其两端并联了一个0.15欧姆的5W电阻，以将1Amp缩小至100uA。该电阻值取决于内部电表电阻，因此您必须针对特定电表进行计算。当2sc2078在20V下使用时，电流表中的500mA表示大约5W的输出功率，600mA表示大约6W，700mA 7W，800mA 8W，900mA 9W和1A大约10W。因此，电流表可以用作某种功率计，而无需对其进行任何换算。
白炽灯泡:
单独使用电流表，而不使用白炽灯泡，将无法正确指示发射器的运行情况。在某些情况下，发射器可能会汲取电流而实际上并未产生太多甚至任何RF。当您在野外时，您不想随身携带额外的监视设备。发射器振荡时，白炽灯泡将点亮。它监视实际的RF信号，因此其亮度会根据发射器产生的RF功率量而变化。为了正确设置可变电容器，这与电流表读数一起需要了解。请注意，灯泡在非常低的信号水平下不会点亮。原型中使用的那个从不到1W的点开始发光。如今，微型白炽灯泡可能不那么容易找到。但是，这些资源有一个很好的来源，几乎每个人的家中都有。这个来源是旧的圣诞灯。您确实保存了旧的圣诞灯，不是吗？白炽灯泡指示器以及变压器上的单匝绕组是可选组件。如果将射频功率计连接到发射器，则可以将其卸下。
二极管：
保护二极管是电路的可选组件。如果您在现场，电源的正确极性可能不明显。如果没有万用表，可能很难确定PSU的正确极性。如果将反向极性连接到电路，则功率二极管（我使用的是6A二极管）将保护晶体管免于爆炸。
Cx和Cy：
Cx电容器，尤其是Cy电容器必须具有良好的质量。如果没有，Cy会因高输出功率而发热。在测试中，我使用了自制的mm头电容器，甚至将双面PCB用作Cy电容器，它们都在大功率下变热。银云母电容器的运行温度要低得多，并且它们的输出功率差异确实很小，因此我建议使用这种类型。Cy必须能够承受很多电压，因此银云母类型是理想的。
CY接于相线或零线入地线，称为共模电容。CX接在相线和中线之间，称为差模电容。作用是，让低频电流顺利通过，滤除高频干扰杂波成份，减小对用电设备的干扰影响。
可变电容：
可变电容器可以是空气可变的或陶瓷的，尽管我更喜欢在应用中使用空气可变的电容器。无论如何，它必须能够像Cy一样处理高压。
电键：
该键将晶体管发射极直接接地，因此它是有源电路的一部分。因此，我建议关键引线应尽可能短。电键必须能够处理其触点上的电压（20v）和电流（最大1A），这通常不是什么大问题。
变压器制作
变压器的结构如下图所示。请注意，如果您决定不需要驱动更高的阻抗负载，而只需驱动50欧姆的负载（例如，天线调谐器或50欧姆匹配的天线），则只需在次级绕组上缠绕2t而不是14t。您当然也不需要任何接头。
第1步：
从五金商店取一条外径为32mm的PVC管。或者，可以使用合适直径的药丸盒，或任何其他合适直径的塑料管。
第2步：
从该管中切出4厘米一块。最小长度为4厘米。
在4厘米以下的PVC管已被切开。
第3步：
将16匝直径为1mm的漆包线缠绕到PVC管道上，并将绕组固定到位，如下图所示。注意电线的缠绕方向。这是变压器的原边，是连接到两个电容器的原边。请注意，该绕组缠绕的位置略偏于管道的右侧。
第4步：
用3匝PTFE胶带缠绕绕组。就像PVC管一样，它可以在任何管道工商店购买。PTFE胶带将有助于使第二层保持原位，并提供额外的绝缘。
第5步：
在初级绕组的顶部缠绕2匝直径为1mm的漆包线，并将绕组固定到位，如下图所示。注意电线的缠绕方向，以及相对于初级绕组的位置。这是变压器的反馈，是与晶体管的集电极相连的反馈。
第6步：
从初级绕组的顶部开始缠绕14匝直径为1mm的漆包线，从紧接2匝开始，并如下图所示将其固定到位。注意导线的缠绕方向，以及相对于初级绕组和2匝绕组的位置。这是变压器的次级（输出），是连接到天线的次级。此时，不必担心接头。
