Детекторный монитор СВ радиовещательного передатчика

Этот монитор разработан для непрерывного контроля эфирно­го сигнала маломощного радиовещательного АМ-передатчика 200-метрового диапазона средних волн. Поскольку закон РФ «О средствах массовой информации» требует на каждой радио­станции иметь запись всех вышедших в эфир передач, то сигнал с этого монитора как раз и позволит сделать объективную запись того, что реально вышло в эфир. Помимо этого, монитор позволяет прослушивать эфирный сигнал передатчика, не нуж­даясь в собственном источнике питания и «довольствуясь» энер­гией неизбежных наводок в ближней зоне передающей антенны. С помощью вольтметра этого прибора также можно настраивать передающие антенны, определяя максимум излучения.

Предлагаемый вниманию читателей монитор включается автоматиче­ски при появлении в эфире мощного АМ-сигнала и обеспечивает воспроиз­ведение вещательной программы на динамическую головку при громкости, достаточной для длительного неутом­ляющего (фонового) контроля програм­мы. В качестве приёмной антенны ис­пользуются два полутораметровых от­резка провода, растянутых на расстоя­нии 2…3 м от передатчика. При его мощности 10 Вт с подключёнными за­землением и бесфидерной* проволоч­ной антенной действующее напряже­ние на выходе монитора составляет 0,15…0,25 В в зависимости от глубины модуляции транслируемой программы, а напряжение выпрямленной несущей — около 1 В. При приближении монитора к передатчику неискажённый сигнал может достигать значений 1,5…5 В на сопротивлении нагрузки более 2 кОм. При контроле эфирного сигнала более мощных передатчиков к монитору мож­но вообще не подключать антенну и даже унести его в другую комнату.

_______________

*Полотно антенны начинается непосред­ственно от клеммы «Антенна” передатчика. Такие антенны используются почти со всеми переносными армейскими радиостанциями. Наиболее известная среди радиолюбителей бесфидерная антенна — Long Wire, которая подключается непосредственно к передат­чику и требует хорошего заземления.

Принцип работы. В классическом детекторном приёмнике после детекто­ра выделяются две составляющие: пе­ременная — продетектированный сиг­нал модуляции (огибающая), постоян­ная — результат детектирования несу­щей. Первая преобразуется в звук ве­щательной программы, а вторая не ис­пользуется. Однако энергия, содержа­щаяся в постоянной составляющей, весьма велика: при средней глубине модуляции вещательного сигнала 30 % энергия несущей содержит в себе 90 % всей энергии АМ-сигнала. Поэтому воз­никла мысль использовать её для пита­ния транзисторного усилителя, чем обеспечить монитору громкоговоря­щий приём [1], обойдясь без источника электропитания и тем самым обеспе­чив ему автоматическое включение.

Схема монитора изображена на рис. 1. Параллельный колебательный контур L1C1C2 имеет непосредствен­ную связь с антенной и внешнеёмкост­ную через конденсатор СЗ с двухполупериодным детектором, собранным по схеме удвоения напряжения на герма­ниевых диодах VD1 и VD2. Непосредст­венная связь антенны с контуром не приводит к ухудшению его добротно­сти, поскольку приёмная антенна мони­тора в виде двух отрезков провода по 1,5…2м в силу своей малой длины (менее 0,01 λ) работает как небольшая ёмкость, и можно считать, что связь контура с антенной слабая внешне­ёмкостная. Конденсатор С4 — раздели­тельный, служит для защиты прибора от случайного замыкания антенны, под­ключённой к зажиму ХТЗ, на корпус, а также он изолирует антенные клеммы и колебательный контур от остальной части приёмника, чтобы предотвратить выход прибора из строя при случайной подаче напряжения на антенные клем­мы относительно корпуса (скажем, упал провод антенны на шину 380 В). Блоки­ровочный конденсатор С5 сглаживает пульсации РЧ-сигнала. Кроме того, его реактивное сопротивление на верхней частоте модулирующего сигнала (8 кГц) равно входному сопротивлению тран­зисторного каскада усиления тока, чем обеспечивается завал АЧХ на 3 дБ.

