Ювелирное обозрение

Оконечный каскад и модулятор передатчика, вопрос качества работы телефоном с амплитудной модуляцией (AM) остается все еще весьма актуальным. И как бы ни казалась проста амплитудная модуляция по сравнению с SSB, редко можно встретить действительно хорошую передачу с AM любительских радиостанций. Цель статьи — рекомендовать аппаратуру, которая позволяет при минимуме затрат средств, времени и умения иметь высококачественную модуляцию при хорошей выходной мощности. Как видно из схемы (рисунке), модулируемый каскад (РА) работает на пентоде ГУ-50 (Л1). Оконечный каскад модулятора — на 6П15П (Л2) или 6П9. Модуляция осуществляется по защитной сетке.

Оконечный каскад и модулятор передатчика модуляция по защитной сетке имеет свои преимущества. Как известно, она происходит полностью или почти полностью (в зависимости от лампы) в отрицательной области. Это значит, что от модулятора не требуется или почти не требуется никакой мощности, а лишь напряжение на выходе. Кроме того, кривая зависимости анодного тока модулируемой лампы от отрицательного напряжения на защитной сетке в большинстве случаев и особенно в лампе ГУ-50 идеально линейна. Иными словами, равное приращение напряжения на защитной сетке соответствует равному приращению анодного тока лампы при прочих неизменных условиях, и, таким образом, при модуляции не возникнут нелинейные искажения.

Одна из главных трудностей, которая встречается в любительской практике при получении качественной модуляции, это мощный модулятор с его выходным (модуляционным) трансформатором. В общем случае выходные каскады 20—50-ваттных модуляторов собираются по двухтактной схеме. Модуляционный трансформатор по вторичной цепи имеет сравнительно большие токи подмагничивания. Следовательно, он собирается с зазором, его расчет усложняется, размеры его резко возрастают, и конструктивное выполнение становится затруднительным. Если же радиолюбитель берет случайный трансформатор, то результаты еще более ухудшаются. Рассмотрев динамические характеристики выходной мощности и коэффициента нелинейных искажений выходных ламп, легко можно заметить, что они имеют ярко выраженный оптимум. Например, для ламп 6П15П и 6П9 максимум отдаваемой мощности и минимум нелинейных искажений будет только при сопротивлении нагрузки 10 ком, для лампы 6П6С эта величина будет 6,1 ком и т. д. В результате при случайном или плохо просчитанном трансформаторе выходные лампы неправильно нагружаются, работают в тяжелых условиях с сильными искажениями, не отдавая полной мощности. В результате получается плохая передача.

В описываемой схеме оконечный каскад и модулятор передатчика нет модуляционного трансформатора.Чтобы обеспечить близкую к 100% модуляцию, в нашем случае нужно иметь 280—320 в размаха напряжения звуковой частоты, так как если снять модуляционную характеристику по защитной сетке лампы Г У-50 увидим, что при ноле вольт на защитной сетке через лампу будет протекать максимальный ток, а при — 300-320 в лампа будет полностью заперта. Помня, что характеристика ГУ-50 по защитной сетке линейна, имеем рабочую точку — 150-160в.

Выбранная модуляторная лампа 6П15П имеет оптимальную нагрузку 10 ком. Эта нагрузка может быть, как комплексной, так и чисто активной. В нашем случае она активная (сопротивление R5). Но так как через эту нагрузку будет протекать и постоянная составляющая анодного тока лампы, то на ней упадет значительное напряжение, а нам, чтобы обеспечить заданный размах напряжения НЧ, нужно иметь на аноде модулятора 300—350 в. Узнаем из характеристик лампы 6П15П, что при выбранном режиме анодный ток ее будет 30 ма. Значит на сопротивлении R5 упадет: U = IR=0,03 аx10 000 ом=300в.

Следовательно, чтобы иметь на аноде, например, 320 в, источник анодного напряжения Еа должен быть 320+300 = 620 в. Но чтобы не делать специальный источник для питания выходного каскада модулятора, имеет смысл питать его от источника анодного напряжения выходного каскада передатчика, погасив избыток напряжения дополнительным сопротивлением. Напряжение НЧ снимается с анода лампы 6П15П и подается через конденсатор С10 непосредственно на защитную сетку лампы ГУ-50, куда одновременно подводится — 145 + – 155 в напряжения смещения. Переход от работы телефоном (AM) к работе телеграфом (CW) осуществляется закорачиванием защитной сетки ГУ-50 на шасси. Это не создает дополнительной нагрузки на источник отрицательного напряжения, так как он отделен от защитной сетки сопротивлением R3.

