А. ГРЕЧИХИН, Радио №1/1969, ст.21
Простой передатчик
В последнее время все больше внимания уделяется созданию портативных передатчиков на полупроводниковых приборах. Миниатюрность и экономичность таких передатчиков дают тренеру большие возможности и упрощают организацию тренировок. Однако на соревнованиях почти всегда используют более мощные ламповые передатчики, требующие громоздких и тяжелых источников питания и неудобные в транспортировке.
Предлагаемый простой телефонно-телеграфный передатчик с подводимой мощностью 3 вт (в телеграфном режиме) рассчитан на использование в соревнованиях любого масштаба и на тренировках в диапазоне 80 м. Для питания передатчика используется батарея Б1 из 10 элементов типа «Марс». Емкость батареи достаточна для 10 часов непрерывного излучения, то есть, практически на 10-15 тренировок или соревнований при работе сеансами. Передатчик имеет разборную антенну, состоящую из четырех метровых трубок-колен, с емкостью («звездочкой») на конце. Вес передатчика в чехле с питанием и антенной не более 3 кг.
Схема передатчика (рис. 1). Задающий генератор передатчика собран на транзисторе Т1 по схеме с последовательным резонансом кварца в цепи обратной связи. В качестве ключа используется кнопка Кн1. Буферный каскад (Т2) работает в режиме класса С по схеме с общей базой. Резистором R4 можно регулировать уровень возбуждения выходного каскада. При работе телефоном в цепь коллектора Т2 включается вторичная обмотка модуляционного трансформатора Тр1 и резистор R11 для понижения постоянного напряжения коллектор — база. Выходной каскад работает также в режиме класса С. Он собран по схеме с заземленным коллектором. Такая схема позволяет соединить корпус (коллектор) транзистора Т3 непосредственно с кожухом передатчика, не делая специальных радиаторов для охлаждения или изоляционных прокладок. Выходной контур состоит из индуктивности ферровариометра L5 и распределенных параметров антенны.
Модулятор передатчика собран на трех транзисторах Т4 — Т6. В цепи микрофона, роль которого выполняет высокоомный телефон типа ТОН-2, стоит фильтр С11R7С12 для защиты входа усилителя от попадания колебаний высокой частоты. Выходной каскад модулятора по схеме с общим коллектором работает на повышающий трансформатор Тр1. Такая схема дает большое усиление при допустимых искажениях и позволяет хорошо согласовать сопротивления.
Антенна. Для эффективного излучения электромагнитных волн физические размеры антенны должны быть сравнимы с длиной волны. Поэтому не приходится удивляться, когда, например, передатчик с подводимой мощностью 10 вт, работающий на короткий штырь в диапазоне 80 м, еле слышен на расстоянии 3-5 км. С другой стороны, как показывают расчеты, для получения поля в 20 мкв/м на расстоянии 5 км от передатчика требуется излучать в эфир мощность порядка 0,1 вт. Столь низкий к.п.д. наших «лис» объясняется именно применением коротких антенн, а также отсутствием хорошего заземления или противовеса, неправильной настройкой цепей, согласующих генератор с антенной.
Чтобы обеспечить необходимую дальность действия описываемого передатчика
при данной подводимой мощности и в то же время сохранить преимущества, даваемые портативной конструкцией, в нем применена штыревая разборная антенна со «звездочкой». «Звездочка» имеет четыре луча по 25 см из тонкой стальной профилированной ленты (рулетки). Антенна состоит из 4 элементов, что позволяет изменять высоту штыря от 1 до 4 м в зависимости от конкретных условий работы.
Детали. Катушки L1, L2 и L3, L4 намотаны на трехсекционных каркасах с ферритовыми кольцами µ=100 (от приемника «Октава»). Количества витков указаны в табл. 1. Ферровариометр L5 намотан на каркасе от регулятора размера строк телевизора диаметром 12 мм. Ферритовый столбик заменен ферритовым стержнем из материала 400НН таких же размеров. Эта замена позволила заметно снизить потери в катушке. Три витка связи с транзистором следует наматывать с того конца каркаса, куда уходит ферритовый стержень при уменьшении индуктивности (ближе к ручке). В качестве модуляционного трансформатора Тр1 использован согласующий трансформатор от карманного приемника.
