Простые передатчики — «Шарманки»
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.
Передатчики на 6П3С и закат эпохи романтизма
Эта публикация завершает цикл исторических очерков о героической эпохе битвы за короткие волны и становления ламповой радиоэлектроники.
Герои моих очерков были романтиками. Фёдор Лбов не побоялся уголовного преследования за выход в эфир, Эрнст Кренкель рисковал жизнью в Арктике, Джон Рейнарц просто опубликовал свои разработки и не стал их патентовать. Они были по-настоящему бесстрашны: коммутировали телеграфными ключами анодные цепи передатчиков; руками перестраивали частоту передатчика сжатием и растяжением катушек под напряжением; считали рабочим моментом, когда лампа «давала газ» и взрывалась.
Жизнь не стояла на месте. В ходе подготовки ко Второй Мировой войне технологический процесс производства радиоламп был значительно усовершенствован. Были разработаны схемы простых и надёжных КВ передатчиков на серийно выпускаемых лампах. Романтизм коротких волн вступал в стадию зрелости.
Жизнь стала налаживаться
9 марта 1946 года документом за подписью Заместителя Председателя Совета Министров СССР В.М. Молотова радиолюбительство вернулось в правовое поле. Следом за этим событием при ЦС Союза Осоавиахим СССР был создан Комитет коротковолнового радиолюбительства, который возглавил маршал войск связи И.Т. Пересыпкин (sic!). Заместителями были утверждены инженер вице-адмирал А.И. Берг и Герой Советского Союза Э.Т. Кренкель.
Гражданам стали возвращать изъятые во время войны радиоприёмники. Возобновилась выдача разрешений на работу в эфире.
В мае 1946 года вышел первый номер журнала «Радио», где Эрнст Кренкель опубликовал информационное сообщение об организации Центрального радиоклуба (ЦРК), а Фёдор Лбов разместил заметку о R1FL. В номере также «отметились» и маршал Пересыпкин, и адмирал Берг, и академик Капица, и герои-папанинцы, и инженер Шапошников и ещё очень многие уважаемые и знатные люди.
С 1947 года Госэнергоиздат начал издавать книги серии «Массовая радиобиблиотека». Следующая часть очерка написана по мотивам выпуска 162 (Казанский И.В. Как стать коротковолновиком) с последующим анализом схемы по материалам выпуска 125 (Шульгин К.А. Конструирование любительских коротковолновых передатчиков).
ОПАСНО! ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЧАСТОТНЫХ СРЕДСТВ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСТРОЙСТВ БЕЗ РАЗРЕШЕНИЯ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОЧАСТОТ ВЛЕЧЕТ АДМИНИСТРАТИВНУЮ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ.
Передатчик начинающего радиолюбителя на 6П3С
В те далёкие времена ещё не было ни трансиверов, ни синтезаторов частоты. Обычная любительская радиостанция состояла из раздельных приёмника и передатчика.
Чтобы провести радиосвязь с другим радиолюбителем, нужно было настроить свой передатчик на его частоту. И это было непросто! Приняв сигналы другого радиолюбителя на свой приёмник, нужно было по шкале передатчика приблизительно установить (а точно по аналоговой шкале установить не удаётся) частоту передачи, а затем подстройкой частоты передачи добиться приёма сигнала своего передатчика на свой приёмник на частоте корреспондента.
Вернёмся к передатчикам на 6П3С. Схема ниже была опубликована в 1952 году. Она предельно романтична: источник анодного напряжения собран на кенотроне, задающий генератор (ЗГ) используется сразу в качестве конечной ступени, в анодных цепях отсутствует амперметр. Насладитесь:
Тем не менее, использование этого передатчика не требует героизма. При закрытом корпусе шансы попасть под напряжение минимальны: «индуктивная трёхточка» и конденсатор переменной ёмкости (КПЕ) в задающем генераторе подключены к катодным цепям, туда же подключен и телеграфный ключ.
Когда телеграфный ключ разомкнут, колебания ЗГ сорваны. При нажатии на ключ происходит запуск ЗГ, и в антенном контуре появляются колебания с частотой резонанса контура L1C4. R2C3 параллельно ключу обеспечивают плавный запуск ЗГ, что делает выходной сигнал менее «чирикающим». Форма выходного сигнала при коммутации без цепочки R2C3 приведена на графике а), с цепочкой — на графике б):
По форме выходного сигнала видим, что при нажатии на ключ производится передача в эфир немодулированной несущей или CW (Continuous Wave).
Особый шарм конструкции придаёт тот факт, что «самоконтроль», т.е. подстройку частоты передачи можно провести только по сигналу, который уже идёт в эфир! Для сравнения приведу гораздо более практичную схему передатчика III категории из книги Шульгина:
ЗГ и конечная ступень реализованы на разных лампах. Цепи питания ЗГ стабилизированы. В анодные цепи выходной лампы для контроля тока включен амперметр. Телеграфный ключ подключен к катодным цепям выходного каскада.
ЗГ в схеме из книги Шульгина включен постоянно, определить частоту настройки передатчика контрольным приёмником — не проблема. Схема Шульгина гораздо удобней в работе, гораздо стабильней по частоте и лучше по форме сигнала, но ламп в ней уже две.
Неожиданное направление развития передатчика на 6П3С
В 60-е годы романтики в связи на КВ практически не осталось. Радиолюбительская связь стала спортивной дисциплиной. В эфире становилось тесно, и радиолюбители переходили на связь однополосными видами модуляции. Стали широко применяться трансиверы, и отпала необходимость подстраивать частоту передатчика.
Остатки романтиков ожесточённо сопротивлялись техническому прогрессу и использовали передатчики с амплитудной модуляцией уже вне правового поля.
Амплитудная модуляция сигнала осуществляется с помощью модулятора. Приведу блок-схему АМ передатчика из книги Шульгина:
АМ модулятор изменяет по сигналу с микрофона:
— или напряжение питания оконечной ступени (анодная модуляция),
— или смещение на сетках оконечной ступени (сеточная модуляция).
Лучшие результаты получаются при модуляции управляющей (первой) или защитной (третьей) сеток. Анодная модуляция в чём-то была проще, но и качества сеточной не давала.
Самые неистребимые романтики использовали в качестве анодного модулятора усилитель магнитофона, радиолы или радиопередвижки. В этом случае плюс питания на выходной каскад из схемы в книге Казанского подавался с анода выходной лампы усилителя. По сравнению со схемами с сеточной модуляцией качество сигнала страдало, но настоящих романтиков это не останавливало. И название у подобных изделий было романтическим: «шарманка»!
От автора
Я начинал свой путь в эфир в 1979 году на коллективной радиостанции. Мы использовали ламповую версию трансивера UW3DI. Работали, в основном, однополосной модуляцией (SSB). Телеграф знали все, но работать им было не так интересно.
Меня интересовала разработка, конструирование и отладка. Товарищей моих больше занимали дипломы и призовые места в соревнованиях. Никакой романтики…
Использованные источники
1. «Радио», 1946, №1
2. Казанский И.В. Как стать коротковолновиком – М.: Госэнергоиздат, 1952
3. Шульгин К.А. Конструирование любительских коротковолновых передатчиков – М.: Госэнергоиздат, 1951
