Передатчики для «Охоты на лис»
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.
