1.1. Полуволновый диполь

Одной из наиболее простых антенн является полуволновый диполь или, как его еще называют, полуволновый разрезной вибратор (рис. 1.1). Общая длина антенны для работы в сетке "С" составляет 5,40 метра при использовании провода диаметром 2 мм. Если использовать провода или трубки большего диаметра, то длину следует несколько уменьшить (при диаметре трубки 20 мм длина диполя 5,23 м; при 40 мм — 5,18 м).

Рис. 1.1

При горизонтальном расположении полуволновый диполь имеет горизонтальную поляризацию, то есть он способен принимать только те электромагнитные волны, которые излучаются антеннами с горизонтально расположенными вибраторами. Сигналы от антенн с вертикальной поляризацией теоретически не должны приниматься вовсе. На практике, однако, излучает электромагнитные волны не только антенна, но и подводящий кабель, поэтому радиостанции, использующие антенны с различной поляризацией, все-таки слышат друг друга, хотя и с большим ослаблением. Диаграмма направленности полуволнового диполя имеет вид восьмерки в плоскости, проходящей через полотно антенны, и круга в плоскости, перпендикулярной к полотну антенны (рис. 1.2).

Усиление антенны в направлении максимального излучения принимается за единицу, а усиление антенн других типов обычно определяется относительно полуволнового вибратора. Усиление антенны в децибелах относительно полуволнового диполя обозначается дБд, а усиление антенны в децибелах относительно изотропного (всенаправленного) излучателя — дБи. Соотношение между этими величинами таково: 2,14дБи=0дБд. Некоторые фирмы, производящие антенны, иногда "хитрят" и указывают усиление в дБ, подразумевая при этом дБи. Цифра, характеризующая усиление, получается больше, что и привлекает покупателей. Чтобы не попасться на эту приманку, стоит повнимательнее разбираться, в каких же единицах показано усиление. Более подробные

сведения о параметрах антенн и методах их измерения приведены в разделе "Основные параметры антенн".

Рис. 1.2

Сопротивление полуволнового разрезного вибратора в свободном пространстве около 75 Ом, поэтому питают антенну с помощью кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. Согласование с 50-омным выходом трансивера осуществляют одним из способов, приведенных в разделе "Использование 75-омного кабеля". Непосредственное подключение 50-омного кабеля тоже допустимо. Для обеспечения симметрирования антенны на кабель вблизи точки подключения к антенне надевают несколько ферритовых колец небольшого диаметра или делают несколько витков кабеля на ферритовом кольце большого диаметра. Витки на ферритовом кольце делаются неразделенным кабелем, аналогично ферритовые кольца одеваются на кабель до точки разделения оплетки и центральной жилы. Нельзя одеть ферритовые кольца отдельно на центральную жилу и оплетку. Задача ферритовых колец — обеспечить большое индуктивное сопротивление для токов, протекающих по внешней поверхности оплетки кабеля. Поэтому марка феррита большого значения не имеет. Желательно применять ферриты с магнитной проницаемостью от 100 до 2000. Можно использовать ферритовый сердечник от трансформатора строчной развертки телевизора. Кабель на расстоянии 2...3 метров должен быть перпендикулярен полотну антенны. Если требуется расположить полуволновый разрезной вибратор так, чтобы электромагнитная волна имела вертикальную поляризацию, то можно применить конструкцию, изображенную на рис. 1.3.

Рис. 1.3

В качестве нижнего вибратора можно использовать трубку подходящего диаметра, внутри которой будет проходить коаксиальный кабель. Если нижний вибратор будет иметь больший диаметр чем верхний, то его следует сделать на несколько сантиметров короче верхнего. Антенну можно приспособить для использования в. походных условиях. В этом случае верхний вибратор выполняется из гибкой многожильной проволоки, а в качестве нижнего используется гибкая металлическая оплетка, надетая на защитную оболочку питающего коаксиального кабеля. Растягивая или сжимая

металлическую оплетку, можно добиться оптимального согласования антенны с питающим кабелем. Антенну можно изготовить целиком из коаксиального кабеля. Для этого с кабеля на расстоянии около 3 м снимается защитная оболочка, а оплетка сжимается, выворачивается и натягивается на нижнюю часть кабеля. Затем верхняя часть антенны укорачивается до требуемого размера и производится настройка антенны путем растяжения или сжатия нижней части диполя. Гибкая антенна устанавливается с помощью нейлоновой веревки, прикрепленной через изолятор к концу верхнего вибратора. В качестве изолятора используется фарфоровый изолятор или подходящая пластина из стеклотекстолита. Установить антенну в походных условиях очень просто. С помощью грузика нейлоновая оттяжка перебрасывается через подходящую ветку дерева. Затем антенна поднимается на такую высоту, чтобы ее средняя часть (точка подключения коаксиального кабеля к вибраторам) находилась на высоте 5...6 метров. При этом антенна может устанавливаться и не строго вертикально. Наклон антенны не меняет ее характеристик, а только изменяет вектор поляризации.

1.2. Укороченный полуволновый вибратор

В некоторых случаях из-за нехватки места установить полноразмерный полуволновый вибратор затруднительно. В этом случае можно использовать различные приемы геометрического укорочения антенны. При этом электрическая длина должна оставаться равной половине длины волны. Если место ограничено только в горизонтальном направлении, то можно поступить так, как показано на рис. 1.4. Часть вибратора изгибается вниз под прямым углом. В зависимости от соотношения горизонтальной и вертикальной частей меняется усиление антенны и ее входное сопротивление. Эти параметры изменяются относительно мало при увеличении вертикальной части вибраторов от 0 до 1/8 длины волны. При равенстве горизонтальной и вертикальной частей (как изображено на рис. 1.4) усиление уменьшается примерно на 1 дБ, а входное сопротивление — до величины около 50 Ом, что позволяет питать такую антенну непосредственно 50-омным кабелем. Дальнейшее уменьшение горизонтальной части и, соответственно, увеличение вертикальной приводит к резкому снижению коэффициента усиления и входного сопротивления. Благодаря наличию горизонтальных и вертикальных участков вибраторов антенна принимает (и излучает, конечно) электромагнитные волны как горизонтальной, так и вертикальной поляризации. Однако вертикальная составляющая выражена значительно слабее.

Рис. 1.5

Для уменьшения геометрических размеров можно использовать проводник, изогнутый в виде меандра, как это показано на рис. 1.5.

Сжимая или растягивая его, можно добиться резонанса антенны на требуемой частоте. Шаг меандра составляет 15 см, однако этот параметр некритичен. Вместо меандра можно использовать проводник с треугольными изгибами или спираль. Необходимую длину вибраторов можно определить экспериментально. За отправную точку можно положить, что длина "распрямленного" проводника должна быть около 2,75 метра для каждого плеча разрезного вибратора.

При установке одной мачты и использовании гибкого провода в качестве вибраторов удобна конструкция антенны изображенная на рис.1.6.

Рис. 1.6

В радиолюбительской литературе эта антенна называется "Inverted Vee", так как напоминает перевернутую латинскую букву V. Входное сопротивление и коэффициент усиления зависят от величины угла между плечами диполя, а также от высоты подвеса. Чем ближе концы диполя к земле, тем меньше входное сопротивление и усиление антенны. При высоте подвеса центральной части больше половины длины волны и угле между плечами диполя около 90 градусов сопротивление составляет примерно 50 Ом.

1.3. Полуволновый петлевой вибратор

Разновидностью полуволнового вибратора является полуволновый петлевой вибратор, называемый также шлейф-вибратором Пистолькорса (рис. 1.7).

Общая длина антенны для работы в сетке "С" составляет 5,40 метра при использовании провода с диаметром 2 мм. Расстояние между проводами — 4 см. Усиление и диаграмма направленности петлевого и разрезного полуволновых вибраторов совпадают. Сопротивление петлевого вибратора составляет около 300 Ом, поэтому питание его осуществляется с использованием полуволновой петли, как показано на рис. 1.7. Петля имеет длину в развернутом состоянии 3,64 метра и изготавливается из кабеля той же марки, что и фидер. Наилучшее согласование получается при использовании 75-омного кабеля, но вполне допустимо использовать и 50-омный кабель. Существенным преимуществом петлевого вибратора является то, что он образует замкнутый контур и при заземлении оплетки кабеля вся антенна оказывается заземленной. Кроме того, петлевой вибратор имеет большую широкополосность и менее критичен в настройке.

Рис. 1.7

Необходимо отметить, что на концах диполей, настроенных в резонанс, расположены "пучности напряжения". Даже при мощности передатчика в несколько ватт высокочастотное напряжение может достигать сотен вольт. Поэтому при использовании в качестве вибраторов гибкого провода на концах диполя должны устанавливаться качественные изоляторы (керамические или стеклотекстолитовые). Кроме того, следует избегать прикосновения к антенне при включенном передатчике.

1.4. Антенна "граундплэйн"

Благодаря своей простоте, небольшим размерам и легкости согласования большой популярностью на Си-Би пользуется антенна "граундплэйн" или сокращенно "GP". В переводе "граундплэйн" означает "заземленный вибратор". Схема антенны представлена на рис. 1.8.

Рис. 1.8

Длина штыря при использовании 15 мм дюралевой трубки составляет 2,65 м (при 20 мм — 2,61 м, при 40 мм — 2,59 м). При использовании более тонких трубок или провода длина вибраторов несколько увеличивается. Горизонтальные проводники (противовесы) играют роль экрана или "искусственной земли". Длина горизонтальных проводников также равна четверти длины волны и при использовании 2 мм провода составляет 2,75 м. Все противовесы соединены между собой и подключены к оплетке кабеля.

Следует учитывать, что на концах горизонтальных проводников имеют место пучности напряжения и, следовательно, крепить проводники следует с помощью хороших изоляторов. Усиление антенны составляет около 2 дБд. При расположении горизонтальных проводников в каком-либо направлении можно получить некоторое дополнительное усиление в этом направлении. Часто обсуждается вопрос о необходимом количестве противовесов для эффективной работы антенны "граундплэйн". Если антенна установлена на высоте более половины длины волны, то она будет вполне прилично работать и с одним противовесом (см. полуволновый диполь, рис. 1.3). Если антенна установлена непосредственно у земли, то необходимое количество противовесов будет определяться проводимостью собственно земли. При сухой песчаной почве желательно иметь более 10 противовесов, иначе КПД антенны будет низким и мощность передатчика в прямом смысле уйдет в землю.

Отличительной особенностью антенны является то, что она питается коаксиальным кабелем с сопротивлением 50 Ом без каких-либо согласующих устройств. Входное сопротивление антенны в свободном пространстве при четырех горизонтально расположенных проводниках составляет около 35 Ом. Для улучшения согласования количество проводников уменьшают до трех и располагают их под углом 135° по отношению к вертикальному штырю. Сопротивление антенны при этом составляет 50 Ом, благодаря чему обеспечивается точное согласование с коаксиальным кабелем. Однако при этом преимущество антенны в более пологом угле излучения по сравнению с вертикально расположенным полуволновым разрезным вибратором частично теряется. Существует сравнительно простой способ разрешить это противоречие. Он применен в так называемой удлиненной антенне "граундплэйн". Для увеличения сопротивления антенны до 50 Ом вертикальный штырь удлиняется до 3,2 метров, а настройка его в резонанс на частоте 27,2 МГц осуществляется конденсатором переменной емкости, включенным между центральной жилой кабеля и вертикальным штырем. Максимальное значение емкости переменного конденсатора 100 пФ. Так как конденсатор включается в пучности тока, то повышенных требований по электрической прочности к нему не предъявляется. Конденсатор помещают в коробку из диэлектрического материала и после настройки антенны герметизируют. Для молниезащиты и защиты от статического электричества используют закороченный на конце четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля, включенный около антенны параллельно питающему кабелю.

1.5. Полуволновый вертикальный вибратор

Одной из наиболее популярных на Си-Би антенн является полуволновый вертикальный вибратор или "половинка". Питание этой антенны осуществляется с конца, в "пучности" напряжения. Входное сопротивление при этом составляет около 1000 Ом. Величина сопротивления зависит от диаметра примененных в конструкции трубок и от расположения антенны относительно окружающих предметов. Длина штыря в зависимости от диаметра примененных трубок составляет 5,30...5,50 м. Для согласования высокого входного сопротивления антенны и низкого сопротивления коаксиального кабеля используется высокочастотный автотрансформатор в виде катушки индуктивности с отводами (рис. 1.9).

В этом случае автоматически решается вопрос заземления антенны через оплетку кабеля. Антенна не требует применения специальных противовесов. Роль противовесов играет оплетка кабеля и мачта. Схема антенны представлена рис. 1.10. Усиление антенны составляет около 4 дБд. Настройка антенны в резонанс осуществляется подбором точки подключения штыря к катушке. Для определения резонансной частоты используется гетеродинный индикатор резонанса или КСВ-метр. Резонансной частоте соответствует минимальное значение КСВ. Если резонансная частота выше 27,2 МГц, то отвод необходимо сделать от большего (считая от точки подключения оплетки кабеля) числа витков. После настройки антенны в резонанс производится подбор точки подключения центральной жилы кабеля к катушке для достижения минимального значения КСВ на резонансной частоте.

Рис. 1.9

Согласовать "половинку" с коаксиальным кабелем можно не только с помощью катушки с отводами, но и другими способами. Для согласования антенны можно применить П-контур, как это показано на рис. 1.11. Настройка в резонанс производится путем сжатия или растяжения витков катушки индуктивности. Минимальное значение КСВ достигается путем подбора емкости конденсаторов. Следует отметить, что при разрешенной мощности 10 Вт конденсатор С2, подключенный к вибратору, должен иметь рабочее напряжение не менее 250 В. Рабочее напряжение конденсатора С1 может быть в несколько раз ниже. Катушка индуктивности контура намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1,6 мм, имеет внутренний диаметр 8 мм, длину намотки 19 мм и количество витков 9. Недостатком согласования с помощью П-контура является то, что вибратор антенны оказывается незаземленным. Для обеспечения молниезащиты антенну следует заземлить с помощью короткозамкнутого четвертьволнового отрезка коаксиального кабеля, подключенного параллельно конденсатору С2.

Рис. 1.10

Рис. 1.11

1.6. Полуволновый вибратор с J-согласованием

С точки зрения защиты от атмосферного электричества более рационален способ согласования "половинки" с помощью коротко-замкнутого четвертьволнового трансформатора. Такой трансформатор может быть выполнен на двухпроводной линии, как показано на рис. 1.12.

Настройка антенны производится путем перемещения точки подключения коаксиального кабеля к короткозамкнутой двухпроводной линии до достижения минимального значения КСВ. Конструктивно двухпроводная линия может быть выполнена из той же трубы, что и вибратор. Расстояние между проводниками в двухпроводной линии некритично и обычно составляет 100...150 мм. Однако, если расстояние между проводниками двухпроводной линии или их диаметр изменяется, требуется подобрать новую точку подключения коаксиального кабеля для получения минимального значения КСВ.

Короткозамкнутый четвертьволновый трансформатор обладает тем замечательным свойством, что в точке короткого замыкания (нижний конец на рис. 1.12) протекает максимальный ток, но отсутствует высокочастотное напряжение. Это позволяет электри

чески соединить данную точку с металлической мачтой, которая должна быть заземлена. Таким образом надежно решается проблема молниезащиты антенны. Конструктивно мачта, четвертьволновый трансформатор и вибратор могут представлять собой неразрывную трубу из дюралюминия. Некоторое сходство антенны с начертанием латинской буквы "J" закрепило за ней название полуволновый вибратор с J-согласованием. В литературе [47] описана направленная антенна с вертикальной поляризацией, созданная на базе полуволнового вибратора с J-согласованием. Такая конструкция позволяет уменьшить влияние металлической мачты на параметры антенны.

Рис. 1.12

Короткозамкнутый четвертьволновый трансформатор может быть выполнен и из коаксиального кабеля, как это показано на рис. 1.13. На этом рисунке размеры приведены для коаксиального кабеля с внутренней изоляцией из полиэтилена (не вспененного), который имеет коэффициент укорочения 0,66. В случае применения коаксиального кабеля с другим коэффициентом укорочения размеры короткозамкнутого четвертьволнового трансформатора пропорционально изменяются. Настройка антенны производится подбором длин отрезков коаксиального кабеля, составляющих четвертьволновый трансформатор. Первоначально берутся отрезки кабеля с длиной несколько больше расчетной. Далее путем постепенного укорочения добиваются минимального значения КСВ. Нижний по рисунку отрезок кабеля сильнее влияет на согласование и его длину требуется подбирать более тщательно. Для этого короткое замыкание между центральной жилой и оплеткой делается с помощью тонкой иголки или булавки. После окончания настройки кабель отрезается в точке прокола и в этой точке оплетка и центральная жила соединяются пайкой. Перед началом эксплуатации все места, где влага может попасть в коаксиальный кабель, защищаются герметиком.