Конструкция. Конструктивно передатчик состоит из двух частей (см. рис. 2). Элементы батареи питания помещаются в алюминиевой трубе диаметром 42 и длиной 820 мм, имеющей внутри прокладку из плотной бумаги. На расстоянии 640 мм от нижнего конца в трубе установлен изолятор с контактом для плюсового конца батареи, а корпус последнего элемента соединяется с трубой сильной пружиной, укрепленной на крышке-заглушке. С другого конца трубы тремя винтами М5 укреплен фторопластовый антенный изолятор.
К верхней части трубы двумя винтами М5 прикреплено коробчатое шасси с крышкой, в котором размещены генератор и модулятор передатчика. Выходной каскад передатчика экранирован от остальной схемы перегородкой. Задающий генератор и буфер смонтированы на гетинаксовой панели 20×75 мм, а модулятор — на панели 35×45 мм. Катушки L1 и L3 разнесены друг от друга на 60 мм и не экранируются.
Настройка. При правильно выполненном монтаже из проверенных деталей налаживание сводится к настройке контуров L1C2 и L3C5 сердечниками для получения устойчивой генерации и достаточной раскачки (Iк = 200-250 ма) выходного каскада. При недостаточной или чрезмерной раскачке либо склонности к самовозбуждению следует попробовать изменить количества витков катушек L2, L4. Выходной каскад настраивают при включенной антенне ферровариометром по свечению неоновой лампочки Л1 в телеграфном режиме и при выведенном резисторе R4 (движок в левом по схеме положении). На устойчивость каскада и согласование с нагрузкой влияет положение отвода от катушки L5. В телефонном режиме ток коллектора Т3 уменьшают до 80-120 ма подбором сопротивления резистора R11. Налаживание модулятора заключается в проверке монтажа и установке режимов транзисторов. Для глубокой модуляции амплитуда напряжения звуковых частот на вторичной обмотке Тр1 должна быть порядка 4-6 в.
Результаты испытаний. Передатчик испытывался на соревнованиях и тренировках горьковских «охотников». В табл. 2 приведены сравнительные данные измерений уровня поля при разной высоте антенны. За нулевой уровень принята величина, соответствующая высоте штыря 1 м. Расхождение экспериментальных данных с расчетными объясняется приближенностью расчетной формулы, справедливой для случая идеальной «земли», и небольшими размерами «звездочки». Разница в 11 дб, даваемая длинной антенной по сравнению с метровым штырем, означает увеличение дальности действия примерно в 3 раза. При проверке на предельную дальность оказалось, что приемником для «охоты на лис» с чувствительностью 10 мкв/м можно принимать телеграфные сигналы передатчика в дневное время на расстоянии до 20 км. Ночью из-за помех от дальних станций дальность сокращается.
Глубина амплитудной модуляции при работе телефоном около 60%, уровень несущей при этом на 6-8 дб ниже, чем в телеграфном режиме. Уверенный прием телефонных сигналов оказался возможным на расстоянии до 8 км.
Техника безопасности. При работе на портативном передатчике, особенно в движении, затруднено выполнение хорошего заземления. Заземление бывает нужно не только для эффективного излучения передатчика, но и для безопасности оператора. Например, прикосновение длинной антенны к низковисящим проводам электросетей может стать опасным для жизни оператора. Поэтому законом должны стать основные правила работы на «лисе»:
Не допускать к работе лиц, не знакомых с правилами безопасности, и детей.
Передатчик должны обслуживать по крайней мере два человека (для оказания помощи в случае необходимости).
Прежде чем развернуть антенну, надо убедиться в отсутствии рядом низковисящих проводов.
Недопустимы никакие передвижения оператора с развернутой антенной. «Бегающая лиса» должна при переходах снимать и складывать антенну, а работать на передачу только с места. Исключение могут составлять только «лисы» с очень короткими (до 1,5 м) антеннами.
Передатчик-автомат
Передатчик предназначен для использования на тренировках и соревнованиях по «охоте на лис» в диапазоне 80 м. Подводимая к выходному каскаду мощность порядка 0,5 вт. Передатчик имеет кварцевую стабилизацию частоты, питается от двух батарей КБС-Л-0,5 и одного элемента 1,3-ФМЦ-0,25. Антенна — гибкий штырь высотой 1,5 м. Вес передатчика с антенной и питанием 1,5 кг.