Типовой- режим лампы ГУ-50.

При телеграфной работе: Еа= 1кв, Ес2=300 в, Ес = -80 в, Umc=100в, Ia=120ма, Rое.опт = 4 700 ом.

При телефонной работе (модуляция на защитную сетку): Еa=1кв, Еc2= 250в, Еc3=—155в, Еc=—80в, АEc3=155 в, Umc= 100в, Ia=60 ма, Ic2=20ма, Rc2=5 ком, Roe.onт=4700 ом.

Из приведенных режимов видно, что даже без форсирования режима при телеграфной работе имеем 120вт подводимой мощности, и при телефонной, в режиме несущей — 60вт подводимой мощности. Описанная схема оконечный каскад и модулятор передатчика почти не нуждается в настройке: необходимо лишь обеспечить указанный режим каскадов. Она свободна от перемодуляции в случае, если напряжение смещения на защитной сетке будет в рамках указанного. В самом деле, практически невозможно на аноде модулятора получить размах звукового напряжения больше заданного для данной лампы без вывода ее из строя. Искажения будут обусловлены только искажениями усилителя НЧ, которые легко сводятся к 1—2%.

На рисунке дана схема предварительного усилителя НЧ в случае использования кристаллического микрофона. Сопротивление R6 служит для корректировки высоких частот звукового спектра. В усилителе на месте лампы Л1 можно использовать: 6Ж1П, 6Ж2П, 6ЖЗП, 6Ж1Б, 6Ж2Б. На месте Л2: 6С1П, 6Ж1П, 6Ж2П, 6ЖЗП (лампы 6Ж… в триодном включении) 6С7Б, 6Ж1Б, 6Ж2Б (лампы 6Ж–. в триодном включении). Вместо двух ламп Л1 и Л2 можно применить лампу 6Ф1П.

Будучи еще студентами, развлекались мы тем, что генерировали электромагнитные волны СВ диапазона и модулировали их по амплитуде. Естественно нелегально. А попросту говоря – строили с другом ламповые радиопередатчики и выходили на них в эфир на СВ диапазоне. Но, в то время ламповые приемники уже стали отходить в небытие и классическая народная приставка – шарманка на 6п3с, подключаемая к звуковому каскаду лампового приемника была уже не актуальна. То есть, не имея дома лампового приемника, для выхода в эфир нужен был полноценный радиопередатчик, а не приставка. Полупроводники были в дефиците, а вот радиоламп было завались – кругом полно как грязи. И решили мы тогда с другом делать два ламповых передатчика – один из которых – мой экземпляр, до сих пор хранится у меня на антресоли как реликвия и память о тех тёмных докомпьютерных временах.

У молодежи не было тогда виртуального мира и социальных сетей, а был лишь телевизор с двумя каналами, футбольная площадка , велосипед, магнитофон, и портвейн три семерки. Стандартный набор развлечений того времени. Я не сужу плохо это или хорошо. Просто тогда было так.

Начало постройки СВ передатчика.

В начале, собственно говоря, был построен и испытан нами один радиопередатчик – мой экземпляр. Схема была составлена нами из разных частей разных источников и все время перерабатывалась под имеющиеся детали. Детали доставались отовсюду – менялись, покупались и выпрашивались у знакомых. Так, например трансформатор блока питания был выменян, как сейчас помню, на новый насос от велосипеда у одного дедушки. Передатчик несколько раз переделывался, пока не был окончательно доработан, оптимизирован по количеству деталей и оформлен конструктивно на деревянном шасси.

Антенна СВ передатчика.

Антенной передатчика служил 10-ти метровый провод, подвешенный на высоте около 2-х метров на изоляторах над крышей пятиэтажки между двумя мачтами проводного радио установленным на той же крыше. То есть провод располагался рядом с двумя штатными проводами радиотрансляции, что как бы маскировало антенну. Спуск был выполнен антенным (телевизионным) кабелем, пропущенным в трубу мачты и искусно проведенным по чердаку пятиэтажки и вытяжную шахту прям в квартиру.