Рис. 1.13

В самодельных антеннах необходимо обеспечить надежное крепление антенны к мачте. Помимо прочности требуется обеспечить и хорошие изоляционные свойства. Простой по конструкции и надежный узел крепления показан на рис. 1.14. Основой его служит пластина из толстого оргстекла или стеклотекстолита. Антенна и мачта крепятся с использованием U-образных болтов. Для надежного крепления следует использовать пружинящие шайбы. На этой же пластине монтируют согласующее устройство и разъем для подключения коаксиального кабеля.

Рис. 1.14

1.7. Вертикальная антенна "5/8"

Наибольшей эффективностью среди Си-Би антенн с круговой диаграммой направленности обладает антенна с длиной вертикального штыря, равной 5/8 длины волны (рис. 1.15).На радиолюбительском жаргоне она имеет сокращенное название "пять восьмых". Усиление ее составляет 5...6 дБд. Антенна имеет наименьший вертикальный угол излучения к горизонту из всех описанных антенн. Диаграммы направленности в вертикальной плоскости антенн типа 5/8, 1/2 и 1/4 (GP) изображены на рисунке рис. 1.16. Эти диаграммы достаточно условны, так как диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости сильно зависит от высоты ее установки над поверхностью земли и от проводимости земли.

Приведенные на рисунке диаграммы получаются при расположении антенн на большой высоте над землей. Тем не менее, при прочих равных условиях, 5/8 более эффективна чем 1/2, а 1/2 имеет большее усиление, чем 1/4.

Конструктивно антенна аналогична "половинке". Некоторые промышленные антенны выпускаются в модификациях 1/2 и 5/8.

Рис. 1.15

Рис. 1.16

Они отличаются наличием противовесов и длиной излучателя. Длина штыря антенны 5/8 должна быть около 6,5 м. Длина каждого из трех горизонтальных противовесов 1,3 м. Согласование антенны с кабелем автотрансформаторное. В качестве автотрансформатора можно использовать катушку индуктивности с параметрами: внутренний диаметр — 18 мм, длина намотки 70 мм, диаметр провода 1,5 мм, число витков — 25. Штырь антенны подключается к верхнему по схеме отводу (ориентировочно 20 витков), оплетка кабеля к нижнему выводу, а центральная жила к нижнему по схеме отводу (ориентировочно 8 витков). Применение автотрансформатора решает проблему молниезащиты при заземлении металлической мачты и оплетки кабеля. Настройка данной антенны аналогична настройке "половинки". Однако следует отметить, что антенна 5/8, более узкополосна и критична в настройке. Возможны также описанные выше способы согласования с использованием четвертьволнового короткозамкнутого трансформатора и П-контура.

1.8. Укороченная антенна "граундплэйн"

В некоторых случаях, например на автомобиле, невозможно установить полноразмерную антенну. В этом случае используется укороченная антенна "граундплэйн". Согласование осуществляется за счет автотрансформаторного подключения удлиняющей катушки или с использованием согласующего Г-звена. При использовании автотрансформаторного включения удлиняющей катушки резонанс антенны достигается изменением количества витков, а минимальное значение КСВ — подбором точки подключения центральной жилы кабеля к катушке (рис. 1.9).

При использовании согласующего Г-звена (рис. 1.17) значения Cm и Lm для частоты 27,200 МГц вычисляются по формулам:

Cm=240-(Ro-Ra)/Ro, пф

Lm=0,00024-Ra-(Ro-Ra), мкГ, где

Ro — сопротивление фидера, Ом. Ra — активное сопротивление антенны, Ом.

Рис. 1.17

Вычисления показывают, что в диапазоне значений сопротивления антенны Ra от 10 до 25 Ом при Ro=50 Ом величина Lm меняется от 0,096 до 0,15 мкГ, а величина Cm от 960 до 67 пФ. Таким образом, согласование сопротивлений антенны и кабеля достигается в основном подбором величины емкости Cm. Настройка антенны в резонанс осуществляется изменением параметров удлиняющей катушки и контролируется гетеродинным индикатором резонанса. Изменяя величину Cm и подстраивая антенну в резонанс, добиваются минимально возможного значения КСВ. Согласующей индуктивностью Lm может служить часть удлиняющей катушки. В качестве примера приведем параметры укороченной антенны "граундплэйн", предназначенной для установки на автомобиле. Длина антенны — 1,2 метра. Материал — стальная проволока диаметром 2,0 мм. Удлинительная катушка расположена в основании антенны и имеет следующие параметры: диаметр — 20 мм, количество витков — 12, провод ПЭВ диаметром 1,1 мм, длина намотки — 12 мм. Для согласование антенны применяется Г-звено (рис. 1.17). Согласующая индуктивность является частью удлинительной катушки. Ориентировочное значение емкости для согласования с 50-омным кабелем — 30 пФ. Настройка антенны в резонанс осуществляется изменением длины штыря, а согласование для обеспечения минимального значения КСВ — подбором емкости. На крыше автомобиля антенна устанавливается с помощью магнитного основания. В конструкции используется кольцевой магнит от неисправной динамической головки. Желательно использовать всю магнитную систему от динамической головки. В этой системе кольцевой магнит заключен в стальную чашку с небольшим зазором между боковой стенкой чашки и магнитом. Магнитные силовые линии концентрируются магнитной системой и сила удержания антенны на крыше автомобиля становится больше.

Эскиз антенны приведен на рис. 1.18. Цифрами на рисунке обозначены:

1 — защитный наконечник на конце антенны;

2 — стальной проволочный штырь (1,2 м, диаметр 2 мм);

3 — контргайка крепления штыря;

4 — стальная втулка крепления штыря;

5 — эбонитовый каркас катушки индуктивности (диаметр 20 мм);

.6 — резьбовая шпилька;

7 — медная заклепка;

8 — катушка;

9, 10 — медная заклепка;

11 — стальная пластина;

12 — кольцевой магнит;

13 — фольгированный стеклотекстолит;

14 — гайка;

15 — резьбовая шпилька;

16 — конденсатор;

17 — точка подключения жилы коаксиального кабеля;

18 — точка подключения оплетки коаксиального кабеля;

19 — пластиковый корпус.

Рис. 1.18

Катушка индуктивности наматывается на прочном эбонитовом цилиндре диаметром 20 мм. В торцах цилиндра просверлены отверстия и нарезана резьба М5. В отверстия вкручиваются

резьбовые шпильки и фиксируются медными заклепками из провода диаметром 1,5...2 мм. Эти заклепки служат также контактами к которым припаиваются выводы катушки, конденсатора и кабеля. С помощью резьбовых шпилек прикрепляются стальная пластина и резьбовая втулка. Штырь на конце имеет резьбу с помощью которой он крепится к резьбовой втулке. Вкрученный штырь фиксируется контргайкой. Защитный наконечник на конце антенны соединяется со штырем также с помощью резьбы. Для обеспечения максимальной емкостной связи с корпусом автомобиля для диска 13 используется односторонний фольгированный стеклотекстолит минимальной толщины. К фольге припаивается провод, который присоединяется к оплетке коаксиального кабеля. В качестве защитного корпуса используется часть подходящей пластиковой бутылки. Для предотвращения попадания влаги стык деталей 13 и 19 уплотняется герметиком.

1.9. Направленная антенна "полуромб"

В сельской местности обычно нет возможности устанавливать высокие мачты, зато имеется достаточно места для размещения антенн большой длины. При организации связи преимущественно в одном направлении можно использовать направленную антенну "полуромб" (рис. 1.19).

Рис. 1.19

Основное направление излучения — в сторону нагрузочного резистора. Поляризация в направлении основного излучения — вертикальная. Длина каждой стороны полуромба должна быть равна целому числу длин волны (ориентировочно 10,7 м). Антенну желательно установить на открытом пространстве. Высота подвеса средней части 6... 10 метров от земли. Высота крепления концов вибратора 0,2...0,3 метра. На концах вибратора и в средней точке подвеса имеют место пучности напряжения, поэтому здесь следует применить хорошие высокочастотные изоляторы (керамические или стеклотекстолитовые). Элементами "заземления" антенны могут служить вбитые в землю металлические уголки. В случае сухой почвы можно сделать искусственное заземление с помощью проволочных четвертьволновых противовесов. К каждой точке заземления подключается 4...6 радиальных отрезков провода длиной 2,75 метра, натянутых вблизи земли. Нагрузочный резистор должен иметь мощность рассеивания не меньше половины выходной мощности радиостанции. Его лучше составить из 2...3 последовательно включенных резисторов МЛТ-2, так как резисторы 500.-.800 Ом часто имеют спиральную резистивную часть и обладают существенной индуктивностью. Резисторы с сопротивлением 50...200 Ом имеют небольшую индуктивность. Величина поглощающего резистора не слишком критична, так как влияет, в основном, на степень подавления обратного излучения. Входное сопротивление антенны находится в пределах от 300 до 900 Ом и сильно зависит от ее длины и качества заземления. Согласование входного сопротивления антенны с кабелем обеспечивается согласующим П-контуром. Катушка индуктивности контура намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1,6 мм, имеет внутренний диаметр 8 мм, длину намотки 19 мм и количество витков 9. Конденсатор, подключенный к антенне, имеет емкость 130...200 пф, а конденсатор, подключенный к кабелю — 620 пф. Подстройка П-контура может быть произведена путем сжатия и растяжения витков катушки. Согласующее устройство и нагрузочный резистор должны быть надежно защищены от влаги. Антенна сохраняет свои параметры в полосе частот до 1 МГц.

1.10. Синфазная система из двух полуволновых вибраторов

В некоторых случаях от антенны требуется не максимальное усиление в направлении главного излучения, а максимальное ослабление в определенном направлении. Такая ситуация может возникнуть при близком расположении двух станций, при организации ретранслятора и т.д. При горизонтальной поляризации такая задача решается достаточно просто. Полуволновый диполь, например, имеет минимум излучения (и приема) в направлении оси, проходящей через полотно антенны. Антенны с вертикальной поляризацией обычно имеют круговую направленность. Система из двух вертикальных полуволновых вибраторов, расположенных на расстоянии 1/2 длины волны друг от друга, имеет диаграмму направленности в горизонтальной плоскости в виде восьмерки с минимумом в направлении, проходящем через излучатели (рис. 1.20).

Рис. 1.20

Рис. 1.21

Такая диаграмма получается при синфазном питании излучателей. Для этого длины кабелей от каждой антенны до точки объединения должны иметь равную длину. При параллельном включении двух 50-омных кабелей входное сопротивление уменьшается до 25 Ом. Для согласования с 50-омным выходом трансивера используется четвертьволновый трансформатор сопротивлением 37,5 Ом, составленный из двух включенных параллельно отрезков 75-омного кабеля. При необходимости можно обеспечить переключение диаграммы направленности, если подключить в кабель питания одной из антенн дополнительные отрезки кабеля, обеспечивающие сдвиг фаз.

На рис. 1.21 в качестве примера изображено синфазное включение двух "половинок", каждая из которых согласована с помощью четвертьволнового короткозамкнутого трансформатора.

1.11. Магнитная антенна

Магнитные антенны удобно использовать для организации связи на небольшие расстояния, когда нет необходимости использовать эффективные полноразмерные антенны. Магнитные антенны меньше других подвержены влиянию окружающих предметов, поэтому их можно размещать даже на внутренней стороне деревянных строений. Описанная ниже дисковая антенна обеспечивает при использовании передатчика мощностью 4 Вт и высоте подвеса около 2,5 метров дальность связи в несколько километров. На расстоянии 2 км уровень сигнала составляет около 50 мкВ при использовании приемной антенны типа полуволновый диполь, установленной на высоте 30 метров.

В качестве основного элемента магнитной антенны можно использовать алюминиевый диск от магнитного накопителя старых ЭВМ. Такие диски часто используют радиолюбители для конструирования телевизионных антенн. Схема антенны приведена на рис. 1.22, а эквивалентная схема на рис. 1.23.

Рис. 1.22

На диске делается радиальный пропил и устанавливается плата из фольгированного стеклотекстолита. На плате размещаются емкости С1 — С3 и закрепляется конец коаксиального кабеля. С помощью конденсатора С2 производится настройка антенны в резонанс. Необходимо отметить, что данная антенна, как и все

магнитные антенны, достаточно узкополосная и обеспечивает удовлетворительную работу на 10—15 соседних каналах.

Рис. 1.23

В литературе [38] описана аналогичная магнитная антенна Си-Би диапазона с согласующим П-контуром.

1.12. Правила безопасности при использовании Си-Би антенн

Основные опасности в Си-Би технике связаны с базовыми антеннами. Как уже отмечалось, эффективность антенны в большой степени зависит от высоты ее установки, поэтому всегда стремятся расположить антенну так высоко, как только возможно. Однако работа на высоте десятков метров над землей крайне опасна. Поэтому устанавливать или настраивать антенну надо обязательно вдвоем, обеспечивая страховку. Если на крыше нет ограждения, то работать можно только с использованием страховочной веревки необходимой прочности. Веревка должна с одной стороны прикрепляться к прочному поясу, а с другой стороны к надежному элементу конструкции крыши. При работе у края крыши веревка не должна иметь слабины. Работать на крыше следует в резиновой обуви. Такая обувь необходима по двум причинам: если крыша металлическая или даже просто мокрая, то резиновая обувь предохранит от поражения электрическим током при случайном прикосновении к токонесущим проводам, если крыша имеет уклон, то резиновая обувь позволит увереннее по ней передвигаться. Запрещается работать на крышах во время грозы, при сильном ветре, дожде и морозе, а так же в темное время суток.

Нельзя протягивать антенны и токопроводящие растяжки над проводами электросети и радиотрансляционной сети, напряжение этих сетей может составлять от 220 до 900 В. Случайный обрыв антенны и растяжек может привести к их падению на эти провода. При этом в лучшем случае произойдет короткое замыкание и сработает защита, а в худшем оборванные провода, фидер и трансивер могут оказаться под напряжением и будут источником смертельной опасности.

Все металлические конструкции на крыше заземлены, поэтому крайне опасно пользоваться бытовым электроинструментом при установке антенны. Лучше использовать заранее подготовленные узлы и детали антенны, а в необходимых случаях использовать ручной инструмент. Если электроинструмент необходим, то следует использовать инструмент с напряжением питания не выше 36 В, а питание его осуществлять через понижающий трансформатор, корпус которого и вторичная обмотка заземлены. Применение понижающих автотрансформаторов не допускается. Мощность Си-Би передатчиков невелика, однако на концах резонирующих элементов может возникать высокочастотное напряжение величиной до нескольких сот вольт, которое может вызвать ожоги при прикосновении. Поэтому, если расстояние от крыши до антенны менее трех метров, на мачте следует прикрепить предупреждающую табличку:

"Осторожно, опасное напряжение". Эффективность антенны сильно зависит от высоты ее установки, поэтому высоту установки антенны всегда стремятся сделать максимально большой. Если Си-Би передатчик работает в районе аэродрома, то высокая антенна может представлять опасность для пролетающих самолетов. В США существуют правила, согласно которым высота Си-Би антенны не должна превышать 60 футов относительно уровня земли. Если вы живете близко к аэропорту, то высота антенны ограничивается еще больше — один фут высоты для каждой сотни футов от самой близкой взлетно-посадочной полосы.

При работе на чердаках запрещается использование открытого огня и курение. Для освещения следует использовать электрические фонари с автономным питанием.

Рис. 1.24

При установке антенны на высокой мачте необходима ее грозозащита, иначе при попадании молнии может сгореть аппаратура, возникнуть пожар и пострадать люди. Опасность поражения существует не только при прямом попадании молнии, но и при накоплении заряда статического электричества, который возникает при сухой погоде и сильном ветре. Если штырь антенны гальванически соединен с металлической мачтой, а мачта в свою очередь соединена с заземленными металлическими элементами крыши, то заземление обеспечено. Если антенна изолирована от мачты, то необходимо специально позаботиться о заземлении. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа (длина для стандартного кабеля 182... 184 см), подключенного к фидеру. Экран фидера должен быть

заземлен. Шлейф обеспечивает подключение центрального провода кабеля к заземленной оплетке. В качестве заземления Сложно использовать водопроводные трубы и металлические заземленные конструкции здания. На рис. 1.24 приведена конструкция устройства для подключения заземляющего проводника к водопроводной трубе (использование труб газовой сети запрещается!).