Рис. 1

После детектора постоянная состав­ляющая и продетектированный сигнал модуляции разделяются дросселем L2 и разделительными конденсаторами С6 и С7. Продетектированный НЧ-сигнал подаётся на базы комплементарных германиевых транзисторов VT1 и VT2, каждый из которых усиливает свою по­луволну сигнала модуляции. Резисторы R1 и R2 задают транзисторам началь­ное смещение вблизи точки открыва­ния, обеспечивая им работу в режиме АВ, и совместно с активным сопротив­лением дросселя L2 (R_L2 = 1156 Ом) об­разуют систему коллекторной стабили­зации начального тока. Постоянная со­ставляющая с выхода детектора через дроссель L2 обеспечивает питание транзисторного усилителя. Оксидные конденсаторы C8 и C9 сглаживают пульсации постоянной составляющей и одновременно образуют для выходного двухтактного эмиттерного повторителя искусственную среднюю точку, обес­печивая для него симметричную схему подключения нагрузки в виде первич­ной обмотки выходного трансформато­ра Т1, нагруженного низкоомной дина­мической головкой ВА1. Эквивалентное сопротивление нагрузки, пересчитан­ное к эмиттерам транзисторов, состав­ляет 1 кОм.

Для индикации относительного уровня выходной мощности передатчи­ка (напряжённости электромагнитного поля) в приёмник встроен вольтметр, который измеряет напряжение посто­янной составляющей на выходе детек­тора и имеет два предела измерения: 0…5 и 0…25 В. Первый соответствует фоновому (тихому) прослушиванию радиопередач, второй — целевому (громкому). Подстроечный резистор R3 компенсирует разброс сопротивления рамки микроамперметра, которое в сумме с R3 надо выставить равным 3,2 кОм. Сопротивление добавочных резисторов должно быть следующим: R4 + R5 = 246,8 кОм, a R6 + R7 = 46,8 кОм. Для облегчения подбора они составле­ны из двух резисторов каждый. Если вольтметр монитора предполагается использовать не только для контроля работы передатчика, но и как самостоя­тельный прибор, сопротивление доба­вочных резисторов следует подобрать более точно.

Конструкция. Монитор собран в пластмассовом корпусе от абонентско­го громкоговорителя сети проводного вещания. На его передней панели уста­новлены динамическая головка громко­говорителя ВА1, микроамперметр РА1, переключатель антенн и шкалы вольт­метра SA1, антенные клеммы ХТ1—ХТЗ и гнездо выхода XS1 (под штекер «тюль­пан»). Подстроечный конденсатор С2 размещён внутри корпуса, на частоту передатчика контур настраивают им в процессе регулировки и в дальнейшем, при эксплуатации, не трогают. Также единожды при калибровке вольтметра по поверенному прибору пользуются подстроенным резистором R3. Детали прибора можно смонтировать как на­весным монтажом, так и на плате, вы­брав её размеры и форму по имеюще­муся месту внутри корпуса.

Вариант конструкции и компоновки прибора в самодельном металличе­ском корпусе схематично представлен на рис. 2 (для наглядности боковые и нижняя стенки корпуса условно изобра­жены прозрачными, а некоторые детали и узлы, чтобы не затенять чертёж, по­казаны не на всех видах). Размеры кор­пуса в этом случае — 245x140x70 мм. При монтаже его необходимо соеди­нить с точкой соединения конденсато­ров С8 и С9. Толщина передней панели — не менее 3 мм, материал — алюминие­вый сплав Д16Т. Размеры платы, на которой размещены детали прибора, — 105×75 мм, материал — стеклотексто­лит толщиной 1,5 мм. Закрепляют её гайками на винтах-выводах микроамперметра. Катушка L1 намотана на кар­касе КР35х44 [2]. Для улучшения каче­ства звучания монитора всё свободное пространство внутри корпуса жела­тельно заполнить минеральной ватой, а динамическую головку поместить в мешочек из хлопчатобумажной ткани. Размер, форму и число отверстий в де­коративной решётке, а также её мате­риал выбирает каждый по своему вкусу. Главное, чтобы она защищала диффу­зор головки от повреждений в процессе эксплуатации и не заглушала звук.