Параметры СВ передатчика.

Передатчик работал на частоте около 1000 кгц. Все это конечно условно – по стрелке приемника в середине диапазона СВ. Прием я вел на радиоприемник «Селга 405» — в основном при испытаниях передатчика. Включал после 12 ночи магнитофон с музыкой, подключенный к передатчику и выходил на улицу с «Селгой», спрятанной под куртку. Прослушивание велось на один наушник. И вот так ходил я по ночному городу, как спец агент с секретным заданием — проверяя дальность и качество приема. С таким же заданием ходил иногда и мой друг, но в своем районе – 1 км от меня. Чтобы контролировать качество передачи можно было дольше – я замедлял двигатель магнитофона. Так время проигрывания кассеты увеличивалось с 30 минут до 1 часа. Результатами испытаний мы остались довольны. Во всех частях нашего района был прием. Правда, на окраинах намного хуже. Вероятно, из за не очень хорошей антенны. Помех в те времена на СВ диапазоне было мало – не то что сейчас, с массовым появлением импульсных блоков питания и прочей излучающей гадости. Так что в принципе наш передатчик покрывал запланированную территорию.

Первая радиосвязь на СВ.

В общем, после серии испытаний, построили мы тогда второй передатчик по отработанным эскизам и схеме. Он отличался от первого лампой 6п15п в модуляторе, силовым трансформатором и некоторыми конструктивными мелочами. Добившись совпадения частот — провели первую радиосвязь. Поприветствовали друг друга в эфире и стали по очереди орать как идиоты в микрофоны «рас – рас, рас два три, как слышно прием». По научному – «регулировка глубины модуляции» называется : -) . И почему-то, тогда нам было пофиг, что сидим мы на вещательном СВ диапазоне и средь бела дня крякаем как дураки «на всю ивановскую» из своих пятиэтажек. Два не пуганных идиота : -) . Сейчас бы я себе такого конечно не позволил. Но тогда, — это было круто!

Вся эта возня с постройкой и испытанием передатчика, вместе с частыми перерывами заняла времени — наверно около года.

Позывной моего передатчика был «Орион», позывной передатчика друга – «Импульс». В дальнейшем мы крутили музыку после 12 ночи. Разговоры «за жизнь» не вели, по тому, как и так каждый день тынялист в техникуме.

Дальнейшая судьба передатчика.

Если объективно — поначалу это было очень круто, но со временем быстро надоело. Собственно сам процесс постройки передатчика на СВ диапазон оказался намного интереснее чем проигрывание в эфире нескольких десятков магнитофонных кассет.

Потом друг уехал учиться в другой город, где и остался. Свой передатчик он завещал своему младшему брату — балбесу, который по ходу сразу же разобрал его на детали. А я еще немного покрутил музыку и забросил это дело. Но иногда, достаю с антресоли передатчик и как в старые добрые времена, после 12-ти ночи включаю на пол часика музыку, вставляя в паузы позывной «Орион».

Такая вот, немного грустная история двух ламповых пиратских радиопередатчиков на вещательный СВ диапазон в одном маленьком уездном городе.

Помехи от передатчика.

Касательно того, что нас могли «впаймать» соответствующие органы: — могли! Но как- то обошло стороной. Толи мощность передатчика небольшая, толи никто не пожаловался на помехи, толи помехи никому особо не мешали. Еще плюс в том, что задающий генератор передатчика сделан не по классической шармановской трехточечной схеме с кучей гармоник, а по схеме «ГПД Шадского» — великолепной схеме, обладающей минимум гармоник (Журнал «Радио» №1, 1963г. Стр 20). Кстати, это очень хорошо видно на экране монитора комьютера — SDR приемника. Действительно, при перестройке передатчика по диапазону бегает лишь один основной пик и только пара пиков гармоник.

Усилитель мощности передатчика.

Мощность передатчика можно было бы увеличить. Позже, у меня была мысль собрать каскад усиления – приставку на лампе 6п45 по классической однотактной схеме, но руки не дошли. Хотя, как-то для тестирования, навесным монтажом паял дополнительный каскад на еще одной лампе 6п14п – результат понравился. Дальность передачи существенно увеличивалась. Но почему-то он не прижился – лень было уже конструктивно доводить до ума этот усилитель. Хотя, в принципе можно было – место для 6п14п на шасси нашлось бы.