Конструкция состоит из хомута 4, винта с заостренным концом 3, пластины 2, контргайки 1. Благодаря заостренному винту надежный контакт с металлической трубой обеспечивается без зачистки краски. Хомут вырезается из жести по размеру трубы. В пластине 2 сверлится отверстие и нарезается резьба под винт с заостренным концом. При отсутствии подходящего метчика пластину 2 можно заменить подходящей гайкой. Заземляющий провод прижимается контргайкой 1 и подключается к корпусу аппаратуры или к оплетке антенного кабеля. Аналогичное приспособление предназначенное для использования в качестве заземления водопроводных труб описано в литературе [33].

В сельской местности в качестве заземления следует использовать металлическую трубу, забитую в грунт до влажного слоя.

1.13. Направленная антенна "Волновой канал"

Направленные антенны позволяют добиться большей эффективности работы радиостанции. На Си-Би радиостанции обычно используется одна антенна для приема и передачи, поэтому направленная антенна, имеющая определенное усиление, дает выигрыш как по приему, так и по передаче. Выигрыш в режиме передачи состоит в том, что уровень сигнала, принимаемого корреспондентом, будет выше на величину усиления антенны. В режиме приема принимаемый сигнал также будет выше на величину усиления антенны, но кроме того будут дополнительно ослаблены помехи, приходящие с направлений, отличных от направления на полезный сигнал. Этот выигрыш часто оказывается наиболее важным с точки зрения эффективности связи, поэтому антенны настраивают не по максимальному усилению, а по максимальному отношению усиления в прямом и обратном направлениях. Одной из широко распространенных типов направленных антенн является антенна "волновой канал" или "Яги" по фамилии одного из изобретателей. Конструкция 4-х элементной антенны "волновой канал" представлена на рис. 1.25.

Рис. 1.25

Как видно из рисунка, антенна "волновой канал" представляет собой систему вибраторов, расположенных на общем несущем буме. За счет разной длины элементы имеют различные резонансные частоты. Подбирая длину элементов и их взаимное расположение, можно добиться усиления излучения в одном направлении. Длина вибратора, к которому подключается кабель питания, выбирается такой, чтобы обеспечить резонанс на рабочей частоте. Элемент, имеющий несколько большую длину, чем вибратор, обеспечивает отражение электромагнитной волны в сторону вибратора и называется рефлектором. Элементы, имеющие несколько меньшую длину, чем вибратор, обеспечивают дополнительную фокусировку излучения и повышают направленность антенны и называются директорами. В целом элементы составляют сложную резонансную систему, в которой обеспечиваются необходимые параметры антенны. Расчеты и опыт эксплуатации показывают, что невозможно обеспечить оптимизаций всех параметров одновременно. Так, при регулировке на максимальное усиление уменьшается ослабление в обратном направлении и полоса частот с допустимым значением КСВ. При регулировке на максимальное отношение усиления вперед/назад падает усиление в прямом направлении. На рис. 1.26 изображена антенна с размерами, обеспечивающими достаточно хороший компромисс всех параметров.

Рис. 1.26

В первую очередь при компьютерном моделировании данной антенны решалась задача получения полосы пропускания не менее 2 сеток. Широкополосную антенну проще настраивать и при изготовлении в домашних условиях проще добиться хорошего результата. Большинство промышленных антенн также оптимизируются по полосе пропускания с сохранением достаточно большого усиления. Основные параметры антенны приведены на рис. 1.27.

Рис. 1.27

Как видно из рисунка, антенна имеет КСВ меньше 2 в полосе частот 1,4 МГц. Эта полоса с запасом перекрывает разрешенные сетки С и D. В полосе пропускания усиление составляет не менее 9 дБи (при расположении антенны в свободном пространстве). Соотношение усиления вперед/назад около 15дБ. На рис. 1.28 изображена диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильно зависит от высоты установки антенны и проводимости "земли". При установке антенны на проводящей крыше здания (в том числе и железобетонной) крыша и будет являться "землей". За счет отражения от "земли" антенна будет иметь большее усиление и диаграмма направленности в вертикальной плоскости будет более острой, чем диаграмма направленности этой же антенны в свободном пространстве. На рисунках 1.29 — 1.31 приведены диаграммы направленности в вертикальной плоскости при высоте установки антенны 1/2, 3/4 и 1 длины волны.

Рис. 1.28

Следует отметить, что в реальных условиях земля не обладает идеальной проводимостью и при отражении от земли будут потери излучённой антенной мощности. Усиление антенны в этих условиях окажется меньше расчетного, а диаграмма направленности (в вертикальной плоскости) более широкой.

В зависимости от диаметра примененных труб, высоты установки над землей и других местных условий размеры могут несколько отличаться от указанных. Антенна, естественно, может быть настроена и на другие близлежащие частоты путем пропорционального изменения всех размеров. Конструкция антенны предусматривает возможность такой настройки. Антенна представляет собой цельнометаллическую конструкцию из тонкостенных дюралевых труб. В качестве несущего бума используется труба диаметром около 50 мм. Элементы составлены из труб двух диаметров. Центральная часть длиной около 3 метров изготавливается из трубы диаметром 20...25 мм. Концевые части элементов изготавливаются из более тонкой трубы. Диаметр этой трубы подбирается таким, чтобы она плотно входила в центральную часть. Для закрепления соединения в более толстой трубе ножовкой делается пропил на глубину 30 мм. Тонкая труба вставляется в более толстую не менее чем на 300 мм (для обеспечения прочности и возможности последующей настройки) и вся конструкция скрепляется автомобильным хомутом подходящего диаметра. Конструкция узла крепления элементов к буму изображена на рис. 1.32.

Рис. 1.29

Крепление U-образными болтами более предпочтительно с точки зрения прочности конструкции, поэтому если есть возможность использовать уголок большего сечения (50х50), то целесообразней не сверлить отверстия в элементах антенны и применить для крепления U-образные болты. Способ крепления к мачте или поворотному устройству в основном определяется их конструктивными особенностями и здесь не рассматривается.

Рис. 1.30

Рис. 1.31

После сборки антенны все резьбовые соединения стоит защитить краской или герметиком. Это предотвратит самопроизвольное отворачивание гаек и, с другой стороны, позволит при необходимости отвернуть гайки после длительного пребывания антенны под открытым небом.

Рис. 1.32

После сборки антенны необходимо обеспечить ее согласование с кабелем. На рис. 1.33 приведена зависимость комплексного сопротивления антенны от частоты. Значком Х отмечена частота 27,9 МГц, а значком О — частота 26,9 МГц. Кривая линия, соединяющая эти точки, представляет собой график зависимости комплексного сопротивления антенны от частоты. Пересечение этой кривой шкалы активного сопротивления (вертикальная линия) показывает сопротивление антенны при резонансе — 32,5 Ом. Окружность в центре рисунка ограничивает область, где входное сопротивление антенны соответствует значению КСВ менее 2 при непосредственном подключении 50-омного кабеля (в этом случае вибратор делается разрезным). Однако в этом случае приемлемое значение КСВ обеспечивается не во всем заданном диапазоне частот. Для точного согласования целесообразно использовать одно из согласующих устройств. На рис. 1.35 приведена зависимость

комплексного сопротивления антенны с согласующим устройством от частоты при условии точного согласования с 50-омным кабелем на частоте 27,4 МГц. При этом КСВ во всем частотном диапазоне антенны менее 2.

Рис. 1.33

Для согласования антенны с кабелем используется гамма-согласующее устройство. На рис. 1.34 приведена схема этого устройства и приведены необходимые размеры.

Конструкция гамма-согласующего устройства показана на рис. 1.36. Длина тонкой трубки составляет 600 мм, что несколько больше величины, указанной на рис. 1.34 из-за особенностей примененного конденсатора. Конденсатор С1 гамма-согласующего устройства имеет коаксиальную конструкцию. С отрезка 50-омного

Рис. 1.34

Рис. 1.35

коаксиального кабеля длиной 600 мм снимается защитная оболочка и медная оплетка. С одной стороны на расстоянии 20 мм снимается внутренний изолятор. Внутренний проводник облуживается и припаивается к разъему SO-239. Затем этот отрезок кабеля вставляется в тонкую трубку. Скоба крепления и перемычка изготавливаются из мягкого алюминиевого листа толщиной около 1,5 мм. Скоба крепления фиксируется U-образной шпилькой, крепящей вибратор к буму.

Рис. 1.36

Настройка антенны на минимальное значение КСВ на частоте 27,4 МГц производится путем перемещения перемычки. После настройки фиксирующие болты на перемычке затягиваются и защищаются герметиком или краской. Необходимо отметить, что настройку антенны следует проводить на той высоте, на которой она в дальнейшем будет эксплуатироваться. Поэтому конструкция мачты с поворотным устройством должна предусматривать возможность многократного подъема и опускания антенны.

В заключение следует отметить, что изготовление сложных направленных антенн можно рекомендовать опытным радиолюбителям, имеющим необходимые знания и опыт постройки и эксплуатации антенн. Начинающим стоит придерживаться правила "от простого к сложному".

2.1. Основные параметры антенн

Для правильного выбора подходящей антенны и ее настройки необходимо учитывать основные параметры. Рассмотрим их более подробно.

Волновое сопротивление. Как и вся аппаратура Си-Би, стандартные антенны Си-Би диапазона имеют волновое сопротивление 50 Ом. В большинстве случаев они подключаются с помощью 50-омного коаксиального кабеля с разъемом типа PL-259. Собственное волновое сопротивление большинства антенн отличается от величины 50 Ом. Поэтому в большинстве случаев между антенной и фидером включено согласующее устройство. Волновое сопротивление нельзя измерить обычным тестером.

Полоса рабочих частот — это полоса частот, на которые антенна может быть настроена.

Полоса пропускания или количество каналов — это диапазон частот, в котором антенна работает без дополнительной настройки. К сожалению, значение КСВ на границе полосы пропускания обычно не указывается в параметрах, поэтому трудно объективно сравнить полосы пропускания различных моделей антенн. Так как шаг сетки частот между каналами равен 10 кГц, то по количеству каналов можно определить полосу пропускания антенны:

Полоса (кГц)=10 кГц*Количество каналов

Минимальное значение КСВ — это минимальное значение КСВ в середине полосы пропускания. Обычно на границе полосы пропускания КСВ должно быть не более 2,0.

Коэффициент усиления антенны. Этот параметр показывает, во сколько раз изменяется сигнал на выходе данной антенны по сравнением с некоторой эталонной, при приеме одной и той же радиостанции. К сожалению, усиление антенн измеряется в относительных единицах, но не всегда указывается, относительно какой антенны указано усиление. Поэтому при выборе антенны ориентироваться на приведенный коэффициент усиления следует с большой осторожностью. Более длинные антенны обычно имеют большее усиление. Спиральные антенны и антенны, имеющие удлинительную катушку в средней части штыря, имеют несколько большее усиление, чем антенны равного размера, имеющие удлинительную катушку в основании.

Максимальная подводимая мощность. Этот параметр показывает, какую максимальную мощность может иметь передатчик при использовании данной антенны. При превышении максимально допустимой подводимой мощности может произойти электрический пробой или тепловое разрушение элементов антенны. Все промышленные антенны позволяют использовать передатчики с разрешенной в России мощностью в 10 Вт.

Ветроустойчивость. Для базовых и автомобильных антенн этот параметр определяет максимально допустимую скорость ветра. При большой скорости ветра может произойти разрушение антенны. Этот параметр наиболее важен для районов с ураганными ветрами и при использовании автомобильных антенн на магнитном основании.

Для настройки и согласования антенн используются различные приборы: измерители коэффициента стоячей волны (КСВ), гетеродинные индикаторы резонанса (ГИР), индикаторы напряженности электромагнитного поля, высокочастотные мостовые схемы. Схема простейшего индикатора напряженности электромагнитного поля приведена в разделе "Контрольные приемники".

2.2. Гетеродинный индикатор резонанса

Задача антенны — преобразовать с максимально высоким коэффициентом полезного действия энергию генерируемых передатчиком высокочастотных колебаний в энергию электромагнитного поля и излучить ее в виде электромагнитных волн. Для получения максимального электрического и магнитного поля обычно используется явление резонанса, которое проявляется в многократном усилении электрического и магнитного полей в колебательном контуре при совпадении собственных и вынужденных

колебаний. Для определения резонансных частот элементов антенно-фидерных устройств используют гетеродинные индикаторы резонанса. На рис. 2.1 приведена схема такого устройства.

Рис. 2.1

Конструктивно ГИР монтируется в небольшой металлической коробочке. На лицевой панели устанавливается индикаторный прибор и конденсатор переменной емкости, снабженный шкалой настройки. На боковой стороне корпуса устанавливается разъем, к которому подключается катушка индуктивности L1. Для перекрытия диапазона 25...40 МГц катушка имеет следующие параметры:

диаметр каркаса 20 мм, длина намотки 30 мм, обмотка состоит иг 9 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,6 мм с отводом от второго витка (считая от нижнего по схеме). При использовании набора сменных катушек прибор перекрывает диапазон частот от 3,0 до 150 МГц. ГИР используется для определения резонансных частот LC контуров, антенн и отрезков коаксиального кабеля. Работа прибора основана на поглощении высокочастотной энергии исследуемым контуром или антенной в момент совпадения их собственной резонансной частоты и частоты настройки ГИР. В этот момент показания индикаторного прибора имеют резкий провал. Этот провал тем больше, чем сильнее связь между ГИРом и колебательным контуром и чем выше добротность этого контура.

Для точного измерения резонанса необходимо, чтобы ГИР был индуктивно связан с антенной в точке пучности тока. Как известно, пучность тока располагается на расстоянии 1/4 длины волны от конца вибратора. К этой точке и следует подносить ГИР. Изменяя частоту настройки прибора, находят "провал" в показаниях индикатора и считывают в этот момент соответствующую частоту на шкале. Эта частота и является резонансной частотой. Необходимо помнить, что индикация резонанса происходит не только на основной частоте, но и на гармониках. Если частота резонанса антенны измеряется в непосредственной близости от земли, то она смещается в сторону более низких частот. При подъеме антенны на мачту резонансная частота сместится вверх на 0,2...0,4 МГц. Используя ГИР, можно подобрать длину коаксиального кабеля для работы в режиме настроенной линии передачи (электрическая длина такой линии равна целому числу полуволн). Для этого один конец кабеля закорачивают, а к другому подносят ГИР и определяют резонанс вблизи частоты 27 МГц. Постепенно укорачивая кабель, добиваются резонанса на средней частоте используемого диапазона.

2.3. Измеритель КСВ

Непосредственно подключить антенну можно лишь к портативной радиостанции. Во всех остальных случаях антенна подключается к приемопередатчику с помощью высокочастотного фидера. Назначение фидера — передать с минимально возможными потерями сигнал от передатчика в антенну при передаче и от антенны к приемнику при приеме. Для того, чтобы максимум мощности сигнала был передан от передатчика в антенну, необходимо согласование выходного сопротивления передатчика, волнового сопротивления фидера и сопротивления антенны. Вся Си-Би аппаратура разрабатывается и выпускается с выходным сопротивлением 50 Ом. Поэтому, для обеспечения согласования, в Си-Би технике в качестве фидера используется коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Если в качестве фидера используется не стандартный коаксиальный кабель, а какой-либо суррогат или кабель с другим волновым сопротивлением, то эффективность работы Си-Би аппаратуры упадет. В отдельных случаях применение нестандартного кабеля может даже привести к выходу аппаратуры из строя. Конструктивно коаксиальный кабель состоит из центральной жилы, внутреннего изолятора, внешней оплетки и внешнего изолирующего слоя. Часто при покупке кабеля неизвестна ни его марка, ни его волновое сопротивление. Тем не менее с помощью простых измерений можно установить волновое сопротивление. Для этого нужно удалить защитную изоляцию и оплетку и измерить диаметр центральной жилы и внешний диаметр внутренней изоляции. Значение волнового сопротивления коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией можно вычислить по формуле:

W=91*Lg(D/d), где W — волновое сопротивление кабеля, Ом;

D —диаметр внутренней изоляции, мм;

d — диаметр центральной жилы, мм.

Практически, наиболее широко распространены кабели с волновым сопротивлением 50 Ом (у которых отношение D/d находится в пределах от 3,3 до 3,7) и кабели с волновым сопротивлением 75 Ом (у которых отношение D/d находится в пределах от 6,5 до 6,9). Кабели с волновым сопротивлением 75 Ом обычно применяются в телевизионной и видео технике. Волновое сопротивление коаксиальных кабелей не изменяется при прокладке его вблизи других кабелей, по металлическим крышам и т. д. Однако при прокладке кабеля необходимо обеспечить целостность его внешней защитной оболочки и не допускать изгибов с малым радиусом. Конец кабеля, подключенный к антенне, должен быть защищен от попадания влаги внутрь кабеля.