Рис. 2

Детали. Конденсатор С1 — слюдя­ной КСО-1, СГМ или керамический КТК, КТ-2; С2 — подстроечный керамический КПК-2 или КПК-3; СЗ — КТК, КТ-2, КД-2 с номинальным напряжением 500 В; С4 — КСО-2, КТК или КТ-2 с номиналь­ным напряжением 500 В; С5 — КСО-1, КСО-2 или СГМ; С6, С7 — импортные плёночные с номинальным напряжени­ем 100 В; С8, С9 — оксидные импортные фирмы Jamicon с номинальным напря­жением не менее 50 В. Постоянные резисторы — МЛТ или С2-23 указанной на схеме мощности рассеяния, R3 — подстроечный СПО-0,5 или СПЗ-9. Дио­ды Д311 (VD1, VD2), если возможно, же­лательно заменить более старыми Д2Е (при тех же частотных свойствах у них более высокое — 100 В — обратное на­пряжение, поэтому монитор можно будет без опасений использовать с бо­лее мощными передатчиками). Тран­зистор VT1 — МП35—МП38 или МП9— МП11 с любым буквенным индексом, VT2 — МП39—МП41 или МП13—МП15 также с любым буквенным индексом. При такой замене транзисторы необхо­димо подобрать с одинаковым значе­нием статического коэффициента передачи тока базы h_21Э и обратного тока коллектора, а также заново подо­брать резисторы R1 и R2 (в пределах 300…510 кОм). Следует учесть, что в описываемом мониторе будут хорошо работать только германиевые диоды и транзисторы. Чувствительность мони­тора на кремниевых полупроводнико­вых приборах будет гораздо хуже.

Катушка L1 в авторском варианте содержит 37 витков провода ПЭТВ 0,63, намотанных в один слой виток к витку на отрезке электроизоляционной ПВХ трубы диаметром 40 мм (при использо­вании каркаса КР35х44 число витков необходимо увеличить до 44). Дроссель L2 — унифицированный Д7-5-0.04 или Д15-10-0.05. При наличии подходящего магнитопровода дроссель индуктив­ностью 5…10 Гн (с учётом тока подмагничивания не более 25 мА) можно изго­товить самостоятельно [3].

Если абонентский громкоговори­тель, в корпусе которого собирают монитор, предназначался для работы в сети проводного вещания напряжени­ем 30 или 36 В, то его динамическая головка и выходной трансформатор подойдут для монитора без переделки. Если же он был рассчитан на сеть на­пряжением 15 В, то первичную (I) об­мотку трансформатора надо перемо­тать проводом в 1,4 раза более тонким (но не тоньше 0,1 мм), чем тот, которым была выполнена старая обмотка, увели­чив число витков в 1,5 раза. Вторичную (II) обмотку следует перемотать тем же проводом и с тем же числом витков, что и до переделки.

При изготовлении монитора «с нуля» выходной трансформатор можно подо­брать из унифицированных серии ТОТ. Например, для головки сопротивлени­ем R_r = 8 Ом подойдут трансформато­ры с коэффициентом трансформации n = 0,09 (исполнений ТОТ61, ТОТ86, ТОТ118, ТОТ124, ТОТ148), а для голов­ки сопротивлением R_r = 4 Ом — с коэф­фициентом трансформации n = 0,063. Для головок с другими значениями со­противления R, коэффициент транс­формации n можно рассчитать по фор­муле:Динамическую го­ловку для монитора надо подобрать с возможно большей характеристиче­ской чувствительностью и с макси­мальным размером диффузора, кото­рый «вписывается” в имеющийся корпус. Идеально подходят четырёхом­ные 4ГДШ-1-4 (4ГД-8Е) и 5ГДШ-5-4 (4ГД-53).

Двухполюсный переключатель SA1 — микротумблер МТ-3, его можно заме­нить на ТП1-2. Микроамперметр РА1 — М4204, но подойдёт и любой другой подходящих размеров с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Возможно применение прибора с током полного отклонения 200 или даже 300 мкА, но для этого придётся заново рассчитать сопротивление добавочных резисторов R4—R7. Чувствительность вольтметра с такой головкой будет меньше, поэтому антенны придётся расположить ближе к антенному выводу передатчика.

