Płyta główna RF
Płyta główna RF PCB jest „sercem” K3, zarówno pod względem fizycznym, jak i elektrycznym. Podczas składania K3 służy ona jako „osnowa”, do której instalowane są płytki pozostałych modułów, spełniając w ten sposób funkcję „chassis” tradycyjnych TRX, a pod względem mechanicznym pełni rolę „kręgosłupa”, który scala poszczególne moduły w jedną całość, K3. Podczas normalnej pracy zapewnia komutacje sygnałów pomiędzy poszczególnymi modułami.
Ponad 2/3 komponentów na tej płycie jest zamontowanych techniką montażu powierzchniowego, SMD. Są one położone na spodniej części płyty RF. Wszystkie zostały zamontowane i przetestowane podczas produkcji. Zastosowanie techniki SMD znacznie eliminuje pasożytnicze sprzężenia pomiędzy poszczególnymi obwodami w.cz., zmniejsza koszt i umożliwia pomieszczenie K3 w małej obudowie, co czyni go uniwersalnym do pracy w domu i w terenie.
Płyta główna RF składa z kilku grup funkcjonalnych, opisanych poniżej.
Filtry dolno-przepustowe LPF
Przełączane przekaźnikami filtry dolno-przepustowe są zlokalizowane w prawym tylnym rogu płyty głównej. Są zdolne do przenoszenia mocy 100W podczas nadawania i są wspólne dla wersji QRP K3/10 oraz K3/100. Niektóre filtry pokrywają tylko jedno pasmo amatorskie a inne obsługują dwa sąsiadujące pasma amatorskie. Na Wejścia tych filtrów sygnały są podawane z wyjścia KPA3 – 100W (jeśli jest zainstalowany) lub ze wzmacniacza QRP 10W. Wyjście z filtrów jest podłączone do detektorów mostkowego układu pomiaru fali do przodu i odbitej a następnie, albo moduł dołączania anteny KANT3 lub na automatyczną skrzynkę antenową KAT3, którą instaluje się też w prawym tylnym rogu wprost nad filtrami dolnoprzepustowymi.
Wzmacniacz QRP (LPA) oraz przełączanie Nadawanie / Odbiór
Duży otwór z tyłu płyty głównej RF jest przygotowany na dołączenie do płyty głównej RF wzmacniacza (LPA) 10W QRP. Łączy się on z płytą główną trzema gniazdami. Tranzystory mocy LPA mają kontakt termiczny z dolną pokrywą obudowy K3, która spełnia dla nich rolę radiatora chłodzącego. Zbudowanie LPA na oddzielnej płytce drukowanej ułatwia jego testowanie podczas produkcji. Także w tym rejonie płyty głównej zlokalizowany jest przełącznik Nadawanie / Odbiór a jego komponenty są widoczne po obróceniu płyty o 180 stopni. W układzie przełączającym pracują wysokiej mocy, o wysokim współczynniku separacji diody PIN a nie przekaźniki, co ma zaletę w postaci bezgłośnego przełączania.
Wzmacniacz QRP (LPA)
Wzmacniacz QRP (LPA) jest w stanie oddać do 12W i dla wersji K3/10 pełni rolę wyjściowego wzmacniacza mocy. W wersji K3/100 stanowi on stopień sterujący wzmacniacza mocy 100W. LPA ma trzy stopnie wzmocnienia. Dwa ostatnie stopnie wykorzystują tranzystory dużej mocy MOSFET, co umożliwia pracę także w paśmie amatorskim 6m. Na wejściu pierwszego stopnia jest tłumik 5dB, który jest załączany przez oprogramowanie dla określonych mocy wyjściowych, co optymalizuje rozkład wzmocnień w torze nadawczym.