Степень согласования оценивают с помощью коэффициента стоячей волны (КСВ). Если линия и нагрузка согласованы, то КСВ=1, если волновое сопротивление линии и сопротивление нагрузки различаются, то КСВ>1. При этом в линии образуются максимумы и минимумы тока и напряжения. Коэффициент стоячей волны определяется как отношение максимального значения тока или напряжения к минимальному:

KCB=Umax/Umin или KCB=lmax/lmin

Если сопротивление нагрузки больше сопротивления линии (Zн>Zл), KCB=Zн/Zл. Если сопротивление нагрузки меньше сопротивления линии (Zн<Zл), KCB=Zл/Zн. Измеритель КСВ позволяет измерить напряжение падающей и отраженной волны.Схема измерителя приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2

Основу измерителя составляет измерительная линия L1. Для ее изготовления необходимо использовать кусок 50-омного коаксиального кабеля длиной около 150 мм. С кабеля удаляется внешняя защитная оболочка. Затем оплетка сдвигается с концов к середине. Между оплеткой кабеля и полиэтиленовой изоляцией центральной жилы протягивается провод МГТФ 0,15. После этого следует снова надеть оплетку и растянуть ее на изоляции центральной жилы. Затем оплетка фиксируется на концах нитками. Длина внешних отрезков провода МГТФ до переключателя должна быть минимальной.

Принцип действия измерителя КСВ очень прост. Он включается в разрыв линии передачи, причем расположение коаксиальных разъемов Х1, Х2 не имеет значения, так как прибор электрически симметричен. Резистор R1 устанавливают в среднее положение. При работающем передатчике потенциометр R2 регулируют так, чтобы в положении переключателя "падающая волна" индикатор давал полное отклонение. Затем переключатель устанавливают в положение "отраженная волна" и производят измерение напряжения отраженной волны Uo. По полученному результату определяют значение КСВ по формуле:

KCB=(100+Uo)/(100-Uo)

Можно проградуировать шкалу прибора непосредственно в единицах КСВ. При отношении напряжений прямой и отраженной волны 100:0; 100:20: 100:40; 100:60; 100:80 КСВ составляет соответственно 1,0; 1,5; 2.3; 3,0; 5,7. Коэффициент полезного действия линии передачи связан с КСВ. На многих приборах имеется шкала, показывающая потери в зависимости от КСВ. Если такой шкалы нет- то можно воспользоваться следующей таблицей:

Даже при идеальном согласовании фидера с обеих сторон мощность сигнала в антенне меньше мощности сигнала, вырабатываемого передатчиком. Это связано с тем, что при прохождении сигнала по кабелю уменьшается его уровень, происходит затухание сигнала. Для характеристики кабелей разных марок используется удельное затухание. Удельным затуханием принято называть такое затухание, которое испытывает сигнал заданной частоты, проходя по кабелю длиной 1 м. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочных данных на каждый тип кабеля. Для уменьшения затухания используется внутренний изолятор с минимальными потерями. Наименьшими потерями обладает воздух, поэтому в наиболее высококачественных коаксиальных кабелях в качестве изолятора центральной жилы используется пористый полиэтилен или другой изолятор с несплошным заполнением. В кабелях с такой изоляцией центральной жилы уменьшается (становится ближе к 1) и коэффициент укорочения.

Дополнительное уменьшение потерь достигается серебрением проводников коаксиального кабеля. Параметры некоторых типов коаксиальных кабелей приведены в Приложении. Затухание сигнала в линии заданной длины определяется по формуле:

К=В*L, где К — коэффициент ослабления;

В — удельное затухание;

L — длина линии.

При проведении измерений КСВ необходимо учитывать, что затухание сигнала в кабеле приводит к погрешности измерений. Это объясняется тем, что и падающая и отраженная волны испытывают затухание. В этом случае КСВ можно рассчитать по формуле:

КСВ=(Uпрям+Uотр.К)/(Uпря-Uотр.К), где КСВ — коэффициент стоячей волны;

Uпрям — измеренное напряжение падающей волны;

Uoтp — измеренное напряжение отраженной волны;

К — коэффициент ослабления отраженной волны.

Коэффициент ослабления рассчитывается по формуле:

K=B*2*L

В этой формуле коэффициент 2 учитывает тот факт, что сигнал испытывает ослабление при передаче от трансивера к антенне и на обратном пути. Так как при использовании кабеля РК50-7-15 удельное затухание на частотах Си-Би составляет 0,04 дБ/м, то при длине кабеля 40 м отраженный сигнал будет испытывать затухание 40*2*0,04=3,2 дБ. Это приведет к тому, что при реальном значении КСВ, равном 2,0, прибор покажет только 1,5; при реальном значении 3,0 прибор покажет около 2,0. В литературе [18] Описан панорамный КСВ-метр, позволяющий наглядно контролировать процесс настройки антенны, а в [19] описано согласующее устройство, объединенное с КСВ-метром.

2.4. Устройства согласования

Трансиверы в Си-Би технике рассчитаны на применение 50-омной нагрузки. Однако, даже при использовании 50-омного кабеля нельзя гарантировать, что нагрузка также составит 50 Ом. Величина нагрузки будет зависеть от степени согласования кабеля и антенны. Степень согласования антенны и кабеля определяется КСВ. При значении КСВ более 3 может выйти из строя выходной каскад передатчика. Если по каким-либо причинам нельзя точно согласовать антенну, то для защиты выходного каскада можно использовать устройство согласования или, как его еще называют, "мэтчер". Еще раз нужно подчеркнуть, что "мэтчер" позволяет согласовать величину нагрузки с волновым сопротивлением трансивера, но полного восстановления эффективности работы антенно-фидерной системы не происходит. Схема подключения КСВ-метра и согласующего устройства в антенно-фидерный тракт приведена на рис 2.3.

Рис. 2.3

. Схема согласующего устройства изображена на рис. 2.4.

Согласующее устройство представляет собой параллельный резонансный контур с отводами. Катушка намотана на тороидальном каркасе из фторопласта с внешним диаметром 20 мм, внутренним диаметром 10 мм и толщиной 5 мм. Обмотка расположена равномерно по окружности и содержит 12 витков провода ПЭВ диаметром 0,8 мм и имеет отводы от каждого витка. Настройка в резонанс осуществляется конденсатором переменной емкости С2. Подбирая положение переключателя SA1, добиваются минимального значения КСВ.

В качестве устройства согласования часто используют П-контур с конденсаторами переменной емкости в качестве органов регулировки. Схема такого устройства приведена на рис. 2.5.

Катушка L1 имеет параметры: диаметр 10 мм, длина намотки 25 мм, провод ПЭВ диаметром 1,0 мм, число витков 7. Конденсатор С2 определяет степень связи с антенной, а С1 настраивает контур в резонанс. Согласование начинают при слабой связи с антенной (С2 имеет максимальную емкость). Уменьшая величину С2 и подстраивая С1 до получения резонанса, добиваются минимального значения КСВ.

В литературе [20] описан П-контур, применяемый для согласования малогабаритных антенн. Так как малогабаритные антенны имеют низкое сопротивление, то и выход портативной станции также "низкоомный". Если портативную радиостанцию предполагается использовать со стационарной антенной, то требуется согласовать "низкоомный" выход станции с 50-омным кабелем. Для этой цели также можно использовать П-контур.

2.5. Использование 75-омного кабеля

Трансиверы и антенны в Си-Би технике рассчитаны на применение 50-омного коаксиального кабеля. Однако 75-омный кабель получил значительно большее распространение, так как применяется в телевизионной технике. Кроме того, 50-омный кабель обычно значительно дороже сравнимого с ним по затуханию 75-омного. Непосредственное подключение 75-омного кабеля к 50-омной аппаратуре приведет к повышению КСВ до 1,5. Такое повышение КСВ с точки зрения энергетических потерь не очень существенно, так как приводит к потере только 4% мощности передаваемого сигнала. Такое небольшое изменение мощности даже не каждым прибором можно зафиксировать, а на слух оно тем более незаметно. Соединение трансивера с 50-омным выходом и 50-омной антенны с использованием 75-омного кабеля приведет к потере мощности в двух 50/75-омных переходах. При этом общие потери составят 1-0,96*0,96=0,078 (7,8%). Такими потерями также можно пренебречь. Попутно можно отметить, что использовать 50-омный кабель для подключения телевизионных антенн не стоит, так как это приводит к получению многоконтурного изображения. В этом случае контрастность повтора, составляющая несколько процентов от контрастности основного изображения, вполне заметна на экране.

Вместе с тем отличие КСВ от 1 приводит к изменению режима выходного каскада передатчика, а КСВ более 3 может привести к выходу его из строя. Кроме того, при КСВ, отличном от 1, сам кабель начинает работать как паразитная антенна. Это приводит к искажению диаграммы направленности, "собиранию" дополнительных радиопомех от электроприборов, расположенных вблизи кабеля, и усилению мешающего воздействия на радиоприемники, телевизоры и другую электронную технику. Поэтому целесообразно всегда стремиться к возможно более точному согласованию передатчика и антенно-фидерной системы.

Существует несколько сравнительно простых способов, позволяющих обеспечить согласование 75-омного кабеля с 50-омной Си-Би техникой. Наиболее просто использовать четвертьволновый коаксиальный трансформатор сопротивлений. В качестве такого трансформатора следует использовать отрезок 60-омного коаксиального кабеля длиной 182 см, который включается между выходом трансивера и 75-омным кабелем (рис. 2.6).

60-омный кабель встречается нечасто, поэтому можно использовать комбинацию двух четвертьволновых трансформаторов, составленных из параллельно включенных отрезков 50- и 75-омных кабелей (рис. 2.7).

Трансформатор, составленный из двух параллельных отрезков 75-омного кабеля, имеет волновое сопротивление 37,5 Ом и преобразует сопротивление 750м в 18,750м. Трансформатор, составленный из параллельных отрезков 75- и 50-омного кабеля, имеет волновое сопротивление 30 Ом и преобразует сопротивление 18,75 Ом в 48 Ом. Использование четвертьволновых трансформаторов обеспечивает согласование в полосе частот, составляющей 10% от средней частоты. Поэтому при использовании кабелей с известным коэффициентом укорочения (а для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией он составляет 0,66) никакой настройки не требуется. При наличии измерителя КСВ можно использовать согласующий П-контур, схема которого приведена на рис. 2.8.

Катушка индуктивности намотана медным изолированным проводом диаметром около 1 мм на оправке диаметром 10 мм

и содержит 7 витков. Конденсаторы могут быть составлены из нескольких включенных параллельно. При мощности передатчика до 10 Вт можно использовать любые керамические конденсаторы. П-контур монтируется в небольшой коробочке, спаяной из фольгированного стеклотекстолита. Монтаж осуществляется непосредственно на выводах соединителей. Настройка осуществляется путем сжатия и растяжения витков катушки L1 до получения минимального КСВ. Дополнительным преимуществом использования П-контура является значительное подавление внеполосных гармонических излучений передатчика, которые могут вызывать помехи телевидению и радиовещанию.

Можно также воспользоваться свойством фидерной линии длиной, равной целому числу полуволн. Линия такой длины имеет входное сопротивление равное сопротивлению, подключенному к другому концу линии. Если к 75-омному кабелю такой длины подключена 50-омная антенна, то Си-Би трансивер будет работать на согласованную 50-омную нагрузку. Для обеспечения работы фидерной линии в режиме полуволнового повторителя необходимо учитывать коэффициент укорочения длины волны в коаксиальном кабеле. Для кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией он составляет величину 0,65...0,66. Длина волны в кабеле может быть рассчитана по формуле:

L=K*300/f, где L — длина волны, м;

f — частота, МГц;

К — коэффициент укорочения.

Необходимо отметить, что с увеличением количества полуволн, укладывающихся в длине кабеля, уменьшается полоса частот, в которой такой кабель работает в режиме полуволнового повторителя сопротивлений. Тем не менее, при длине кабеля до 40...50 метров, этот способ согласования можно использовать в Си-Би диапазоне. Ниже приведена таблица длин кабелей, которые работают как полуволновые повторители. Расчет произведен для трех частот, соответствующих середине сетки "С", середине сетки "D" и началу сетки "D". Первый столбец соответствует работе только в сетке "С", второй в сетке "D", а третий при работе в обеих сетках.

Необходимо учесть, что расчет длин полуволновых повторителей произведен с учетом стандартного коэффициента укорочения (0,66). На практике он может несколько отличаться от указанного, поэтому при наличии измерительных приборов необходимую длину кабеля можно подобрать экспериментально. Для этого берется кабель длиной несколько больше расчетной. К концу кабеля подключается нагрузка 50 Ом. Для уменьшения индуктивности и получения требуемой мощности рассеивания нагрузка составляется из нескольких резисторов МЛТ-2. Можно, например, включить параллельно 3 резистора по 150 Ом. Второй конец кабеля через измеритель КСВ подключается к трансиверу и производится измерение КСВ в начале, середине и конце сетки. Минимальное значение КСВ (около 1,0) должно наблюдаться на частоте ниже расчетной. Постепенно укорачивая кабель, добиваются минимального значения КСВ на требуемой частоте.

2.6. Переменный аттенюатор

При градуировке 8-метров, измерении чувствительности приемников, настройке антенн большую помощь может оказать переменный аттенюатор. Аттенюатор это устройство, позволяющее уменьшать (ослаблять) электрический сигнал в заданное число раз. Переменный аттенюатор позволяет изменять величину ослабления. В радиотехнике величина ослабления и усиления часто указывается в логарифмических единицах — децибелах. Соотношение между относительными единицами (разами) и децибелами приведено в таблице:

На рис. 2.9 изображена схема аттенюатора, позволяющего изменять затухание через 1 дБ в пределах от 0 до 51 дБ. Аттенюатор состоит из 6 П-образных звеньев, которые могут быть включены в различных комбинациях (на схеме условно показаны два звена). Величины резисторов для звеньев различным ослаблением приведены в таблице:

Ослабление более 20 дБ на одно звено делать нецелесообразно, так как при этом увеличивается погрешность и зависимость ослабления от частоты сигнала.

В аттенюаторе могут применяться только пленочные резисторы. Применение проволочных резисторов недопустимо из-за их значительной индуктивности.

Резисторы подбираются с помощью цифрового омметра с точностью не хуже 1%. При необходимости требуемую величину сопротивления можно получить при параллельном или последовательном соединении двух резисторов. Величины этих резисторов должны отличаться примерно в десять раз. Мощность резисторов определяет допустимую подводимую к аттенюатору мощность. При использовании аттенюатора только в режиме приема мощность резисторов может быть любой. Из практики установлено, что аттенюатор, выполненный на резисторах МЛТ-0,25, выдерживает кратковременное включение (2...3 секунды) и в тракте передачи 4-х ваттного трансивера.

Рис. 2.9

Конструктивно аттенюатор смонтирован в коробке, спаянной из фольгированного стелотекстолита. Размеры коробки определяются в основном габаритами применяемых сдвоенных тумблеров. При использовании тумблеров типа МТЗ размеры коробки составляют 25х50х140 мм. На торцевых стенках коробки установлены коаксиальные разъемы СР 50-73. Возможно применение и других типов сдвоенных тумблеров и коаксиальных разъемов. Точность подбора резисторов можно проверить, измерив величину ослабления постоянного напряжения с помощью цифрового мультиметра. При этом необходимо помнить о необходимости подключения к выходу аттенюатора нагрузочного резистора 50 Ом.

Как использовать переменный аттенюатор на практике? Часто корреспонденты просят оценить, какое увеличение сигнала на приеме дает применение усилителя мощности. Оценка "на слух" очень субъективна, да и обычные S-метры дают неточные результаты. Переменный аттенюатор позволяет провести такое измерение с точностью до 1 дБ. Для этого переменный аттенюатор включается между трансивером и антенным кабелем, как показано на рис. 2.10.

Рис. 2.10

Устанавливается нулевое затухание и по стрелочному S-ме-тру отмечается уровень сигнала при работе без усилителя. Затем корреспондент включает усилитель и сигнал на приеме возрастает. С помощью переключателей на аттенюаторе добиваются прежнего показания S-метра. Затухание аттенюатора при этом оказывается равным усилению усилителя мощности. Аналогично можно проводить и сравнение различных антенн у одного корреспондента, а также снимать диаграмму направленности поворотной антенны. Для обеспечения точности измерений необходимо, чтобы оба корреспондента работали в стационарных условиях, уровень помех был значительно меньше уровня сигнала, а связь и уровень сигнала не менялись с течением времени.