Схема СВ передатчика.

На лампе Л1,Л2 собран УНЧ, он же модулятор. В принципе схема унч может быть любая другая ламповая.

На лампе Л3 собран задающий генератор (ГПД –генератор плавного диаппазона) по схеме Шатского. Просто замечательная схема выдающая на выходе один четкий пик несущей и пару слабых гармоник. По стравнению с генератором трехточкой – «небо и земля».

На лампе Л4 собран усилитель мощности выходного сигнала.

L1 – Контурная катушка генератора, задающая частоту передатчика. 75- 100 витков на каркасе от контура ПЧ телевизора СССР. Катушка в штатном алюминиевом экране. *В катушку вкручено 2 штатных ферритовых сердечника – конкретно для этого экземпляра передатчика .

Переменный конденсатор, включенный параллельно L1 – перестройка передатчика по диапазону (конденсатор от транзисторного радиоприемника).

Катушка L2 – П контур. 100 витков (в зависимости от антенны).

Схемы генераторов, приведенные в статье, не предназначены для работы в средневолновом участке радиовещательного диапазона.

На рис.1 приведена схема простейшей передающей средневолновой приставки с АМ модуляцией к радиоприемнику. В приставке используется радиолампа 6ПЗС, максимальная рассеиваемая мощность на аноде которой составляет 20,5 Вт.

Вместо 6ПЗС можно применить лампу 6П6С (максимальная рассеиваемая мощность на аноде — 13,2 Вт) — цоколевка у них одинаковая.
Колебательный контур L1С1 включен между анодом лампы и управляющей сеткой. Он обеспечивает положительную обратную связь каскада — одно из условий, необходимых для самовозбуждения генератора. Питание на анод лампы подается через колебательный контур (через отвод в катушке L1). Выключатель SА1 служит для включения каскада в режим передачи и отключения в режиме приема.
Напряжение питания поступает с анода выходной лампы УНЧ приемника, поэтому при подаче на вход УНЧ приемника сигнала от микрофона происходит амплитудная модуляция генерируемых приставкой ВЧ колебаний.
Катушка L1 выполнена на эбонитовом каркасе диаметром D-30 мм и содержит 55 витков провода ПЭЛ-0,8 (виток к витку) с отводом от 25-го витка, считая от нижнего (по схеме) вывода. Эта приставка работала хорошо, но имела один недостаток — настроечный конденсатор С1 был гальванически связан с анодом лампы (а это небезопасно!), поэтому приходилось ручку настройки изготавливать из диэлектрика.

Несколько позже мне удалось отыскать схему “шарманки” (рис.2), лишенную этого недостатка. В ней контур включен между управляющей сеткой и катодом лампы. Причем, применено частичное включение катода в контур за счет отвода в катушке. Такая схема более безопасна, но отдает в антенну мощность, несколько меньшую чем предыдущая. Применение конденсатора переменной емкости С1. позволяет оптимально согласовать контур И-СЗ с антенной.
В этой схеме радиолампу 6ПЗС также можно заменить на 6П6С. Катушка И намотана на керамической оправке диаметром D-32мм проводом ПЭЛ-0,7. Количество витков — 50 (намотка — виток к витку с отводом от середины).

На рис. 3 приведена схема еще одной “шарманки”. В ней КПЕ С2 гальванически связан с корпусом через катушку L2. При случайном замыкании выводов этого конденсатора на корпус ничего опасного не произойдет — всего лишь прекратится генерация ВЧ сигнала.
Выходная мощность этой приставки больше, чем у предыдущей (примерно такая же, как у схемы на рис.1), т.к. колебательный контур L2-СЗ подключен к цепи анода лампы. Дроссель L1 заключен в экран. Катушка L2 намотана на пластмассовой оправке диаметром D-30 мм проводом ПЭЛ-0,8 и содержит 50 витков провода, намотанного виток к витку. Отвод — от середины обмотки.

Еще одна принципиальная схема простейшей передающей приставки на радиолампе 6ПЗС (6П6С) приведена на рис.4.