Środkowo-przepustowe filtry pasmowe (BPF)
W lewym tylnym rogu płyty głównej są zlokalizowane pasmowe filtry środkowo-przepustowe. Mają one pasmo dostosowane do poszczególnych pasm amatorskich i skutecznie tłumią sygnały spoza pasm amatorskich, co poprawia odporność części odbiorczej na intermodulację, zarówno podczas Nadawania, jak i Odbioru. Użycie komponentów o dużej dobroci Q zapewnia niskie straty oraz zdolność do przepuszczania silnych sygnałów. Do odbiornika K3 można dodać także moduł opcjonalny KBPF3, zawierający 8 filtrów pasmowych, pokrywających wszystkie częstotliwości od 0,5MHz do 28MHz, które nie są pokrywane przez filtry na pasma amatorskie. Moduł KBPF3 jest montowany wprost nad filtrami środkowo-przepustowymi na pasma amatorskie i dzięki bardzo krótkim połączeniom nie ma żadnego wpływu na filtry na pasma amatorskie.
Tory w.cz i częstotliwości pośredniej
W lewym przednim rogu płyty głównej zlokalizowane są obwody pierwszej częstotliwości pośredniej toru odbiorczego i nadawczego. Większość na spodniej stronie płyty głównej. Pierwsza częstotliwość pośrednia 8,215MHz jest jeszcze na tyle niska, że możliwe jest zbudowanie wysokiej klasy filtrów kwarcowych z dostatecznie dużym tłumieniem poza pasmem przepuszczanym, aby nie obawiać się o sygnały lustrzane dla drugiej częstotliwości pośredniej o częstotliwości tylko 15kHz. Tory częstotliwości pośredniej są komutowane: w jednym kierunku pracują podczas Odbioru i w przeciwnym kierunku podczas Nadawania. Podczas Odbioru sygnały z filtrów środkowo-przepustowych (BPF) są podawane na załączany przekaźnikami tłumik, następnie na nisko-szumny przedwzmacniacz, wysoko-sygnałowy mieszacz pierwszej częstotliwości pośredniej i na wstępny wzmacniacz pierwszej częstotliwości pośredniej. Następnie na analogowy ogranicznik zakłóceń (KNB3) i na filtry kwarcowe.
Filtry kwarcowe pierwszej częstotliwości pośredniej i druga częstotliwość pośrednia
Zarówno podczas Odbioru jak i Nadawania sygnały przechodzą przez jeden z pięciu (potencjalnie) filtrów kwarcowych w torze pierwszej częstotliwości pośredniej (FL1 – FL5). Mogą to być filtry ze stałą szerokością pasma przepuszczanego a na stanowiskach FL3 – FL5 mogą pracować filtry z regulowaną szerokością pasma przepuszczanego. Po filtrach kwarcowych jest wzmacniacz sygnałów pierwszej częstotliwości pośredniej 8,215MHz a następnie mieszacz drugiej częstotliwości pośredniej 15kHz. Druga częstotliwość pośrednia podlega obróbce przez układy DSP. Doskonałe tłumienie sygnału lustrzanego na tak niskiej drugiej częstotliwości pośredniej uzyskuje się dzięki kaskadowemu włączeniu dodatkowego filtra kwarcowego 8,215MHz tuż przed mieszaczem drugiej częstotliwości pośredniej. Na drugiej częstotliwości pośredniej pracuje także tor nadawczy. Częstotliwość nadawcza 15kHz jest poddawana przemianie na 8,215MHz w obrębie modułu KREF3, który jest dołączony do płyty głównej w środkowej przedniej części płyty głównej.
Układy wspomagające
Szereg innych modułów jest dołączanych na wtykach do płyty głównej. Do nich należy moduł KPAIO3, zlokalizowany z tyły płyty głównej. Jest on montowany pionowo, prostopadle do płyty głównej. Stanowi interfejs pomiędzy płytą główną RF a modułem wzmacniacza mocy KPA3 – 100W. Zabezpiecza transmisję wskazań próbek prądu pobieranego przez moduł KPA3, zawiera przekaźnik bocznikujący i zabezpiecza inne funkcje niezbędne do prawidłowej współpracy modułu KPA3 z płytą główną. Połączenie typu wtyki / gniazda eliminuje jakiekolwiek połączenia kablowe pomiędzy płytą główną a KPA3. Moduły KIO3 oraz KXV3 są zlokalizowane w prawym tylnym rogu płyty głównej. Są wyposażone w różnorodne Wejścia / Wyjścia sygnałów w.cz., p.cz, m.cz. oraz Wejścia / Wyjścia I/O do komunikacji cyfrowej K3 z urządzeniami zewnętrznymi. Główny syntezator, pracujący w torach Odbiorczym i Nadawczym jest mocowany do ekranu płyty przedniej. Na prawo od syntezatora jest moduł KREF3 i drugi syntezator dla drugiego odbiornika (także mocowane do ekranu płyty przedniej). Płyty panelu przedniego i DSP1 są montowane pionowo z przodu płyty głównej. Po prawej stronie płyty głównej znajdują się dwa monolityczne stabilizatory napięć zasilających +5VDC i +8VDC. Radiatorem chłodzącym je jest prawa płyta metalowej obudowy K3.