3.1. Индикатор напряженности поля

При работе в эфире иногда возникает потребность (например, при замене микрофона) контроля качества модуляции. Для этого операторы Си-Би трансиверов часто обращаются друг к другу с просьбой дать оценку сигнала. Такая оценка всегда зависит от наличия и характера помех в канале, качества приемной аппаратуры и, конечно, от субъективного восприятия сигнала оператором. В этой ситуации может оказаться полезным простейший контрольный приемник. Схема такого приемника представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1

Как видно из схемы, это простейший детекторный приемник. Тем не менее он позволяет успешно контролировать работу собственного передатчика. Катушка L1 намотана проводом в эмалевой изоляции диаметром 0,8 мм на каркасе 5 мм и имеет 12 витков. Если вместо головных телефонов подключить измерительный прибор с током полного отклонения стрелки 100 мкА (рис. 3.2), то получим простейший индикатор напряженности поля. При антенных измерениях его необходимо относить от антенны на расстояние не менее 2...3 длин волн, поэтому для удобства считывания

результата измерительный прибор можно подключить длинными проводами, как показано на рис. 3.2. Большую чувствительность индикатора напряженности поля можно получить, если вместо стрелочного прибора использовать цифровой мультиметр, который включается в режим измерения постоянного напряжения и устанавливается наиболее чувствительный предел измерений.

Рис. 3.2

В качестве антенны используется кусок жесткого провода длиной около 50 см. Настройка контура на частоту Си-Би диапазона производится подбором конденсатора С1 и сжиманием (растяжением) витков катушки L1 по максимальной громкости сигнала в наушниках или по максимальным показаниям измерительного прибора при контроле работы собственного передатчика. После настройки приемник помещается в корпус подходящих размеров.

3.2. Сверхрегенеративный приемник

Детекторный приемник обладает низкой чувствительностью, поэтому в некоторых случаях может оказаться полезным сверхрегенеративный приемник, схема которого приведена на рис. 3.3. Такой приемник обладает чувствительностью 10...20 мкВ и позволяет принимать Си-Би станции в режиме AM на расстоянии до 1 км.

На транзисторе VT1 собран собственно сверхрегенеративный детектор. Он одновременно обеспечивает усиление высокочастотного сигнала и его детектирование. В коллекторной цепи

транзистора VT1 включен контур L1C3, настроенный на частоту принимаемого сигнала. Этот контур является единственным селективным элементом приемника, поэтому его избирательные свойства невысоки. Для контрольного приемника это скорее достоинство, чем недостаток — без дополнительных настроек можно принимать несколько каналов. Через конденсатор С1 к контуру подключена антенна. В качестве антенны используется провод длиной около 50 см.

Рис. 3.3

На транзисторе VT2 собран усилитель низкой частоты, нагрузкой которого являются высокоомные головные телефоны. Для громкоговорящего приема приемник следует подключить к усилителю низкой частоты с выходной мощностью 0,1...0,5 Вт. Схемы таких усилителей многократно публиковались в радиолюбительской литературе. Сверхрегенеративный детектор при отсутствии принимаемого сигнала генерирует шум. При появлении достаточно сильного (10...20 мкВ) высокочастотного сигнала на входе приемника шум пропадает. Наличие этого шума свидетельствует о правильной работе сверхрегенератора. При отсутствии шума следует подобрать величину емкости С4. Настройка приемника на рабочую частоту производится подбором емкости СЗ и сжатием или растяжением витков катушки L1 по максимальной громкости принимаемой радиостанции.

3.3. Микромощный передатчик для настройки антенн

Рис. 3.4

Для контроля работы приемников и для связи на несколько десятков метров можно использовать самодельные микромощные передатчики. В соответствии с приказом Минсвязи России №99 от 07.09.96 действие "Особых условий на приобретение радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств" не распространяется на детские радиопереговорные устройства, работающие в полосе 26957... 27283 кГц с мощностью излучения не более 10 мВт. То есть разрешение на микропередатчики с такими параметрами не требуется. Схема простейшего микромощного передатчика изображена на рис. 3.4. Этот передатчик излучает немодулированный сигнал и может быть использован для настройки антенн в режиме приема. Частота, на которой работает передатчик, определяется частотой кварца Z1. В данной схеме кварцевый резонатор возбуждается на третьей гармонике и при указанной на схеме частоте 9,0 МГц на выходе передатчика будет излучаться сигнал частотой 27,0 МГц, что соответствует 4 каналу сетки С "российского" стандарта. Контур в коллекторной цепи транзистора VT1 настраивается на рабочую частоту 27 МГц путем подбора конденсатора С1 и растяжением витков катушки М. Катушка L1 наматывается проводом ПЭВ 0,8 мм на оправке диаметром 8 мм и содержит 10 витков. Длина намотки около 10 мм. Высокочастотный сигнал поступает в антенну через конденсатор связи СЗ. В качестве антенны используется кусок жесткого провода длиной 50...70 см. Питание осуществляется от любого источника постоянного тока напряжением 4,5...9 В.

3.4. Простой ЧМ передатчик

На рис. 3.5 представлена схема простого ЧМ передатчика на трех транзисторах.

Рис. 3.5

Мощность передатчика не превышает нескольких милливатт, а рабочая частота определяется частотой примененного кварцевого резонатора. В качестве микрофона используется микрофон электретного типа (МКЭ-3 или аналогичный). Питание на микрофон поступает через фильтр, состоящий из резистора R1 и конденсатора С1. Напряжение звуковой частоты через конденсатор С2 поступает на вход усилителя звуковой частоты. Усилитель собран на транзисторах VT1 и VT2. Режим работы по постоянному току устанавливается и поддерживается за счет отрицательной обратной связи через резистор R3. Конденсатор С5 ослабляет действие отрицательной обратной связи на звуковых частотах. Усиленный сигнал звуковой частоты через RC фильтр низкой частоты, выполненный на элементах R7, R8 и С4, поступает на варикап VD1. Под действием переменного напряжения звуковой частоты изменяется емкость варикапа, включенного последовательно с кварцевым резонатором Z1. При этом происходит модуляция частоты генератора, собранного на транзисторе VT3. Кварцевый резонатор может иметь частоту 26,960...27,280 МГц или 8987...9093 кГц. В последнем случае генератор будет возбуждаться на третьей механической гармонике кварцевого резонатора. Контур в коллекторной цепи транзистора VT3 настраивается на рабочую частоту 27 МГц путем подбора конденсатора С7 и растяжением витков катушки L1. Катушка L1 наматывается проводом ПЭВ 0,8 мм на оправке диаметром 8 мм и содержит 10 витков. Высокочастотный сигнал поступает в антенну через конденсатор связи С9. В качестве антенны используется кусок провода 100... 150 см.

Настройка передатчика сводится к подбору величины сопротивления резистора R3, при котором на коллекторе транзистора VT2 установится напряжение около 4 вольт, а также к настройке выходного контура по максимуму излучения. Настройка контура производится путем сжатия и растяжения витков катушки L1.

3.5. Простой AM передатчик

Рис. 3.6

На рис. 3.6 представлена схема простого AM передатчика. От предыдущей схемы она отличается незначительно. В этой схеме модулирующее напряжение звуковой частоты подается не на варикап для изменения частоты задающего генератора, а на эмиттерный повторитель на транзисторе VT4, который обеспечивает режим амплитудной модуляции. Порядок настройки не отличается от настройки предыдущей схемы. Упрощенная схема модуляции привела к снижению излучаемой мощности по сравнению с аналогичным ЧМ передатчиком в несколько раз, однако для контрольных передатчиков этот параметр не является важным, так как всегда можно уменьшить расстояние между передатчиком и проверяемым приемником.

Большое количество схем подобных радиопередатчиков, а также варианты их применения, приведены в [10].

3.6. Технология монтажа

При разработке и изготовлении электронных устройств, содержащих высокочастотные каскады, большую трудность составляет разработка печатной платы. Такая плата должна отвечать различным требованиям. В первую очередь компоновка платы и трассы соединительных дорожек не должна допускать образования паразитных обратных связей, которые могут привести к самовозбуждению схемы. В обычных конструкциях паразитные связи уменьшаются за счет использования экранов, что делает конструкцию устройства более сложной и затрудняет ее изготовление в радиолюбительских условиях. Вместе с тем существует достаточно простой способ монтажа электронных устройств, содержащих высокочастотные каскады. Монтаж производится на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита на опорных площадках. Эти площадки вырезаются с помощью приспособления, показанного на рис. 3.7.

Резец изготавливается из сверла диаметром 5...6 мм. Сначала сверло затачивается на наждачном круге "под отвертку", а затем с помощью алмазного надфиля вытачивается центральная иголка и боковой резец. Приспособление вставляется в патрон дрели, устанавливается иголкой в ту точку платы, где должен быть центр монтажной площадки, и за несколько оборотов вырезает кольцевую прорезь в фольге. Кольцевой вырез изолирует монтажную площадку от остальной фольги, которая обычно используется в качестве зем-

Рис. 3.8

ляной шины. Монтажные площадки можно вырезать все сразу, а можно вырезать по мере установки элементов, что более удобно. После подготовки площадок плата зачищается с помощью мелкой шлифовальной шкурки или чернильного ластика, покрывается жидким флюсом и залуживается. Пример монтажа элементов приведен на рис. 3.8. Выводы деталей делаются минимально возможной длины. Как и при работе с обычными печатными платами, не следует перегревать монтажные площадки. За счет большой поверхности земляного провода и близкого расположения к нему элементов значительно уменьшаются паразитные емкостные связи между каскадами и обеспечивается устойчивая работа схемы. В литературе [46] описаны приемники и передатчики на частоту 430 МГц, смонтированные на подобных платах. Платы позволяют достаточно просто проводить модернизацию собранного устройства, что при использовании обычных плат весьма затруднительно, а в некоторых случаях и вовсе невозможно.

3.7. Доработка трансивера "Alan 100 plus"

Существующие правила запрещают ремонт и модернизацию Си-Би трансиверов, поэтому приведенные далее сведения можно использовать в образовательных целях и для использования при конструирования контрольных приемников. В широко распространенных Си-Би трансиверах "Alan 100 plus" синтезатор частот реализован на микросхеме LC7185-8750. Однако возможности микросхемы используются не полностью. Алгоритм работы микросхемы предусматривает быстрое переключение на 5 предварительно настроенных каналов. Схема подключения микросхемы, позволяющая использовать все возможности, приведена на рис. 3.9.

По сравнению с типовой схемой включения добавлены кнопки ME, М1 — М5. Алгоритм использования предварительных настроек следующий.

После включения питания все кнопки быстрого выбора канала настроены на 33 канал. Для предварительной настройки на другой канал выполняется следующая процедура. Кнопками Up и Dn выбирается требуемый номер канала, затем нажимается кнопка ME. В этот момент на индикаторе будет мигать символ РЕ, указывающий на режим предварительной настройки. Затем нажимается одна из кнопок М1 — М5 (в дальнейшем этой кнопке и будет соответствовать выбранный канал) и на индикаторе на время около 0,4 секунды появится индикация Р1 — Р5 и снова номер выбранного канала. Необходимо отметить, что предварительная установка номера канала не может быть осуществлена в режиме передачи, в режиме РА, в режиме работы на аварийных каналах (9 и 19), в режиме с питанием пониженным напряжением (в режиме сохранения настроек). В следующей таблице приведен пример предварительной настройки кнопки М1 на 16 канал.

Рис. 3.9

Аналогично настраиваются все пять кнопок памяти. В дальнейшем выбор предварительно настроенного канала производится одним нажатием соответствующей кнопки (М1 — М5). На индикаторе на время около 0,4 секунды появится индикация Р1 — Р5 и номер предварительно настроенного канала. В следующей таблице приведен пример быстрого перехода на 16 канал с помощью предварительно настроенной кнопки М1.

3.8. Сохранение данных в памяти трансивера

Номера предварительно настроенных каналов будут храниться в памяти трансивера до тех пор, пока на микросхему синтезатора частот будет подано питающее напряжение. При выключении

трансивера выключателем питания самого аппарата питающее напряжение продолжает поступать на блок памяти и все настройки сохраняются. Такой алгоритм работает если радиостанция установлена в автомобиле и аккумуляторная батарея не отключается. Однако достаточно часто минус аккумуляторной батареи на время длительной стоянки отключается специальным ключом, что приводит к полному обесточиванию микросхемы синтезатора частот и, как следствие, к потере предварительных установок.

Рис. 3.10

Если автомобильный трансивер используется в качестве базовой станции и питается от сетевого блока питания, то для сохранения данных в памяти блок питания приходится оставлять включенным, что не всегда желательно. Решением проблемы может быть подключение дополнительного автономного источника питания. В соответствии с техническими условиями на микросхему LC7185-8750 для сохранения данных в памяти на выводе 24 напряжение должно быть более 3,2 В, при этом ток потребления не превышает 10 мкА (типовое значение 5 мкА ). В качестве источника питания обеспечивающего указанные параметры можно использовать три последовательно включенных гальванических элемента от наручных электронных часов или три аккумулятора Д-0,06. В качестве корпуса такой батареи удобно использовать отрезок термоусадочной трубки подходящего диаметра. Для обеспечения сохранения данных при всех вариантах включения сетевого блока питания и выключателя трансивера дополнительный источник питания необходимо подключить между внутренним стабилизатором и выводом 24 микросхемы. Схема подключения дополнительного источника питания к трансиверу "Alan 100 plus" приведена на рис. 3.10.

Для подключения дополнительного источника от печатной платы отпаивается один вывод катушки L1 подключенный к конденсатору С68 (по схеме трансивера). К освободившейся контактной площадке на печатной плате припаивается анод диода VD2', а катод припаивается к поднятому выводу катушки L1. Диод VD2 и батарея GB1' располагаются в свободном месте вдали от высокочастотных каскадов. Аналогичным образом дополнительный источник питания может подключаться и к другим трансиверам, имеющим режим памяти. В литературе (48) описано подключение дополнительного источника к трансиверу "Alan 48 plus"

4.1. Сетевой блок питания

Довольно часто мобильные радиостанции, предназначенные для работы от источника постоянного тока 13,8 В, используются в стационарных условиях. В этом случае для их работы необходим сетевой источник питания с выходным напряжением 13,8 В и током нагрузки не менее 1,5...2,0 А. Схема простого блока питания приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1

В качестве трансформатора Т2 используется любой подходящий по напряжению и максимальному току вторичных обмоток. В данной схеме максимально-допустимый ток вторичных обмоток должен быть не менее половины тока потребления радиостанции. Переменное напряжение вторичной обмотки составляет 25...30 В с отводом от средней точки. Трансформатор Т1 и конденсаторы С1 и С2 образуют сетевой фильтр, предотвращающий попадание высокочастотных помех в сеть электропитания. Конденсаторы должны иметь рабочее напряжение не менее 400 В. Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце диаметром 20...30 мм с проницаемостью 400...2000. Обмотка выполняется двумя сложенными вместе проводами МГШВ и имеет 10...20 витков. Стабилизатор напряжения КР142ЕН5Б устанавливается на радиаторе с поверхностью 100 кв. см. Максимальный ток источника питания при использовании микросхемы стабилизатора данного типа составляет 3 А. Вместо КР142ЕН5Б возможно использовать другие стабилизаторы этой серии при

подборе стабилитронов VD4, VD5 для получения выходного напряжения 13,8 В. При этом максимальный ток источника питания будет определяться максимально допустимым током примененной микросхемы.

4.2. Устройство зарядки аккумуляторов

На рис. 4.2. приведена схема простого зарядного устройства для аккумуляторов с номинальной емкостью 0,01...0,75 А*ч. Зарядка производится стабилизированным током, величина которого выбирается переключателем. Устройство позволяет заряжать как отдельные аккумуляторы, так и аккумуляторные батареи с напряжением до 12,5 В.

Рис. 4.2

Перед зарядкой никель-кадмиевые аккумуляторы должны быть разряжены до напряжения 1,0 В. Разряжать аккумулятор следует током не более 0,1 от его емкости. Полностью разряженный аккумулятор заряжается номинальным током заряда (0,1 от его емкости) в течение 12... 14 часов.

В качестве трансформатора Т1 используется любой маломощный трансформатор с подходящими по напряжению вторичными обмотками. Максимальный ток вторичных обмоток не менее 40 мА. Напряжение вторичной обмотки 25...30 В с отводом от средней точки. Если предполагается заряжать аккумуляторные батареи с номинальным напряжением 12 В, то лучше выбрать напряжение вторичной обмотки трансформатора около

30 В. Транзистор VT1 устанавливают на небольшом радиаторе. При необходимости можно обеспечить и другие значения зарядного тока. Для этого следует рассчитать новые номиналы резисторов R2—R5 по заданному значению тока заряда. По закону Ома ток, протекающий через подключенный переключателем резистор R2—R5 определяется так:

l=Ur/R

Ur=Ucт-Uэб, где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона VD4, равное 3,3 В;

Uэб — напряжение эмиттер-база транзистора VT1, равное 0,8 В. Ur, следовательно, равно 2,5 В.