Эта схема отличается от предыдущих наличием дросселя L1 в анодной цепи лампы, что позволило подключить выходной контур к аноду. При этом статоры конденсаторов переменной емкости С2 и С5 подключены к “общему” проводу, что существенно повышает безопасность устройства и облегчает управление элементами настройки. В катодную цепь лампы включен переключатель SА1, с помощью которого можно регулировать глубину положительной обратной связи, что позволяет довольно точно выбрать требуемый режим работы каскада. Катушка L3 с регулируемой индуктивностью позволяет согласовать сопротивление выходного контура с входным сопротивлением антенны. Это важно, т.к. в качестве антенны часто используют отрезок провода произвольной длины. Катушка L2 намотана на керамической оправке диаметром D-40мм и имеет 40 витков провода ПЭЛ-0,7 (намотка — виток к витку, отводы равномерно распределены по всей длине намотки), L4 — на керамической оправке диаметром D-35мм и имеет 50 витков провода ПЭЛ-0,6. В авторском варианте катушка L1(дроссель) имеет индуктивность 1 мкГн, L2 — 8 мкГн, L3 — 250 мкГн, L4 —16 мкГн. Я предлагаю намотать L1 на керамическом каркасе диаметром D-18мм и длиной 95мм проводом ПЭЛИЮ-0,35 (130 витков). Первые 15 витков (ближайшие к аноду) следует выполнить вразрядку с шагом 1,5мм, остальная часть обмотки — виток к витку. Катушку же L3 рекомендую изготовить аналогично L4, но количество витков увеличить до 100 и сделать от нее отводы (11 отводов — по числу контактов в переключающей галете) с целью обеспечения возможности изменения индуктивности катушки. Отводы следует расположить равномерно по длине, катушки — это упростит ее конструкцию и, в то же время, позволит сохранить ее настроечные функции.
Настройку на частоту в этой схеме производят с помощью конденсатора С2, а емкость конденсатора С5 подбирают по максимуму сигнала на выходе, т.е. настраивают выходной контур L4-С5 в резонанс. Такое построение схемы позволяет настраивать выходной контур не только на основную частоту, но и на ее гармоники (чаще всего используют третью). Таким образом можно повысить стабильность частоты вырабатываемого генератором сигнала, т.к. гетеродин при этом работает на частоте в три раза ниже частоты выходного сигнала.

На рис.5 приведена схема “шарманки”, выполненная на двух радиолампах 6ПЗС (можно использовать и лампы 6П6С, но смысла в этом нет — лучше применить одну 6ПЗС). Эта схема обеспечивает на выходе более мощный сигнал (примерно вдвое по сравнению со схемой на одной лампе). Аноды ламп включены в контур генератора частично — для снижения влияния шунтирования. В авторском варианте рекомендуется катушки L1—L3 намотать на одном керамическом каркасе диаметром D-40мм. Катушка L1содержит 32 витка провода ПЭЛ-0,3, L2 — 41 виток провода ПЭЛ-0,4, L3 — 58 витков провода ПЭЛ-0,7. Все катушки намотаны виток к витку. Я рекомендую уменьшить количество витков каждой катушки процентов на 60, иначе частота генерации из средневолнового диапазона уйдет в длинноволновый. Подстройкой сопротивления резистора R1 можно изменить режим работы радиоламп.

На рис.6 приведена схема передатчика на двух радиолампах. Колебательный контур L1-С2 включен в цепи катодов ламп. Катушки L1 и L2 намотаны на одном керамическом каркасе D-20 мм: И содержит 60 витков провода ПЭЛ-0,3, L2 — 30 витков ПЭЛ-0,4 (намотка обеих катушек — виток к витку). Сверху катушки L2 намотано 2-3 витка монтажного провода (в изоляции), концы которого подключены к лампочке накаливания на напряжение 6,3 В и ток 0,28 мА (от карманного фонарика). Эта простейшая цепочка обеспечивает индикацию наличия ВЧ генерации. Кроме того, в качестве ВЧ индикатора можно использовать неоновую лампочку, размещенную недалеко от катушки. По интенсивности свечения лампы можно судить об изменении выходной мощности при перестройке по диапазону либо об изменении параметров антенны (например, при ее настройке). Так, если при настройке антенны частота будет приближаться к резонансной, то лампочка станет светиться слабее (по минимуму свечения можно судить о настройке антенны в резонанс с генерируемой передатчиком частотой, т.к. имеет место максимальный отбор мощности). В случае обрыва антенны лампочка будет светиться максимально ярко, а при коротком замыкании в антенне может совсем по- гаснуть (это зависит от величины связи выходного контура с антенной, которая определяется емкостью конденсатора переменной емкости С1). Выключатель питания SА1 служит одновременно и переключателем “прием/передача”.