Особенностью передатчика является автоматический манипулятор, выдающий последовательность серий импульсов (тире), из которых складывается позывной сигнал МО. Передатчик излучает непрерывно со скоростью примерно 10 посылок в минуту. Наличие автоматического манипулятора позволяет весьма эффективно решать многие трудные задачи в «охоте». Новички быстрее привыкают к телеграфу и запоминают звучание позывных, если на всех тренировках использовать телеграфные «лисы». Передатчик не нуждается в знающем телеграфную азбуку операторе. Его можно маскировать и без оператора, что намного усложняет поиск. Такие тренировки очень полезны: «охотники» приучаются искать не глазами, а «ушами», больше доверяя приемнику. Наконец, увлекательно и динамично проходят тренировки с «бегающей лисой», где автоматический передатчик неоценим. Мощность передатчика позволяет использовать его и в соревнованиях на укороченных дистанциях.
Блок-схема и принцип работы. На блок-схеме (рис. 3) изображены основные функциональные узлы автоматического передатчика и манипулятора, а также приведены осциллограммы напряжений в точках, обозначенных цифрами в кружках. Так же обозначены эти точки и на принципиальной схеме (рис. 4).
Блокинг-генератор запуска БЗ, работающий в режиме автоколебаний, генерирует один короткий импульс 1 (см. рис. 3) каждые 6 сек и задает ритм работы всей автоматике. Этим импульсом запускается ждущий мультивибратор ЖМ1, имеющий одно устойчивое состояние и выдающий импульс 2 длительностью примерно 1 сек. Задним фронтом импульса 2 запускается мультивибратор ЖМ2 (импульс 3 длится примерно 0,9 сек), а задним фронтом импульса 3 — мультивибратор ЖМ3, выдающий импульс 4 длительностью 1,8 сек. В сумматоре С происходит сложение импульсов 2 и 4. Напряжение 5 используется для открывания нормально закрытого блокинг-генератора ЗГ, который открывается и переходит в автоколебательный режим, выдавая импульсы 6 для запуска ждущего мультивибратора ЖМ4 — генератора «тире». Период
повторения импульсов 6 и длительность импульсов 2 и 4 подобраны так, что в течение действия импульса 2 ЗГ выдает два импульса, а в течение действия импульса 4 — три импульса. Этому соответствуют две и три посылки «тире» (буквы М и О), длительность которых равна 3/4 расстояния между импульсами 6 в знаке. Длительность импульса 3 определяет величину паузы между буквами. Эта пауза должна быть равна примерно длительности «тире». Напряжением 7 открывается задающий генератор ЗГ, выдающий на усилитель мощности УМ соответствующие посылки высокой частоты 8 (радиоимпульсы), которые после усиления излучаются антенной.
Принципиальная схема (рис. 4). Узлы манипулятора собраны по типовым схемам и различаются только режимами работы и номиналами элементов, определяющих временные параметры. Такими элементами являются в блокинг-генераторах конденсаторы С4 и С13 совместно с резисторами в базовых цепях, а в мультивибраторах — конденсаторы С5, С8, С11 и С16.
Каждый мультивибратор имеет цепь запуска (например, С7R9Д3) для разделения постоянных составляющих, дифференцирования предыдущего импульса и подачи на запуск положительных всплесков. В устойчивом состоянии левый транзистор ждущего мультивибратора (например, Т2 в ЖМ1) закрыт, а правый открыт. С приходом положительного импульса на базу правого триода последний закрывается, а левый открывается. Это состояние неустойчиво, и через некоторое время, которое определяется величиной емкости С5, схема самопроизвольно переходит в исходное устойчивое состояние, формируя отрицательный импульс напряжения на коллекторе правого триода. Сумматор выполнен на резисторах R6, R21, R22.
Задающий генератор (Т11) с кварцем в цепи обратной связи нормально закрыт и открывается отрицательными импульсами 7, подаваемыми на базу Т11 с коллектора Т10. Оконечный каскад работает в режиме класса С (с отсечкой) и нагружен контуром L3C19, в который также входят емкость и сопротивление излучения короткой антенны А1. При работе только с короткой антенной емкость С19 может отсутствовать. При желании повысить дальность действия передатчика можно сделать вывод для длинной (15-20 м) антенны А2 с индуктивной связью. Выходной контур настраивается ферровариометром L3 по свечению неоновой лампочки Л1.