Практически весь ток, протекающий через резистор, попадает в коллекторную цепь транзистора VT1 и является током зарядки аккумулятора. Поэтому новые номиналы резисторов R2 — R5 по заданному значению тока зарядки могут быть рассчитаны по формуле:

R=2,5/lз, где Iз — ток зарядки, А;

R — сопротивление резистора, Ом.

В литературе [10] описано подобное зарядное устройство, выполненное на базе адаптера.

4.3. Стабилизатор тока

Стабилизатор тока можно легко сконструировать на базе интегрального стабилизатора напряжения. Схема такого стабилизатора приведена на рис. 4.3.

Интегральный стабилизатор с высокой точностью поддерживает напряжение на выходе. Для микросхемы КР142 ЕН5А это напряжение составляет 5 В. Если подключить к выходу микросхемы

резистор, то через него будет протекать стабильный ток, величину которого определяют по закону Ома: I=U/R.

Рис. 4.3

Через аккумуляторную батарею будет протекать этот же ток плюс ток собственного потребления стабилизатора. Величина тока собственного потребления интегрального стабилизатора невелика и может быть учтена путем подбора токозадающих резисторов R2 — R5. В стабилизаторе тока можно использовать любые стабилизаторы напряжения, однако предпочтение следует отдавать стабилизаторам с минимальным выходным напряжением, так как в этом случае большая часть мощности источника питания идет непосредственно на зарядку аккумулятора. Микросхема позволяет сконструировать зарядное устройство со стабилизированным током до 1,5 А, однако при этом на микросхеме будет выделяться значительная тепловая мощность и для избежания перегрева ее следует установить на радиатор достаточного размера. При необходимости можно обеспечить и другие значения зарядного тока. Для этого по формуле следует рассчитать новые номиналы резисторов R2 — R5 по заданному значению тока зарядки.

R=Ucт/lз, где R — сопротивление резистора, Ом;

Uст — напряжение стабилизации микросхемы (для КР142 ЕН5А равное 5 В);

Iз — ток зарядки, А.

4.4. Таймер для отключения зарядного устройства

Описанное выше зарядное устройство требует контроля времени в процессе зарядки и ручное отключение аккумуляторной батареи после истечения 12... 14 часов. Если отключить батарею ранее 12 часов, то заряд будет неполный, а если оставить батарею заряжаться более 14 часов, то возникает опасность ее разгерметизации и выхода из строя. Для автоматизации работы зарядных устройств можно использовать таймер, схема которого приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4

Таймер реализован на микросхеме КР512ПС10, в состав которой входят RC генератор импульсов, предварительный делитель частоты с коэффициентом деления 2048, программируемый делитель частоты и блок управления. Наличие этих узлов в составе микросхемы позволяет создать таймер с использованием минимального количества дополнительных элементов. Длительность выдержки времени зависит от частоты задающего RC генератора и установленного коэффициента деления частоты. При заданных на схеме

значениях R2 и С2 частота составляет около 1000 Гц (движок резистора R2 находится в среднем положении). Коэффициент деления задается путем подачи на выводы 1, 12 — 15 микросхемы сигналов, соответствующих логическому "0" или логической "1". Возможные времена установки таймера приведены в таблице.

Указанные на схеме подключения выводов 1, 12-15 обеспечивают длительность выдержки около 10 часов. Точность времени выдержки зависит от точности установки резистором R2 частоты задающего генератора. При соответствующей настройке частоты задающего генератора можно установить требуемое для зарядки конкретного типа аккумуляторной батареи время. Настройка выполняется следующим образом. Временно выводы 1 и 12 микросхемы КР512ПС10 отключаются от цепи питания (+5 В) и подключаются к общему проводу (0В). В этом случае время выдержки таймера будет около 10 секунд. С помощью резистора R2 выставляется требуемое время. Контроль времени осуществляется по секундомеру. Если требуемое время составляет 14 часов (типичное время зарядки никелькадмиевых аккумуляторов током, составляющим 10% от номинальной емкости), то следует выставить 14 секунд. После восстановления указанного на схеме подключения выводов 1 и 12 микросхемы время выдержки составит 14 часов. Цепочка R1C1 обеспечивает установку микросхемы в исходное состояние при включении питания. Выходной сигнал формируется на выводе 9. Поскольку выходной каскад этого выхода микросхемы выполнен по схеме "открытого коллектора", то для нормальной работы между этим выводом и плюсом питания установлен резистор R3. При сигнале логического "0" на выводе 3 микросхемы ее работа разрешается, а при логической "1" — блокируется. На выводе 10 формируется сигнал, противофазный сигналу на выводе 9. Если соединить выводы 3 и 10 микросхемы,

то после окончания первого полупериода выходной частоты (в нашем случае это 10....14 часов) работа микросхемы блокируется. Транзистор VT1 обеспечивает усиление потоку, необходимое для срабатывания реле К1 и работы светодиода VD3, индицирующего включенное состояние таймера. Стабилитрон VD2 и резистор R4 образуют параметрический стабилизатор, который формирует напряжение +5 В для питания микросхемы. Таймер можно использовать с любым источником питания, дающим напряжение 10...20 В, необходимо лишь выбрать реле на соответствующее напряжение. В случае использования таймера совместно с зарядным устройством, схема которого изображена на рис. 4.2, питание осуществляется непосредственно от зарядного устройства нестабилизированным напряжением +17 В.

4.5. Автоматическое зарядное устройство

Рис. 4.5

Полностью заряженный никель-кадмиевый аккумулятор имеет напряжение 1,4...1,5 В. Это позволяет разработать автоматическое зарядное устройство, которое будет определять момент окончания процесса заряда по достижению соответствующего напряжения. На рис. 4.5 представлена схема такого устройства.

В данной схеме зарядка аккумулятора производится нестабилизированным током. Величина зарядного тока зависит от

напряжения аккумуляторной батареи, напряжения источника питания и сопротивления резистора R1. В процессе зарядки напряжение аккумуляторной батареи увеличивается, поэтому зарядный ток падает. Начальный ток зарядки обычно задается равным одной десятой от величины емкости аккумулятора. Величину резистора R1 можно рассчитать по формуле:

Рассчитаем величину резистора R1 для зарядки аккумуляторной батареи, состоящей из 8-ми последовательно включенных никель-кадмиевых аккумуляторов емкостью 0,45 А*ч. Номинальное напряжение такой батареи составляет Uакк=8*1,25 В=10,0 В, номинальный ток заряда Iзар=0,45:10=0,045 А.

Рассеиваемая мощность на резисторе R1 составляет около 0,3 Вт. Исходя из полученных величин, выбираем резистор R1 из стандартного ряда с сопротивлением 160 Ом и допустимой мощностью рассеивания 0,5 Вт. При необходимости зарядки аккумуляторов разных типов можно использовать резистор R1 переменного типа. В этом случае последовательно с переменным резистором включают дополнительный постоянный резистор, который будет ограничивать диапазон регулировки тока во избежание повреждения аккумулятора и зарядного устройства чрезмерно большим током. Такую же защитную роль играет и резистор R2. Он ограничивает ток базы транзистора VT1 в процессе регулировки напряжения, при котором происходит отключение аккумулятора от зарядного устройства. Это напряжение устанавливается так. Резистор R3 устанавливают в нижнее по схеме положение. Аккумулятор подключается к зарядному устройству, параллельно аккумулятору включается вольтметр, с помощью которого контролируется напряжение в процессе заряда. Когда напряжение достигнет величины, соответствующей полной зарядке аккумулятора (для аккумулятора, рассмотренного выше, это напряжение составляет Uакк = 8*1,4 В = 11,2 В), плавно вращают движок резистора R3 и добиваются срабатывания реле и прекращения заряда аккумулятора. При последующей контрольной разрядке проверяют, набрал ли аккумулятор номинальную емкость. Если емкость ниже номинальной, то следует зарядить аккумулятор до напряжения на 0,1 В больше и повторить проверку. Процесс повторять до получения номинальной емкости аккумулятора. Диод VD2 защищает транзистор VT1 от пробоя повышенным напряжением, возникающим при выключении реле. Светодиод VD3 индицирует окончание зарядки аккумулятора. В качестве реле К1 можно использовать любое малогабаритное реле с напряжением срабатывания 12... 18 В и одной группой контактов, работающих на размыкание или переключение. Аналогичное по принципу действия зарядное устройство может быть выполнено и без использования реле. Схема такого устройства представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6

Схема отличается от предыдущей только тем, что реле заменено ключевым каскадом на транзисторе VT1 и возможностью заряда аккумуляторов с рабочим напряжением более 12В. Так как в имеющемся трансформаторе была только одна обмотка на переменное напряжение 12, то для получения постоянного напряжения около 24 В применен выпрямитель на диодах VD3 и VD4 с удвоением выходного напряжения. На транзисторе VT3 собран каскад управления индикацией. Свечение светодиода VD2 указывает на окончание процесса заряда. В остальном настройка и работа схемы аналогична предыдущей. В данной схеме можно применить транзисторы типа КТ315 с буквенными индексами В-Д или любые другие транзисторы с допустимым напряжением эмиттер-коллектор не менее 30 В и током коллектора не менее 100 мА.

Современные аккумуляторы допускают зарядку в ускоренном режиме. Универсальное автоматическое зарядное устройство, обеспечивающее ускоренную зарядку, описано в [21]. Большое количество зарядных устройств для Ni-Cd аккумуляторов, в том числе обеспечивающих ускоренную зарядку, описано в [49].

4.6. Зарядка аккумуляторов от бортсети автомобиля

Портативные радиостанции достаточно часто используются в полевых условиях, когда нет доступа к электросети переменного тока. В этом случае применять описанные выше зарядные устройства невозможно. Автомобильная бортсеть имеет напряжение 12...14 В, поэтому напрямую ее можно использовать для зарядки отдельных элементов или батарей аккумуляторов с напряжением в заряженном состоянии 8...10 В. Простейшее зарядное устройство с питанием от бортсети автомобиля изображено на рис. 4.7.

Как видно из рисунка, ток зарядки аккумуляторов ограничивается автомобильными лампами накаливания. При использовании ламп мощностью 1 Вт ток зарядки составляет около 100 мА. Для обеспечения зарядного тока другой величины требуется применить лампы с мощностью, определяемой по формуле:

Р=12(В)*Iзар(А)

Лампы накаливания обеспечивают стабилизацию зарядного тока. При зарядке аккумулятора током, соответствующим 1/10 его емкости, время заряда составляет 12...14 часов. Для автоматического отключения после окончания заряда можно использовать таймер, схема которого приведена на рис. 4.3. Все элементы схемы остаются без изменений за исключением реле, которое должно надежно срабатывать от напряжения 12В.

Рис. 4.8

Во многих портативных радиостанциях предусмотрено напряжение питания 13,8 В, которое обеспечивается аккумуляторной батареей из 10 никель-кадмиевых элементов. Напряжение такой батареи при полной заряде составляет 14...15 В, поэтому зарядить ее непосредственно от бортсети автомобиля невозможно. Преобразователь напряжения, схема которого изображена на рис. 4.8, позволяет получить напряжение около 20 В при питании от автомобильного аккумулятора напряжением 12 В.

На элементах микросхемы К561ЛА7 DD1.3 и DD1.4 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой около 1 кГц. Элементы DD1.1 и DD1.2 включены параллельно и образуют усилитель выходного тока генератора. Транзисторы VT1 и VT2 дополнительно усиливают выходной ток. На диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1, С2 собран выпрямитель с удвоением выходного напряжения. С помощью этого преобразователя напряжения можно обеспечить питание от автомобильной бортсети описанных выше зарядных устройств.

5.1. Фильтры для устранения помех телевидению

При эксплуатации Си-Би радиостанций иногда возникают помехи приему телевизионных и радиовещательных передач. Помехи по своему характеру бывают самыми разнообразными и причиной их бывает как наличие побочных излучений передатчика, так и наличие внеполосных каналов приема у телевизоров и вещательных радиоприемников. Си-Би передатчик, имеющий технические параметры, соответствующие установленным нормам, обычно не создает помех телевизорам в зоне уверенного приема телепередач. Тем не менее каждый пользователь Си-Би станции перед началом эксплуатации должен убедиться, что его аппаратура не создает помех. Для этого используется собственный телевизор и вещательный радиоприемник. Если помехи имеют место, то следует принять все меры к их устранению. В общем случае основным методом устранения помех является метод экспериментального подбора наиболее эффективных средств борьбы с помехами. Это обусловлено тем, что причины помех и их проявления бывают самыми разнообразными и зависят от конкретных условий.

Канал изображения телевизора более чувствителен к помехам, чем канал звукового сопровождения и каналы ЧМ вещания. Это обусловлено тем, что канал изображения имеет значительно более широкую полосу частот и работает с амплитудной модуляцией, обеспечивающей меньшую помехозащищенность по сравнению с частотной модуляцией, используемой в канале звукового сопровождения и в ЧМ вещании.

Полное пропадание изображения или звука происходит в том случае, когда уровень помехи превышает уровень полезного сигнала или когда входные каскады телевизора перегружены основным сигналом передатчика. Обычно помеха проявляется в изменении контрастности изображения, в появлении на изображении сетки, вертикальных или наклонных полос, а также в искажения цвета. Изменение контрастности изображения связано с недостаточной избирательностью и перегрузкой входных каскадов телевизионного приемника. Полосы на экране телевизора являются следствием биений между несущими телевизионного сигнала и гармониками сигнала передатчика.

Таким образом, помехи телевидению связаны с двумя основными причинами: гармониками основного сигнала передатчика, попадающими в пределы полосы частот телевизионного канала, и с недостаточной избирательностью телевизионного приемника. В первом случае борьба с помехами осуществляется на радиостанции, во втором случае — в месте установки телевизора. Гармоники основного сигнала передатчика являются наиболее распространенной помехой, так как их частоты совпадают с частотами некоторых телевизионных каналов. В следующей таблице приведены частоты гармоник Си-Би передатчика, а также частоты телевизионных каналов и вещательного УКВ диапазона.

Как видно из таблицы, наибольшую опасность представляют вторая и третья гармоники сигнала Си-Би передатчика. Эффективно подавить гармоники можно включив на выходе передатчика фильтр низких частот. Такой фильтр должен без существенного затухания пропускать сигнал с частотой Си-Би передатчика и ослаблять сигналы более высоких частот. Схема фильтра изображена на рис. 5.1.

Катушки намотаны проводом диаметром 1,0 мм на оправке диаметром 10 мм; шаг намотки около 3 мм. Катушки L1 и L5 имеют 4 витка, L2 и 14 — 8 витков, L3 — 9 витков. Настраивают фильтр с помощью измерителя частотных характеристик или с помощью генератора стандартных сигналов.

При этом к выходу и входу фильтра необходимо подключить сопротивления по 50 Ом. Частота среза фильтра должна быть около 36 МГц. Настройку производят путем сжатия и растяжения витков катушек. Корпус фильтра может быть металлическим или спаянным из фольгированного стеклотекстолита. Детали монтируют навесным способом, а "земляные" выводы припаивают непосредственно к корпусу. Если нет приборов, можно собрать более простой фильтр, схема которого приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2

Катушки L1, L2 намотаны проводом диаметром 1,0 мм на оправке диаметром 10 мм; шаг намотки около 3 мм и имеют по 8 витков. Настройка осуществляется сжатием и растяжением витков по минимуму помех на экране телевизора. При наличии КСВ-метра полезно проверить согласование фильтра по входному и выходному сопротивлениям. Для этого на выход фильтра (выходом может быть любой из разъемов, так как фильтр симметричный) подключают безиндукционный резистор мощностью не менее 2 Вт и сопротивлением 50 Ом, а ко входу радиостанцию с КСВ-метром. Если КСВ значительно отличается от 1, то следует несколько изменить величины конденсаторов и повторить настройку. Конструкция корпуса аналогична конструкции предыдущего фильтра.

