[HAM] 소출력 무선국용 소리상자/QRPper's Audio Box
자작을 즐기는 아마추어 무선사에게 1와트 미만의 출력을 갖는 CW 송신기는 아주 매력적인 과제 입니다. 단 몇개의 부품, 심지어 1개의 트랜지스터 만을 가지고도 송신기를 만들고 마침내 교신까지 할 수 있으니까요. 사실 송신기와 수신기를 한데 엮은 송수신 무전기도 가능 합니다. Pixie2 라는 1개의 트랜지스터 송수신기 프로젝트가 유명합니다. 하지만 교신을 위해서 상대가 나의 작은 신호를 들어줄 용의가 있다 해도 상대의 신호를 수신하지 못하면 노력도 허사가 됩니다. 그래서 성능 좋은 수신기를 쓰기로 하고 소형 초소출력 송신기 만들기에 여념이 없는 요즘 입니다. 이제 봄이 찾아오면 자작한 초소출력 라디오를 가지고 밖으로 나갈 참입니다.
수신기는 RTL-SDR V3 라는 USB 동글(USB dongle)을 쓰기로 합니다. 가격이 겨우 30불 가량 밖에 하지 않는 이 동글은 휴대형 컴퓨터에 연결하면 단파대에서도 아주 훌륭한 수신 성능을 보여 줍니다. V3에 이르러 직접 샘플링이 가능해져서 업-컨버터(Up-Converter) 같은 부가 장치 없이도 단파대 수신이 가능해 졌습니다. 다만 몇가지 문제점이 있는데 무리한(?) 직접 샘플링 덕에 AM 방송 수신이 과도하게 치고 들어오는 문제가 있군요. 다행히 수신 안테나에 가변저항을 달아 고주파 증폭을 억제하여 조절이 가능합니다.
[HAM] RTL-SDR 의 HF AM 방송신호 간섭 억제 '가변저항'으로 해결!(?) [링크]
송신기와 수신기가 분리된 무선국을 운영하려고 하니 송수신 전환용 스위치도 필요하고 송신음을 들어가며 타전을 해야 하는데 RTL-SDR을 통해 수신한 음을 들어가며 송신 할 수 없습니다. 바로 옆에서 송신하는 까닭에 워낙 음이 큰 것도 문제지만 PC의 SDR 소프트웨어를 통한 수신은 약간의 지연이 있기 때문입니다. 소형 송신기에 사이드-톤(Side-Tone) 발진기로 버저(Buzzer)를 다는 경우도 있지만 너무 조잡한 소리가 납니다. 게다가 수신시 헤드-셑(Head-Set)을 끼고 운용하는데 부저는 헤드-셑으로 사이드 톤 음을 들을 수 없습니다.
간혹 555 타이머 IC 를 써서 간단하게 전신 연습용 오실레이터를 만들기도 하는데 이 역시 소리가 조잡합니다. 오래된 히쓰(Heath Radio) 무전기에 사용되었다고 하는 두개의 트랜지스터를 사용한 멀티 바이브레이터(Multi-Vibrator) 회로가 꽤 좋은 음질을 낸다기에 이를 쓰기로 합니다.
[참고] Morse Code Practice Oscillator, https://youtu.be/kJeLdyinFyk?t=28
PC를 통해 듣는 수신음에 사이드 톤을 섞어줘야 합니다. 별도의 오디오 믹서를 써야 하나 고민 중에 마침 자주 사용하던 LM386 이라는 앰프 IC 가 두 입력을 받아 들일 수 있다는 사실을 알아 냈습니다. 마침 키트 중에 이와 관련된 회로가 있더군요.
[참조] Kanga-products Foxx-3 CW Transceiver Kit, https://www.kanga-products.co.uk/foxx-3.html
PC의 SDR 소프트웨어는 매우 훌륭한 필터 기능을 가지고 있어서 혼신에 강력히 대처할 수 있습니다. 하지만 이 디지털 필터는 윙~ 윙~ (Ringing) 거리는 소리를 동반합니다. 높은 가청 주파수를 억제 시키면 귀가 편안해 질 때가 있습니다. 그외 자작품 수신기 만들기를 수행할 때 스피커 앰프가 필요할 때도 있습니다. 여러모로 쓸모가 있을 필터(Filter) 달린 외장 스피커를 만들기로 합니다. 외장 필터로는 오피 앰프(Op-Amp)를 사용한 능동형(Active Filter)이 좋긴 하겠으나 자칫 하면 발진해 버리기 일쑤라 자신이 없군요. 그래서 간단한 LC 필더를 넣기로 했는데 찾아보니 이에 딱맞는 회로가 있습니다.
[참조] DX Explorer LM386 Audio Amplifier, https://dxexplorer.com/lm386-audio-amplifier/
이와 같은 기능을 넣은 소출력 무선국용 소리상자 QRPper's Audio Box 의 회로 구성은 다음과 같습니다.
위 회로도에 2접점2회로(DPDT) 스위치가 있는데 송신과 수신 안테나 선택을 전환할 뿐만 아니라 송신시 수신음을 차단해 주는 용도 입니다. 그리고 키 입력 받아 사이드 톤 음을 생성하고 다시 송신기의 키 입력으로 쓸 요량으로 Key_in과 Key_out 을 넣었습니다. 소출력 송신기는 덜걱 거리는 릴레이를 잘 쓰지 않지만 여기에 넣은 이유는 일부 송신기 회로가 단순히 송신단 접지 방식으로 전파출력를 제한하는 방식 외에도 전원 차단하는 회로도 있기 때문에 이에 대응할 목적 입니다. 나중에 진공관식 송신기를 감안하기도 했군요.
이제 회로를 확정 했으므로 기판을 제작 합니다. 가난한 자작파에겐 멋진 라우터 장비가 없습니다. 회로도 간단하고 하니 조각기로 기판을 제작합니다. 먼저 회로위에 동박 기판을 그려봅니다.
몇번의 다시 그리기 끝에 최종판을 완성하고 조각기로 동판을 갉아내 회로기판을 완성합니다.
가공하기 쉬운 단면 페놀 기판을 씁니다. 전등에 비춰 잘 긁어 냈는지 확인 합니다. 나중에 조립하면서 몇가지 실수한 부분이 있다는 것을 발견하게 되지만 쉽게 수정할 수 있습니다.
조심스레 회로도아 비교해가며 부품을 조립합니다. 조립하는 도중 일부 수정사항도 생겼고 릴레이를 장착할 자리도 잡았습니다.
회로는 간단 하지만 복잡한 배선을 하고 있군요.
자작품에는 상용품에서는 찾아볼 수 없는 다기능을 가집니다. 그래서 커넥터들과 스위치들이 많이 사용되죠. 자작가의 욕심 탓이죠. 자작의 완성은 역시 외양 입니다. 그럴듯한 모습을 해야 자주 사용하게 돼겠지요. 케이스는 두께 1mm 알루미늄을 가공하여 만듭니다. 명판에 글자는 역시 조각기로 갉아서 새깁니다. 그럭저럭 맘에 드는군요.
샷시 가공은 전자공작의 백미라 하겠습니다. 가장 시간도 많이 잡아먹습니다. 이미 각 회로들은 한번 이상씩 만들어본 터라 성능은 예상 했던대로 입니다. 이제 밖으로 나갈 차례 입니다.
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