请注意，在下图中，将绕组固定在管道上的方式。导线的末端使用小孔穿过管道，然后朝管道的末端弯曲，再向管道的表面弯曲，在此处进行连接。
第7步：
将1匝直径为1mm的漆包线缠绕到管道上，并将绕组固定到位，如下图所示。注意绕组相对于其他绕组的位置。此1匝绕组与其他绕组的距离约为1cm。这是RF拾取绕组，它连接到白炽灯泡。
第8步：
用锋利的刀具（刀）小心地刮掉所有绕组末端的瓷漆。如果您无法在导线末端（与管道接触）的底部刮擦搪瓷，请不要担心。我们只希望暴露足够的铜以进行连接。
第9步：
对报废的导线末端进行镀锡，注意不要使它们过热太多。
第10步：
现在该在次级绕组上抽头了。使用锋利的刀具（刀），非常仔细地在分接点（匝数）处刮擦漆包线。注意不要从每个水龙头点刮掉上一回合和下一回合的搪瓷。如果只是在导线顶部（外部区域）刮漆，请不要担心。我们只希望露出足够多的铜来进行连接。
如图所示，使每个接头与接头之间的距离略有偏移。这样可以避免任何短路（尤其是在4、5和6分接头处），并且连接起来会更容易，尤其是在使用鳄鱼夹连接分接头的情况下。
第11步：
锡所有的接头，注意不要使其过热。
第12步：
此步骤是可选的，取决于您决定如何连接分接头。您可以将电线直接焊接到分接点，但在我的情况下，我想使用鳄鱼夹，所以我做了下一个：我拿了一根元件引线，并将其一端焊接到每个分接点。然后，我将组件引线弯曲成U形并相应地进行切割。这为鳄鱼夹创造了很好的刚性分接点。
第13步：
此步骤是可选的，取决于您决定如何将变压器安装到机柜。就我而言，我想为安装创建三个小腿。我切了三段铝制表带，并在它们的两端都打了孔。我在变压器管的一端开了三个小孔，并用螺丝固定了铝带。安装它们后，我将皮带成形为L形。然后，我再用三颗螺钉将变压器安装到外壳上。
完整的变压器如上图和下图所示。管道底部的6个连接点是低压点，而管道顶部的2个连接点是高压点。
如果您按照上述说明构建了变压器，则底部连接如下（从左到右）：
电线末端1：连接到白炽灯泡
电线末端2：连接到白炽灯泡
导线端3：连接到电流表
线端4：连接到电流表
线端5：连接到GND（接地）
线端6：连接到晶体管集电极
顶部连接如下（从左到右）：
导线末端1：连接到25pF可变电容器，并且Cy固定。
导线末端2：第14个次级分接头，未连接或未连接到适当的阻抗天线。
EMTX线性调频分析
每个自激式功率振荡器（甚至许多多级设计）都表现出一定的线性调频。线性调频主要被认为是功率振荡器被按下时频率的突然变化。除了线性调频之外，还可以考虑更长期的频率稳定性。如果正确构建，则EMTX中的线性调频脉冲非常低。Hans Summers，G0UPL对我的EMTX（PDF）和由VK3YE制作EMTX进行了分析。Hans从两个发射机的视频/音频记录中进行了分析。我给他发送了两个视频，其中一个将EMTX设置为10W的输出功率，另一个将其设置为5W。最坏情况（10W）时的rp大约为30Hz，5W时的rp大约为10Hz。如此之小，rp几乎不能被耳朵察觉，并且在将音调通过狭窄的CW滤波器时肯定不会造成任何问题。如此简单，功能如此强大的发射机，这是一个了不起的成就。
EMTX谐波测量
每个未经滤波的发射机都会在其输出处产生激波谐波。这意味着与纯正弦波相比，输出波形会有一些失真。我见过的许多发射机呈现出非常失真的输出波形，并且如果要连接到天线，则绝对需要LPF。我不能说这对EMTX来说是正确的，因为令人惊讶的是，尽管它可以实现高输出功率，但它的曲度却很低。尽管LPF始终是一个好主意，但EMTX并不需要那么多。但是，您必须使用一个来遵守规定。
上图显示了将EMTX输出设置为50欧姆时接近10W时的测量结果。主载波恰好为9.9W，所有谐波均小于50mW！同样，谐波不会扩展到VHF区域。