Ogranicznik zakłóceń
W K3 pracują ograniczniki zakłóceń dwóch rodzajów: moduł KNB3 jest analogowym ogranicznikiem zakłóceń pracującym w torze pierwszej częstotliwości pośredniej. Ponadto pracuje także cyfrowy ogranicznik zakłóceń w DSP. KNB3 ogranicza amplitudę wąskich impulsów zakłóceń. Włączany jest na płytę główną RF. Szerokie pasmo przepuszczane przez wejście tego ogranicznika gwarantuje uniknięcie poszerzania (czasu ich trwania po przejściu przez ten ogranicznik) impulsów zakłóceń i nadaje się idealnie do osłabiania zakłóceń doświadczanych od linii zasilania sieciowego, trzasków atmosferycznych oraz zakłóceń od zapłonów silników.
Natomiast ogranicznik cyfrowy DSP może być wykorzystywany do osłabiania / eliminacji wielu innych typów zakłóceń, wliczając w to radary poza-horyzontalne pracujące w zakresach fal krótkich i innych zakłóceń o skomplikowanych, złożonych kształtach, które mogłyby wywoływać intermodulację w ograniczniku analogowym w torze pierwszej częstotliwości pośredniej. Kaskadowe użycie potencjałów obu ograniczników zwiększa skuteczność ograniczania zakłóceń.
Analogowy ogranicznik zakłóceń, KNB3, zawiera w sobie potrójny strojony filtr środkowo-przepustowy z linią opóźniającą, automatyczną regulację wzmocnienia AGC o szerokim zakresie oraz bramkę kluczowana. Bramkę można przyrównać do przełącznika, który jest normalnie załączony i przepuszczającego odbierane sygnały. Z chwilą pojawienia się impulsów zakłóceń, są one specjalnie wzmacniane i używane jako sterownik do sterowania bramką. Impuls sterujący zamyka bramkę na krótki czas (od 5 do 100 mikrosekund), która nie przepuszcza dalej impulsów zakłóceń. Zarówno poziom wyzwalania ogranicznika jak i czas trwania wycinania zakłóceń mogą być ustawiane zgodnie z życzeniami operatora.
Mieszacz pierwszej częstotliwości pośredniej
Zadaniem mieszacza pierwszej częstotliwości jest zmieszanie sygnałów otrzymywanych z wejściowych filtrów środkowo-przepustowych z sygnałem otrzymywanym z syntezatora. W rezultacie powstaje sygnał pierwszej częstotliwości pośredniej 8,215MHz. Jako elementy przełączające użyto wizyjnych scalaków przełączających, charakteryzujących bardzo niską rezystancją w kierunku przewodzenia. Skutkuje to niskimi stratami sygnałów oraz zdolnością do pracy z wysokimi poziomami sygnałów poddawanych procesowi mieszania. A jednocześnie, ten mieszacz wymaga bardzo niskiego poziomu sterującego, co ułatwia walkę z „przeciekami” sygnału z oscylatora lokalnego (syntezatora). Mieszacz jest wyposażony w symetryczny filtr dolnoprzepustowy filtr UKF, który tłumi kombinacje sygnałów nieprzydatnych, jakie powstają podczas mieszania i sięgają aż zakresów UKF / UHF. Dzięki temu K3 ma sygnały pasożytnicze na wyjątkowo niskim poziomie, pomimo stosowania architektury przemiany „w dół”.