На рис.7 приведена схема передающей приставки на радиолампе ГУ50. Существенным отличием данной схемы от предыдущих является повышенная выходная мощность. Амплитудная модуляция осуществляется по защитной сетке лампы. С помощью конденсатора переменной емкости С5 приставка настраивается на выбранную частоту, а с помощью конденсатора С1 обеспечивается согласование выходного сопротивления передатчика с входным сопротивлением антенны. Не следует забывать, что в данной схеме одна из обкладок конденсатора переменной емкости С5 находится под напряжением 800 В, поэтому будьте очень осторожны и используйте для регулировки емкости этого конденсатора ручку управления, изготовленную из качественного диэлектрического материала.
Катушка L1 намотана на керамическом каркасе D-40 мм и содержит 50 витков провода ПЭЛ-0,7 (намотка — виток к витку) с отводом от середины.

На рис.8 приведена еще одна схема передатчика, выполненного на радиолампе ГУ50. В ней частота генерации задается контуром L1- С2, а на выходе устройства используется так называемый П-контур С7-L2-С8, который позволяет очень хорошо согласовать выходное сопротивление каскада с входным сопротивлением антенны. С помощью конденсатора переменной емкости С7 настраивают П-контур в резонанс (согласовывают выходное сопротивление лампы с сопротивлением П-контура), а с помощью С8 подбирают величину связи с антенной. Амплитудная модуляция выходного сигнала осуществляется по защитной сетке лампы.
Цепочка С3-VD1-R2 — это элементы защиты цепей динамика от ВЧ наводок. Подбором сопротивлений резисторов (в пределах 0,5—1 МОм) и R3 можно подобрать оптимальный режим работы лампы.
Катушка L1 намотана на цилиндрическом керамическом каркасе D-40 мм проводом ПЭЛ 0,9 и содержит 60 витков, намотанных виток к витку. Катушка L2 намотана на керамическом каркасе D-50 мм и содержит 70 витков провода ПЭЛ диаметром 1,2—1,5 мм (намотка — виток к витку). Анодный дроссель L3 намотан на керамическом каркасе D-12 мм. В оригинальной рекомендации указано, что он содержит 7 секций по 120 витков провода ПЭЛ-0,4, намотанных в навал, но, скорее всего, достаточно двух секций по 120 витков.

На рис.9 приведена схема усилителя мощности. Она почти повторяет предыдущую схему, но, в отличие от нее, не является генерирующей, а только усиливает ВЧ сигнал, поданный с внешнего генератора. Такой генератор можно собрать по одной из вышеприведенных схем (например, на рис.1—4), выполненных на лампе 6П6С, что не приведет к “перекачке” лампы усилителя мощности. Внешний генератор следует запитать не от анода лампы УНЧ, а непосредственно от источника постоянного напряжения +200—250 В, т.к. амплитудная модуляция выходного ВЧ сигнала осуществляется по защитной сетке лампы усилителя мощности.
Кроме того, в качестве задающего генератора можно применить схему и на менее мощной радиолампе (например, 6Н2П, 6НЗП и даже 6Ж1П, 6Ж2П), либо на транзисторах, обеспечивающих выходную мощность 5—10 Вт. Рассеиваемая на аноде паспортная мощность радиолампы ГУ50 составляет 40 Вт, но фактически можно получить на выходе мощность до 70 Вт Однако не следует допускать длительную работу усилителя с такой выходной мощностью, т.к. резко снижается срок службы радиолампы.
На резисторах R1 и R4 типа МЛТ-2 сопротивлением 62 Ом намотаны антипаразитные дроссели, которые представляют собой 5 витков провода ПЭЛ-0,5. Дроссели предотвращают возбуждение каскада на УКВ. Катушка L1 намотана на керамическом каркасе D-20 мм проводом ПЭЛ-0,3 и содержит 80 витков (намотка — виток к витку). Рекомендуется увеличить диаметр провода до 0,55 мм. Конструкция анодного дросселя L2 такая же, как в предыдущей схеме.