Работа с прибором. Как говори­лось, к прибору надо подключить две антенны (к зажимам ХТ1 и ХТ3) в виде отрезков провода длиной 1,5…2 м каж­дый и растянуть их, как диполь, в проти­воположные стороны. Чем ближе нахо­дятся антенны монитора к антенному выводу передатчика, тем они могут быть короче. При длительной тихой (фоновой) громкости прослушивания программы (U_вых = 0,3…1 В эфф.) изме­ренное вольтметром постоянное напря­жение питания может быть в пределах 1…5 В. Если же необходимо громкое «целевое” прослушивание программы, то к клемме ХТ2 подключают антенну, расположенную ближе к передатчику и соответственно переключают вольт­метр на предел «25 В». В этом случае на­пряжение на выходе усилителя может возрасти до 5 В эфф. Обращаю вни­мание читателей на то, что допускать увеличение сигнала на входе монитора до уровней, при которых стрелка микро­амперметра на пределе «25 В» зашкали­вает, не следует, так как это может нега­тивно сказаться на диодах Д311, пре­дельно допустимое обратное напряже­ние которых не превышает 30 В.

При использовании монитора в каче­стве источника для контрольной записи эфира его надо жёстко закрепить на полке или стене помещения, подобрать расположение и длину измерительной приёмной антенны (используют зажи­мы ХТ1 и ХТЗ), чтобы при глубине моду­ляции 30 % выходное напряжение стало равным 0,775 В эфф. и жёстко зафик­сировать положение антенны. При этом измеренное вольтметром напряжение постоянной составляющей должно быть около 4 В.

При использовании монитора как индикатора поля при настройке и со­гласовании передающей антенны не­посредственно в точке её питания (иногда это приходится делать на кры­ше) его следует расположить дальше от антенны, но в прямой видимости шкалы вольтметра. Подав на передат­чик тональный сигнал модуляции, в процессе согласования антенны грубо можно судить о настройке по громко­сти звучания, а точно — по показаниям вольтметра.

Монитор будет полезен и на СВ пере­дающих радиоцентрах, где напряжён­ность электромагнитного поля в про­изводственных помещениях может до­ходить до 5 В/м. Правда, для этого при­дётся перестроить его на диапазон 522… 1440 кГц (перемотать катушку, увеличив её индуктивность до 200 мкГн — 96…100 витков провода ПЭТВ 0,4 на каркасе КР35х44), применить диоды Д2Е и транзисторы МП40А и МП37Б. Монитору в этом случае, вероятно, не потребуется антенна, а уменьшить его громкость можно шунтированием коле­бательного контура резистором сопро­тивлением несколько килоом, подклю­чив его между клеммами XT 1 и ХТЗ (или ХТ2 и ХТЗ в зависимости от напряжён­ности поля, мощности передатчика и места установки прибора).

Прибор можно использовать в ка­честве одночастотного измерителя напряжённости электромагнитного по­ля в ближних зонах передающих антенн и в помещениях передающих радио- центров. В этом случае его необходимо выполнить в экранированном корпусе и изготовить откалиброванную жёсткую измерительную антенну. Соответствен­но придётся составить таблицу соот­ветствия показаний прибора и значе­ний напряжённости поля на обоих пре­делах измерений, составить инструк­цию по проведению измерений и про­вести поверку прибора по промышлен­ному измерителю.

И напоследок. Если в радиусе 50… 100 км от вашего дома работают мощные средневолновые вещательные АМ-радиостанции, то подсоединив к клемме ХТ1 через конденсатор ём­костью 56 пФ внешнюю антенну длиной 30. ..50 м, а к ХТЗ —заземление, вы смо­жете не только слушать их передачи на динамическую головку, но и контроли­ровать напряжённость электромагнит­ного поля в точке приёма. Для такого применения шкалу «25 В» целесообраз­но заменить на «1 В» (сопротивление резисторов R6 + R7 = 6,8 кОм), а упомя­нутый конденсатор (56 пФ) перенести внутрь прибора и включить между клем­мой ХТ2 и соответствующим ей контак­том переключателя SA1.1

ЛИТЕРАТУРА

1. Поляков В. Т. Техника радиоприема: простые приёмники AM сигналов. — М.: ДМК Пресс, 2001.
2. Комаров С. Самодельные ребристые каркасы для катушек передатчика. — Радио, 2015, №5, с. 32, 33.
3. Комаров С. Как изготовить дроссель фильтра выпрямителя. — Радио, 2011, № 5, с. 32,33.

Автор: С. КОМАРОВ, г. Москва
Источник: Радио №8, 2015