Если гармоники основного сигнала создают помеху только на одном телевизионном канале, то для подавления гармоники можно использовать, четвертьволновый отрезок коаксиального кабеля, разомкнули на конце и подключенный к выходу передатчика через тройник.). Подбор длины кабеля производят по минимуму помехи на экране телевизора. При применении стандартного кабеля с коэффициентом укорочения 0,66 ориентировочные значения длины четвертьволновых отрезков коаксиального кабеля, обеспечивающие подавление соответствующих гармоник, составляют:

Фильтр нижних частот, включенный на выходе передатчика, не устраняет генерацию и излучение гармоник, возникающих за счет нелинейных характеристик элементов антенно-фидерной системы. Часто при окислении проводов фидерной линии и отдельных трубок вибраторов в местах соединения, а также при пробое изоляторов, появляются контакты, сопротивление которых изменяется в зависимости от проходящего по ним тока. В результате искажается форма высокочастотного сигнала и возникают гармоники основного сигнала передатчика. Опасны также окислившиеся контакты в проводниках, находящихся в непосредственной близости от антенны, поскольку в таких проводниках могут наводиться значительные токи и возникать гармоники основного сигнала. Борьба с помехами такого рода сводится к обеспечению надежных контактов в токопроводящих цепях антенно-фидерного тракта, к защите контактов от окисления, к очистке изоляторов от загрязнений для уменьшения токов утечки и возможности электрического пробоя. По этой же причине размещать антенну следует на максимально возможном расстоянии от посторонних проводников.

Частота первой гармоники сигнала Си-Би передатчика находится вне полосы пропускания телевизионного приемника, однако основная селекция сигнала производится на промежуточной частоте и входные каскады телевизора оказываются менее защищенными от сигналов, находящихся вне полосы пропускания. Поэтому мощный сигнал от расположенного неподалеку передатчика может изменять режим работы входных каскадов и нарушать работу телевизора.

Подключение телевизионной антенны ко входу телевизора через фильтр высоких частот, пропускающий сигналы с частотами первого и более высокочастотных телевизионных каналов, позволяет уменьшить влияние на телевизор основного сигнала передатчика. На рис. 5.3. показана схема простого фильтра верхних частот.

Рис. 5.3

Фильтр монтируют в небольшой коробочке, спаянной из фольгированного стеклотекстолита или другого подходящего материала. Коробка разделяется экраном на две части для размещения катушек. Каждая катушка намотана медным проводом диаметром 1,0 мм, диаметр катушки 6 мм, длина намотки 10 мм, количество витков — 6. Подключение фильтра осуществляется с помощью стандартных телевизионных высокочастотных разъемов.

В некоторых случаях причиной помех телевидению является недостаточная высокочастотная развязка проводов питания. Высокочастотный сигнал передатчика, попадая в питающую сеть, поступает по проводам этой сети к телевизорам и радиоприемникам, включенным в нее, а также излучается в пространство. Для высокочастотной развязки сети питания можно использовать сетевые фильтры, применяемые для питания компьютеров. В некоторых случаях для обеспечения развязки достаточно несколько раз продеть провод питания передатчика через ферритовое кольцо большого диаметра с магнитной проницаемостью 400...2000.

В литературе [50] приведена компьютерная программа, а в [12] номограмма для расчета катушек индуктивности, применяемых в различных фильтрах.

В заключение необходимо отметить немаловажные особенности отношений между владельцем Си-Би станции и телезрителями, жалующимися на помехи. В любом случае следует выслушать жалобу. Никогда не следует категорически отрицать всякую возможность помехи от радиостанции. Необходимо учитывать, что владелец Си-Би часто обладает гораздо большими знаниями в области радиосвязи, чем владелец телевизора. Следует проявить заинтересованность в выявлении причин и устранении помехи.. Необходимо также проинформировать владельца телевизора, что использование Си-Би станции законно и осуществляется на основании лицензии Госсвязьнадзора. Установление нормальных взаимоотношений позволит ускорить устранение помехи и добиться электромагнитной совместимости радиоустройств и мирного сосуществования их владельцев. Не исключено, что помеха возникает вследствие несовершенства телевизора и ее придется устранять с разрешения владельца в самом телевизоре. Дополнительные сведения о борьбе с помехами телевидению можно найти в литературе [2, 4, 12 — 15].

5.10. Биппер

При работе в сложной помеховой обстановке иногда бывает трудно определить момент, когда корреспондент переходит из режима "передача" в режим "прием". Для обозначения этого момента применяются устройства, подающие в конце сеанса передачи короткий тональный сигнал. По характеру звучания эти устройства получили название "бипперов". Схема несложного биппера изображена на рис: 5.18.

Устройство собрано на одной микросхеме К561ЛА7. На элементе DD1.1 микросхемы собран каскад задержки переключения режима "прием-передача". С выхода 3 этого элемента сигнал поступает на транзисторный каскад, нагрузкой которого является реле К1. Контакты этого реле подключаются вместо отключенного переключателя тангенты. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран генератор короткого тонального сигнала. Длительность тонального сигнала регулируется подбором конденсаторов С1 и С3, высота тона регулируется подбором конденсатора С2. Конденсаторы С1 и СЗ должны иметь одинаковую емкость. Сигнал с выхода тонального генератора через резистор R3 поступает на микрофонный вход трансивера. Биппер собран на небольшой печатной плате, которая размещена в тангенте. Для питания схемы используется незадействованный провод в микрофонном кабеле и источник питания трансивера. Переключатель тангенты используется для управления биппером, а контакты реле К1 управляют переключением режима "прием-передача".

5.11. Формирователь буквы "К"

В некоторых случаях сигнал "конец передачи" представляет собой не просто тональный сигнал, а телеграфный код буквы "К" или "R". Схема простого формирователя буквы "К" приведена на рис. 5.19. Формирователь собран на двух микросхемах 561 серии, что обеспечивает минимальное потребление и позволяет непосредственно использовать источник питания трансивера. Схема работает следующим образом. При положении переключателя тангенты в режиме RX на входы 8 и 9 микросхемы DD1.3 подано напряжение логической "1" и на выходе этого элемента устанавливается напряжение логического "0". При этом транзистор VT1 закрыт и ток через обмотку реле К1 не протекает. Контакты реле 3 и 5 замкнуты и трансивер работает в режиме приема.

Через резистор R4 на вход 12 элемента DD1.4 подается напряжение логического "0" и генератор тактовых импульсов, собранный на этом элементе, блокируется. При переключении тангенты в режиме ТХ на вход 8 элемента DD1.3 подано напряжение логического "0" и на выходе этого элемента устанавливается напряжение логической "1". При этом транзистор VT1 открывается, срабатывает реле и замыкаются контакты 3 и 4, что приводит к переключению трансивера в режим передачи. Напряжение логического "0" через диод VD3 поступает на вход 12 элемента DD1.4 и продолжает блокировать генератор тактовых импульсов. После отпускания переключателя тангенты напряжение на контакте 8 элемента DD1.3 повышается постепенно за счет разряда конденсатора С2 через резистор R1. При этом транзистор VT1 открыт, контакты реле 3 и 4 замкнуты и трансивер продолжает работать в режиме передачи. Напряжение логической "1" через резистор R4 подается на вход 12 элемента DD1.4 и генератор начинает вырабатывать тактовые импульсы. Эти импульсы поступают на вход счетчика-распределителя (контакт 13 микросхемы DD2). Первый тактовый импульс приводит к установлению на выходе 3 счетчика-распределителя напряжения логического "0", которое поступает на вход 9 элемента DD1.3. Этот сигнал обеспечивает работу трансивера в режиме передачи до окончания формирования буквы "К". Последующие импульсы тактового генератора приводят к последовательному появлению напряжения логической "1" на выходах счетчика-распределителя.

Рис. 5.19

С помощью диодов VD4 — VD10 выходные сигналы объединяются для формирования "точек", "тире" и пауз, соответствующих телеграфному коду буквы "К". Естественно, можно сформировать телеграфные коды, соответствующие и другим буквам алфавита. Для формирования буквы "R" диоды нужно подключить к выводам 11, 6, 5,1 и 7. Появление на выходе 3 счетчика-распределителя напряжения логической "1" переключает элемент DD1.3, блокирует генератор тактовых импульсов и переключает трансивер в режим приема. На элементе DD1.1 собран генератор сигнала звуковой частоты. Через делитель на резисторах R9 — R11 этот сигнал поступает на микрофонный вход трансивера. Цепь R6C4 обеспечивает начальную установку счетчика-распределителя при включении питания. Конденсаторы С2 и С6 обеспечивают подавление импульсных помех. Настройка устройства сводится к подбору конденсатора С5 и резистора R8 для установки желаемого тона звукового сигнала. Подбором СЗ и R5 устанавливается желаемая длительность

звучания сигнала. Если устройство формирует более одной буквы "К", то следует уменьшить величину резистора R2.

5.12. Многотональный "биппер"

Путем добавления в предыдущую схему управляемого генератора звукового сигнала можно изготовить 9-ти тональный "биппер". Схема такого устройства приведена на рис. 5.20.

Рис. 5.20

Работа данного устройства не отличается от работы описанного выше. В схему только добавлен генератор сигналов звуковых частот, управляемый напряжением. Этот генератор реализован на микросхеме DD3. При настройке необходимо подобрать величины резисторов R7 — R15 для получения желаемой музыкальной фразы.

5.13. Телефонная трубка

В условиях повышенного уровня шума и когда нежелательно прослушивание сообщений вашего корреспондента, к трансиверу целесообразно подключить микротелефонную трубку с кнопкой переключения "прием-передача". Схема такой трубки, в которой используются динамические микрофон и телефон, приведена на рис. 5.21.

Рис. 5.21

Приведенная схема рассчитана на использование с трансиверами, у которых на разъем для подключения тангенты выведен сигнал усилителя низкой частоты приемника. При использовании электретного микрофона усилитель на транзисторе VT1 не требуется.

5.2. Прием SSB сигналов

Однополосная модуляция имеет значительные преимущества перед частотной и амплитудной модуляциями. Однако в настоящее время большинство Си-Би трансиверов не предназначены для работы в режиме однополосной модуляции (SSB). При наличии в трансивере режима амплитудной модуляции можно с помощью несложной доработки получить возможность принимать SSB сигналы DX станций.

Для приема SSB сигналов необходимо использовать дополнительный гетеродин. Он предназначен для восстановления подавленной при передаче несущей и должен вырабатывать сигнал с частотой, равной второй промежуточной частоте (обычно это 455 кГц в импортных аппаратах и 465 кГц в отечественных). Гетеродин должен обеспечивать возможность подстройки частоты в небольших пределах и стабильность частоты не хуже 100 Гц за время сеанса связи. Сигнал гетеродина подается на первый каскад усилителя второй ПЧ. Уровень сигнала подбирают экспериментально. Для предварительных экспериментов в качестве

гетеродина можно использовать генератор стандартных сигналов. В генераторе стандартных сигналов устанавливают частоту 455 кГц, уровень сигнала около 100 мВ и выключают модуляцию. К выходу генератора подключают изолированный провод. Второй конец этого провода изолируют и вводят внутрь корпуса трансивера. В качестве вводного отверстия можно использовать гнездо для подключения внешнего динамика. Провод нужно проложить до фильтра второй ПЧ и закрепить каплей клея около него. При прокладке провода следует стремиться к максимальному расстоянию от него до неэкранированных высокочастотных контуров.

При прослушивании AM станции будет слышен тональный сигнал "биений" несущей частоты и сигнала генератора стандартных сигналов. Подстройкой генератора необходимо установить нулевую частоту "биений". При прослушивании SSB станций подстройкой генератора устанавливается естественная высота голоса корреспондента. При необходимости сигнал гетеродина можно подать через емкость 10...100 пФ на базу транзистора первого каскада усиления второй ПЧ. В трансивере ALAN 100 plus конденсатор подключается к базе транзистора Q4. Для постоянного прослушивания SSB станций можно изготовить отдельный гетеродин. Одна из возможных схем гетеродина для приема SSB сигналов приведена на рис. 5.4.

Схема монтируется на небольшой печатной плате и устанавливается внутри подходящего корпуса. Выключатель питания и потенциометр подстройки выводятся наружу. В качестве индуктивности L1 используется контур ПЧ с ферритовым подстроечным сердечником от портативных приемников. Настройка частоты гетеродина осуществляется подстроечным сердечником катушки L1 при среднем положении потенциометра подстройки по частотомеру или по работающим AM или SSB станциям. При прослушивании AM станции будет слышен тональный сигнал "биений" несущей частоты и сигнала гетеродина. Подстроечным сердечником катушки L1 необходимо установить нулевую частоту "биений". При прослушивании SSB станций подстроечным сердечником устанавливается естественная высота голоса корреспондента. При дальнейшей работе подстройка частоты производится потенциометром R2. В качестве емкости, управляемой напряжением, используется стабилитрон VD1.

В качестве частотозадающего элемента гетеродина можно использовать пьезокерамический фильтр на частоту 465 или 455 кГц. Схема такого гетеродина приведена на рис. 5.5.

Вместо указанной на схеме микросхемы можно использовать любые инвертирующие элементы микросхем 561 и 564 серий. С вывода 11 микросхемы можно получить сигнал прямоугольной формы с амплитудой около 12 В, а с конденсатора С2 — синусоидальный сигнал с амплитудой около 1 В. Подстройка частоты производится конденсатором переменной емкости.

Необходимо отметить, что в каждом канале могут одновременно работать две SSB станции: одна с использованием верхней боковой полосы (USB) и одна с использованием нижней боковой полосы (LSB). Описанная доработка не позволяет разделить верхнюю и нижнюю боковые полосы, поэтому возможно одновременное прослушивание двух станций. В режиме однополосной модуляции взаимные помехи радиостанций значительно меньше, чем в режиме частотной и амплитудной модуляции, поэтому удается принимать своего корреспондента даже при одновременной работе в канале нескольких станций.

5.3. S-метр

Сила принимаемого сигнала оценивается в баллах по специальной шкале. При оценке "на слух" используется девятибальная шкала со следующими значениями:

1 — очень слабые сигналы, прием невозможен;

2 — очень слабые сигналы, прием практически невозможен;

3 — очень слабые сигналы, прием с большим напряжением;

4.— слабые сигналы, прием с напряжением;

5 — удовлетворительные сигналы, прием почти без напряжения;

6 — хорошие сигналы, прием без напряжения;

7 — умеренно громкие сигналы;

8 — громкие сигналы;

9 — очень громкие сигналы.

В современных Си-Би приемниках применяются достаточно совершенные системы автоматической регулировки усиления (АРУ), поэтому уровень сигнала на выходе приемника изменяется слабо. Отличие между сильным и слабым сигналом состоит в степени подавления шумов. Чем сильнее сигнал, тем менее заметны шумы и наоборот.

Можно отметить, что оценка "на слух" достаточно субъективна, поэтому большинство современных трансиверов имеют цифровые или стрелочные S-метры. Радиолюбительский союз выработал рекомендации по градуировке S-метров. Этих рекомендаций целесообразно придерживаться для верной оценки сигнала. Эти рекомендации состоят в следующем:

1. На коротковолновых диапазонах (30 МГц и ниже) значению S-9 шкалы S-метра соответствует уровень несущей на входе приемника — 73 дБм (дБм — децибелы относительно уровня 1 мВт), то есть 50 мкВ при входном сопротивлении приемника 50 Ом.

2. Одна единица шкалы S соответствует разнице в уровнях сигнала 6 дБ (то есть в 2 раза по напряжению).

3. Для режима SSB измерительная система S-метра должна быть основана на квазипиковом выпрямлении сигнала с временем установления 10 мс и временем спада 500 мс.

В устаревших и дешевых моделях Си-Би аппаратуры S-метры отсутствуют. Для таких трансиверов можно использовать внешний S-метр, схема которого приведена на рис. 5.6.

Подключается S-метр к выходу AM детектора. В трансивере "ALAN 100 plus" это точка соединения диода D2 и конденсатора С25 (обозначения элементов на прилагаемой к трансиверу схеме). Для устранения влияния соединительного провода резистор R1 устанавливается непосредственно на печатной плате трансивера. Градуировку производят с помощью генератора стандартных сигналов. Трансивер включается на прием в любом из каналов. К антенному входу подключается выход ГСС. На ГСС устанавливается частота выбранного канала, режим немодулированного сигнала с выходным уровнем, соответствующим силе сигнала 9+40 дБ и резистором R2 стрелка устанавливается на крайнее правое деление. Дальнейшая градуировка производится в соответствии с таблицей:

Для каждой величины входного напряжения делают отметку на шкале.

Для каждой величины входного напряжения В трансиверах, не имеющих режима амплитудной модуляции, сложнее найти точку подключения S-метра. Одно из возможных решений — введение в ЧМ радиостанцию AM тракта, как это сделано, например, в [22]. При этом появляется возможность приема AM станций и организации связи (хотя и с пониженным качеством) между AM и ЧМ станциями. В этом случае ЧМ станция ведет передачу в режиме ЧМ, а принимает в режиме AM. AM станция передает и принимает в режиме AM, но прием ведется с расстройкой 5 кГц относительно частоты работы ЧМ станции.