Детали. Трансформаторы Тр1 и Тр2 намотаны на ферритовых кольцах с µ=2000, внешним диаметром 20 мм и сечением магнитопровода 5×5 мм. Моточные данные катушек и трансформаторов указаны в табл. 3. Катушки L1 и L2 намотаны на трехсекционном каркасе с ферритовыми кольцами (от приемника «Октава»). Катушки L3 и L4 намотаны на каркасе от унифицированного регулятора размера строк телевизора. Витки связи с генератором и катушку L4 лучше располагать с того конца каркаса, который ближе к ручке регулировки. Все резисторы могут быть типа УЛМ или МЛТ-0,125. Электролитические конденсаторы (К50-3) перед сборкой следует проверить на утечку. Указанные на схеме номиналы С5, С8, С11 и С16 получены суммированием емкостей нескольких конденсаторов, подобранных и включенных параллельно при налаживании.
Конструкция и монтаж. Каждый из функциональных узлов блок-схемы (кроме УМ) смонтирован в виде отдельного модуля на гетинаксовой панельке размерами 40×75 мм (ждущие мультивибраторы и ЗБ с сумматором) и 20×75 мм (БЗ, ЗГ). После проверки правильности монтажа, работоспособности и предварительного подбора времязадающих элементов модули устанавливаются в подвале коробчатого шасси размерами 230×150×45 мм вместе с батареями питания, выключателем и деталями усилителя мощности (см. рис. 5) и соединяются согласно схеме. Окончательное налаживание производится совместно с генератором.
Настройка. При настройке передатчика очень полезен осциллограф, хотя можно обойтись и одним приемником на 80 м. Настройку начинать лучше с задающего генератора. Переключив временно левый (по схеме) вывод R29 с коллектора Т10 на провод «-8 в», вращением сердечника L1 добиваются устойчивых и достаточно интенсивных колебаний в контуре задающего генератора, прослушивая их приемником. При отсутствии генерации следует проверить кварцевый резонатор, правильность включения выводов обмоток. Вращением сердечника ферровариометра L3 настраивают выходной контур в резонанс с частотой возбуждения в режиме непрерывной генерации. Ток коллектора Т12 должен быть равен 50-70 ма; он зависит от количества витков катушки L2 и усиления транзистора Т12. Затем нужно временно отключить верхние (по схеме) выводы R8 и R21 от соответствующих коллекторов и подключить R29 к коллектору Т10.
Соединив временно с проводом «-8 в» верхние выводы R8 и R21, открывают блокинг ЗБ. Подбором величин С16 и С13 добиваются, чтобы длительность импульсов 7 была равна 3/4 периода повторения импульсов блокинга. Затем, установив период повторения импульсов блокинга запуска БЗ равным примерно 6 сек, подключают R8 и R21 и, подбирая величины С5 и С11, добиваются, чтобы за время действия импульса 2 блокинг ЗБ устойчиво давал два импульса, а за время действия импульса 4 — три импульса на запуск генератора «тире». Конденсатор С8 определяет длительность паузы между знаками.
Радио №7/1969, ст.61
Какие каркасы, кроме рекомендованных автором статьи «Передатчики для «Охоты на лис» («Радио», 1969, № 1) можно применить в передатчике по схеме рис. 1; какой другой тип транзистора можно использовать вместо П602АИ; какой тип индикаторной лампы Л1?
Вместо каркасов от «Октавы» для намотки катушек L1L2 и L3L4 можно применить любые другие каркасы, имеющие примерно эквивалентные по частотным свойствам подстроечные сердечники. Можно для этой цели использовать, например, каркасы от контуров ПЧ звукового тракта телевизоров. Однако число витков катушек в этом случае необходимо пересчитать, пользуясь следующей приближенной формулой:
n1 = n * (f / f1) * √(C / C1),
где n, f и C — число витков, резонансная частота и емкость конденсатора применяемой контурной катушки;
n1, f1 и C1 — новые значения числа витков, резонансной частоты и емкости конденсатора.
Например, если имеется контур с резонансной частотой 8,4 МГц, числом витков катушки — 27 и емкостью 39 пФ, то число витков катушки контура L1C2 передатчика составит:
n1 = 27 * (8,4 / 3,5) * √(39 / 47) = 59
Марка провода и отношения витков L2 и L1, L4 и L3 остаются без изменений.
Транзистор П602АИ можно заменить транзистором типа П609.
В качестве Л1 можно применить neonовые лампы типов МН-3, МН-5.