下图显示了将EMTX输出设置为50欧姆时接近5W时的测量结果。主载波恰好在5.17W，所有谐波均小于9.6mW！同样，谐波不会延伸到VHF区域。
与强大的载波相比，根本不会听到这么小的谐波。这仅意味着一件事。LPF虽然是一种很好的做法，但在此发射器中不是必需的。但是您最好使用一种，以便遵守法规。
许多业余无线电爱好者仅使用功率计来测量其自制发射器的输出。这不是正确的方法，因为电表是非选择性电表。它将同时测量基本载波和谐波，而无法区分它们。因此，在未滤波的发射机中，或者在具有简单（通常是未测量的）LPF的发射机中，这种方式将完全错误地读取设定频率下的发射机输出功率。
频谱分析仪是准确测量发射机输出功率和谐波电平的正确方法。许多现代示波器中可用的FFT（动态范围大约为50-55dB）也足以满足此目的。必须在发射器输出端连接一个50欧姆的虚拟负载，然后将示波器的高阻抗探头也连接到发射器的输出端。这就是执行上述测量的方式。
WebSDR测试
这是一些测试传输，以确定使用这种发射器可以传输多远。我不得不说，在EMTX和我效率低下的短偶极子之间有一个天线调谐器（未切开40m，甚至与同轴电缆都不匹配）。但是即使在5W设置下，我仍然可以覆盖超过2500Km的距离。
在距离2500Km的WebSDR上以及将EMTX设置为10W输出功率时所接收到的发射机信号的屏幕截图。
下图是在同一WebSDR上接收到的以及将EMTX设置为5W输出功率时发射器信号的图片。
成品图
成品发射器的图片。如果您不在乎，则不必制作外观精美外壳。
基于面包板的EMTX样机。是的，它在一块木头上工作得一样很好。
网友点评：
迈克尔·布莱克：
我们确实需要在极端简单的基础上结束这种尝试。
每个人都应该制造一个晶体振荡器，这是我制造的第一个无线电设备。但是您不需要电源，可以在接收器中听到一些声音。
是的，有些人喜欢简单地应对挑战，但他们通常知道事情的发展。初学者需要从简单开始，但是入门者并不能做到最好，而如今低功率，CW和晶体控制将成为障碍。这是我第一次使用许可证进行操作时令人生畏，而且我使用的是某人的Collins KWM-2。
简单永远是不够的，最近有人展示了“毫不费力地制作线圈”的电路。但是，这会导致输出不纯净，这对于初学者可能是未知的。缠绕线圈是构建简单发射器的一部分，学习基础知识并不断进步。
不可能有人拥有具有射频功能的功率晶体管，而没有一堆低功率晶体管。在功率级添加之前添加一个单独的振荡器复杂性几乎没有，但摆脱了一些问题。
在紧急情况下，晶振将是最大的问题，而不是构建两个晶体管发射器的部件。您不会破坏业余无线电频段的晶振（除非有一个模拟电视提供3.58MHz彩色副载波晶体），并且频带外意味着最好是真正的紧急情况。奇数频率会减少正在听的人，而CW会使大多数人无法理解发送的内容。如今，童子军是否还会为莫尔斯打扰？
业余电台过于注重“紧急通信”，而不是技术。这似乎代表了这一点。简单而不是好。似乎有很多火腿从来没有超越简单，找到了一些借口。因此人们被困在1971年，那只是1920年代的固态版本。当年，我找到了具有较高IF中频的合成器，频率计数器和接收器，发现了业余电子和业余杂志。
业余无线电紧急通信是关于向第三方提供通信，而不是被困在某处并且必须构建一个发射器。卡尔和杰里在虚构的紧急情况下，至少从汽车和电视机上制造了火花隙发射器。
科斯塔斯：
如果制作正确，那将是无吱吱声的发射机（实际上）。最需要注意的是要使用的晶体振荡器。照做，您真的会好起来的。我不确定法规是否会提及产生吱吱声，我认为只有谐波含量才是他们关心的内容。但是我可能是错的。
这是一个了不起的项目。非常感谢您与我们分享。我喜欢这种设计的简单、真正遵循形式的功能。稍有耐心，任何人都可以制造此发射器。
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