poster333

Детекторный монитор СВ радиовещательного передатчика

С. КОМАРОВ, г. Москва

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 AM-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.

Принцип работы. В классическом детекторном приемнике после детектора выделяются две составляющие: переменная — продетектированный сигнал модуляции (огибающая), постоянная — результат детектирования несущей. Первая преобоазуется 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 AM-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 двухполпериодным детектором, собранным по схеме удвоения напряжения на герма-ниевых диодах VD1 и VD2. Непосредственная связь антенны с контуром не приводит к ухудшению его добротно сти, поскольку приёмная антенна монитора в виде двух отрезков провода по 1,5...2 м в силу своей малой длины (менее 0,01 X) 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.

После детектора постоянная составляющая и продетектированный сигнал модуляции разделяются дросселем 1.2 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^ =1156 Ом) образуют систему коллекторной стабилизации начального тока. Постоянная составляющая с выхода детектора через дроссель L2 обеспечивает питание транзисторного усилителя Оксидные конденсатооы С8 и С9 сглаживают пульсации постоянной составляющей и одновременно образуют для выходного двухтактного эмигтерного повторителя искусственную среднюю точку, обеспечивая для него симметричную схему подключения нагрузки в виде пеовичной обмотки выходного трансформатора Т1, нагруженного низкоомной динамической головкой ВА1. Эквивалентное сопротивление нагрузки, пересчитанное к эмиттерам транзисторов, составляет 1 кОм.

Для индикации относительно! о 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 -1 R7 = 46,8 кОм. Для облегчения подбора они составлены из двух резисторов каждый. Если вольтметр монитора предполагается использовать не только для контроля работы переда шика, 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 "тюл„ пан”). 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 подстроечным 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 конденоа'10-ров С8 и С9. Толщина передней панели — не менее 3 мм, материал — алюминиевый сплав Д16Т. Размеры платы, на которой размещены детали прибора, — 105x75 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.


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 — МЯТ или С2-23 указанной на схеме мощности рассеянья, 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—МГИ5 также с любым буквенным индексом. При такой замене транзисторы необходимо подобрать с одинаковым значением статического коэффициента передачи тока базы h2i3 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, = 8 Ом подойдут трансформаторы с коэффициентом трансформации п = 0,09 (исполнений ТОТ61, ТОТ86, ТОТ118, ТОТ124, ТОТ148), а для головки сопротивлением Rr = 4 Ом — с коэффициентом трансформации п = 0,063. Для головок с другими значениями сопротивления Rr коэффициент трансформации juytox но рассчитать по формуле п = V(Rr/1000). Динамическую головку для монитора надо подобрать с возможно большей характеристической чувствительностью и с максимальным размером диффузора, который "вписывается" в имеющийся корпус. Идеально подходят четырёхомные 4ГДЫ-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 ХТЗ) 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 (UBblx = 0,3...1 В эфф.) измеренное вольтметром постоянное напряжение питания может быть в пределах 1.5...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 (использую^ 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 (ино|да 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 й 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. Соответствен но 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 AM-радиостанции, то подсоединив к клемме ХТ1 через конденсатор ёмкостью 56 пф внешнюю антенну длиной 30...50 м, а кХТЗ — 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.