Оценить силу сигнала можно также по положению ручки шумоподавителя в момент пропадания сигнала. Если снабдить ручку шумоподавителя шкалой и проградуировать как было указано выше, то получим простейший S-метр.

5.4. Устройство для калибровки S-метров

При отсутствии генератора стандартных сигналов для калибровки S-метров можно воспользоваться калибратором, схема которого приведена на рис. 5.7.

Рис. 5.7

Как видно из схемы, калибратор представляет собой генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых стабилизирована кварцем. При использовании кварца на частоту 1000 кГц в Си-Би диапазон попадает 27-я гармоника (частота 27 МГц, 4 канал сетки С "российского" стандарта). Уровень 27-й гармоники значительно меньше уровня сигнала основной частоты. Это позволяет для получения необходимого уровня выходного сигнала использовать простой делитель на резисторах R3 и R4. Питание калибратора осуществляется от блока питания трансивера через стабилизатор на стабилитроне VD1. Конденсатор С2 позволяет подстроить частоту генерации. Перед использованием калибратора проводится измерение уровня его сигнала на частоте 27 МГц. Для этого собирается схема рис. 5.8. Трансивер настраивают на 4-й канал сетки С "российского" стандарта и с помощью переменного аттенюатора стрелку S-метра устанавливаются в средней части шкалы (например, на деление, соответствующее силе сигнала S8). Далее вместо калибратора подключается генератор стандартных сигналов, настроенный на частоту 27 МГц. Точная настройка частоты генератора производится по максимальным показаниям S-метра. Затем уровень сигнала генератора изменяется так, чтобы стрелка S-метра установилась на той же отметке, что и при подключении калибратора (при этом затухание аттенюатора изменять нельзя). Очевидно, что в этом случае уровни сигнала генератора и калибратора равны. Для удобства использования подбором резистора R3 можно установить выходной сигнал калибратора так, чтобы он точно соответствовал показанию S-метра S 9+20 (что соответствует -53 дБм, 500 мкВ).

Для проведения калибровки S-метра приемника собирается схема рис. 5.8.

Рис. 5.8

С помощью переменного аттенюатора устанавливается ослабление сигнала 20 дБ. В этом случае на вход приемника поступает сигнал -73 дБм, 50 мкВ и S-метр должен показывать силу сигнала S-9. Если показания отличаются, то показания S-метра следует откорректировать. Для этого в схемах трансиверов обычно предусмотрены специальные подстроечные резисторы. В случае использования самодельного стрелочного S-метра, схема которого приведена на рис. 5.6, подстройка производится резистором R2. Далее увеличивают ослабление аттенюатора каждый раз на 6 дБ и отмечают положения стрелки соответствующее силе сигнала 8 баллов, 7 баллов и так далее. В последнюю очередь устанавливают .ослабления 10 дБ и 0 дБ и отмечают положения стрелки, соответствующие силе сигнала S 9+10 и S 9+20. Следует отметить, что не во всех трансиверах шкала S-метра соответствует приведенной выше таблице и добиться соответствия показаний S-метра и принятой шкалы оценки силы сигналов не всегда удается.

С помощью калибратора можно проверить и избирательность приемника трансивера. Для этого на трансивере устанавливается 5-й канал (при этом настройка приемника оказывается на 10 КГц выше частоты сигнала калибратора) и фиксируются показания S-метра. По полученным результатам производится вычисление ослабления сигнала соседнего канала. Если на выходе калибратора сигнал имеет уровень S 9+20, а S-метр показал 2 балла, то в соответствии с приведенной таблицей ослабление составит 115 дБм-53 дБм=62 дБ.

5.5. Генератор шума

Так как с помощью описанного выше устройства S-метр калибруется только в одном канале, то желательно проверить неравномерность чувствительности трансивера по всем каналам и сеткам. Простейшим устройством, позволяющим провести сравнение чувствительности на различных каналах, является широкополосный генератор шума. В пределах Си-Би диапазона уровень его выходного сигнала меняется незначительно. Схема генератора приведена на рис. 5.9.

Рис. 5.9

В качестве источника шума используется стабилитрон VD1 типа КС156. С помощью резистора R1 устанавливается такой ток через стабилитрон, при котором шумовой сигнал на выходе устройства максимальный. Уровень шума сильно зависит от конкретного экземпляра стабилитрона и обычно соответствует силе сигнала S4 — S6. Генератор шума позволяет проверить равномерность чувствительности по диапазону настройки и при необходимости подстроить контура для достижения максимальной чувствительности.

5.6. Устройство тонального вызова

Часто бывает необходимо послать вызов конкретному абоненту. Для этого обычно договариваются заранее о рабочем канале и включают радиостанцию в режим приема. Однако основной принцип связи в Си-Би диапазоне — это доступность всех разрешенных каналов каждому абоненту и на выбранном вами канале могут работать и другие абоненты, переговоры которых вам придется прослушивать, чтобы не пропустить свой вызов. Это не все

гда удобно и предпочтительнее иметь возможность принимать только предназначенный конкретно вам вызов. Для этого промышленность выпускает устройства селективного вызова. Однако такие устройства достаточно сложны и дороги, поэтому в некоторых случаях могут оказаться полезными более простые самодельные вызывные устройства. В литературе [16] описано устройство тонального вызова. В тангенте размещается плата, на которой смонтированы генератор звуковой частоты, батарея питания и кнопка включения. Подача тонального вызова осуществляется одновременным нажатием на эту кнопку и клавишу "передача". Даже такое простое устройство позволяет быстрее привлечь внимание вызываемого корреспондента и повысить оперативность связи. Если в вашей радиостанции используется электретный микрофон, то можно сделать вызывное устройство без дополнительного источника питания. Это возможно благодаря тому, что на электретный микрофон подается напряжение питания 2...4 В. Схема устройства приведена на рис. 5.10.

Рис. 5.10

Устройство представляет собой мультивибратор на двух транзисторах. Нагрузочные резисторы в коллекторах транзистора должны быть разной величины, как указано на схеме. Это необходимо для того, чтобы потребление тока мультивибратором и, следовательно, сигнал в микрофонной цепи имели вид импульсов с частотой около 1000 Гц. При желании можно установить и другую частоту, подобрав емкости конденсаторов С1, С2. Устройство монтируется на небольшой печатной плате и устанавливается внутри тангенты.

Подача тонального вызова осуществляется при одновременном нажатии на кнопку SA1 и клавишу "передача". При знании телеграфной азбуки с помощью этого вызывного устройства можно передать небольшое сообщение или аварийный сигнал "S0S" (три коротких сигнала, три длинных, три коротких и пауза). Тональный сигнал даже слабо слышимой радиостанции скорее привлечет внимание, чем голос.

В некоторых моделях радиостанций, например в "ALAN 100 plus", в тангенту выведен выход усилителя низкой частоты. В этом спучае подачу тонального вызова можно осуществить очень просто. Для этого выход УНЧ и микрофонный вход соединяются через конденсатор емкостью 0,01...0,1 мкФ. Соединение производится через контакты дополнительной кнопки, установленной в тангенте. Подача тонального вызова осуществляется при одновременном нажатии на кнопку и клавишу "передача". Конденсатор обеспечивает самовозбуждение микрофонного усилителя на звуковой частоте.

Этот метод можно рекомендовать только для режима FM, так как в режиме амплитудной модуляции на выходе модуляционного трансформатора появляется слишком большое напряжение, которое может привести к пробою транзистора в оконечном усилителе передатчика.

Сигнал вызова можно сделать более узнаваемым и оригинальным, если однотональный или двухтональный сигнал заменить музыкальной мелодией. Различные фирмы предлагают микрофоны, позволяющие синтезировать музыкальные мелодии, однако достаточно просто для этой цели доработать уже имеющийся микрофон с помощью широко распространенных отечественных микросхем. Микросхемы УМС 7 и УМС 8 представляют собой устройства, синтезирующие музыкальный сигнал. Схема включения приведена на рис. 5.11.

Устройство синтезатора предназначено как для полного воспроизведения запрограммированных мелодий, так и для их коротких фрагментов. Для воспроизведения коротких фрагментов на вывод 13 необходимо подать +Uпит на время от 0,1 мс до 60 мс. Этот импульс можно сформировать RC цепочкой. При включении вывода 13 на плюс питания мелодия синтезируется постоянно. В большинстве микросхем записано 2 мелодии. Выбор мелодии может осуществляться подачей "земли" или +Uпит на вывод 4 микросхемы. Более подробно с работой микросхемы можно Ознакомиться в [40]. Питание микросхем осуществляется за счет напряжения, подаваемого на электретный микрофон. Если это напряжение составляет 1,5...2,0 В, то применить следует микросхему УМС 8, а если 2,0...3,5 В, то УМС 7. С помощью резистора R1 можно регулировать громкости мелодии. Увеличение сопротивления приводит к снижению уровня громкости. Монтаж выполняется навесным способом на выводах микросхемы. Корпус микросхемы приклеивается к плате тангенты. Как и в предыдущих схемах, в тангенте устанавливается дополнительная кнопка.

Рис. 5.11

Если в вашей радиостанции используется микрофон без питающего напряжения, то для питания можно использовать подходящий по габаритам гальванический элемент на напряжение 1,5...3,0 В, а схему включения УМС 07 или УМС 08 изменить следующим образом. Вместо резистора R1 включить подстроечный резистор того же номинала и подключить средний вывод через конденсатор емкостью 0,1 мкФ к микрофонному входу трансивера. С помощью подстроечного резистора устанавливается требуемый уровень сигнала на микрофонном входе.

5.7. Устройство селективного вызова

Если количество вызываемых абонентов не превышает 16, то наиболее просто реализовать селективный вызов с помощью двухчастотных тональных посылок. Функциональная схема устройства представлена на рис. 5.12.

Рис. 5.12

Устройство состоит из двух блоков. Первый блок представляет собой генератор вызывного сигнала. Для исключения вмешательства в электронную схему станции тональный вызывной сигнал передается из вызывного блока в станцию акустическим

способом. Для этого вызывное устройство прикладывается к микрофону и одновременно нажимаются тангента передача и кнопка вызова. Таким образом с передатчика на приемник передается двухчастотный тональный сигнал с одной из 16 комбинаций пар частот. Эти частоты являются стандартными для тонального набора телефонного номера (DTMF).

Значения частот приведены в таблице.

В качестве генератора вызывного сигнала используется стандартное устройство для дистанционного управления телефонными автоответчиками. Длительность посылки вызывного сигнала не менее 1 секунды. Такая длительность выбрана для исключения срабатывания приемника вызова от случайных сигналов, соответствующих вызывной частоте. При необходимости генератор вызывного сигнала можно изготовить и самостоятельно, воспользовавшись схемой рис. 5.13.

В этом случае целесообразно встроить генератор DTMF сигнала в корпус микрофона и использовать для питания микросхемы генератора напряжение, подаваемое на электретный микрофон. С помощью резистора R1 можно регулировать громкость сигнала. Увеличение сопротивлениия приводит к снижению уровня громко-

Рис. 5.13

сти. Монтаж схемы, как и в случае генератора тонального вызова, выполняется на плате тангенты навесным способом. Если все же предпочтительнее не вмешиваться в конструкцию трансивера, то

генератор можно собрать в отдельном корпусе, а для обеспечения акустической связи резистор R1 заменить пьезоэлектрическим излучателем.

Рис. 5.14

Приемник вызывного сигнала смонтирован во втором блоке и подключается к приемопередатчику через гнездо для подключения внешнего громкоговорителя. Для упрощения схемы количество распознаваемых вызывных сигналов ограничено до 8. Принципиальная схема устройства представлена на рис. 5.14.

Основным элементом устройства является микросхема DA1 типа MT8870D фирмы "MITEL". (Микросхема приобретена в фирме Телесофт, г. Москва, ул. Авиамоторная, д. 8 а, тел. 361-10-39). На вход микросхемы через цепь R3C1 поступает двухчастотный

сигнал. При декодировании соответствующего сигнала на выходе микросхемы появляется четырехразрядный двоичный код. Соответствие между двухчастотными тональными сигналами и кодами на выходе микросхемы приведено в таблице. Цепь R5, R6, VD1, С2 обеспечивает задержку срабатывания устройства при воздействии кратковременных сигналов и помех.

С помощью дешифратора на микросхеме DD1 типа К564КП2 сигнал преобразовывается в позиционный код и через переключатель SW1 поступает на генератор звуковой частоты на микросхеме DD3. Переключатель SW1 предназначен для предварительной установки кода срабатывания вызывного устройства. При желании схему можно дополнительно упростить, если ограничиться дешифрацией одного вызывного сигнала. Для этого микросхема DD1 и переключатель SW1 исключаются, а вход 8 DD3 подключается к выводу 11 (Q1) микросхемы DA1. В этом случае сигнализация будет срабатывать при посылке двухчастотного сигнала, соответствующего цифрам 1, 3, 5 и так далее. Однако во многих случаях этого вполне достаточно, так как основная задача устройством будет выполнена — вас не будут отвлекать переговоры посторонних корреспондентов. После приема вызова переключатель SW2 переводится из положения "вызов" в положение "переговоры". В этом положении громкоговоритель SP1 подключается к выходу трансивера и можно устанавливать связь с вызывающим корреспондентом обычным способом. Настройка вызывного устройства сводится к установке резистором R2 напряжения двухтонального сигнала, соответствующего пределам чувствительности DA1 (от 15 до 450 мВ на выводе 2 DA1). Схема устройства собрана на макетной печатной плате и установлена в корпусе внешнего громкоговорителя. Питание схемы осуществляется от любого стабилизированного источника с напряжением +5 В.

5.8. Динамический микрофон

Управление радиостанцией обычно осуществляется с помощью тангенты, в которой расположены электретный микрофон и кнопка РТТ (переключатель "прием-передача"). Схема тангенты трансивера "Алан 100 plus" приведена на рис. 5.15.

Рис. 5.16

Управление радиостанцией с помощью тангенты не всегда бывает удобным, так как при этом оказывается занята рука. Для преодоления этого неудобства можно использовать управление с помощью ножной педали и голосовое управление. Управление педалью может использоваться на базовой станции, а управление голосом практически во всех случаях. Для управления с помощью педали можно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 5.16.

В качестве педали удобно использовать доработанный сетевой выключатель клавишного типа, а в качестве микрофона настольный динамический микрофон. Динамический микрофон обладает лучшими электроакустическими параметрами, однако его чувствительности обычно оказывается недостаточно для непосредственного подключения к Си-Би трансиверу. Для обеспечения необходимого уровня сигнала микрофон снабжен простейшим усилителем на транзисторе. Питание усилителя осуществляется от трансивера за счет напряжения, предназначенного для запитки электретного микрофона. Конденсатор С1 обеспечивает неравномерную частотную характеристику с подъемом уровня верхних частот речевого спектра. Вместо педали можно использовать и переключатель с фиксацией, который обычно устанавливается в корпусе настольного микрофона.

5.9. Устройство голосового управления (VOX)

Исследования специалистов показывают, что радиопереговоры во время движения отвлекают внимание водителя и не дают ему полностью сосредоточиться на дороге и влекут за собой ошибки в управлении автомобилем, которые могут привести к аварии. Для безопасности движения особенно важно, чтобы водитель всегда мог держать руль обеими руками. Для связи в автомобиле обычно используется один канал с заранее настроенной громкостью и уровнем срабатывания шумоподавителя, поэтому наиболее важным является обеспечение голосового управления режимом "прием-передача".

Рис. 5.17

Для голосового управления можно использовать дополнительное устройство, схема которого изображена на рис. 5.17.

На транзисторах VT1 — VT3 собран усилитель низкой частоты с непосредственной связью между каскадами. Стабильность работы усилителя обеспечивается за счет отрицательной обратной связи по постоянному току через резисторы R3, R6. Цепи С2, R1 и С4, R5 обеспечивают подъем высоких частот. С выхода УНЧ сигнал поступает на ключевой каскад на транзисторах VT4, VT5. Время срабатывания ключевой схемы должно быть возможно меньше, чтобы не пропадали первые звуки в слове, а время отключения должно быть достаточно большим, чтобы переключение происходило через 0,5... 1,0 секунды после окончания фразы. Время отключения регулируется резистором R11. Настройка устройства сводится к подбору величины резисторов R3, R6, при котором на коллекторе транзистора VT3 установится напряжение около 6 В. Уровень сигнала на выходе устройства регулируется резистором R8. Устройство предназначено для использования динамического микрофона. При использовании электретного микрофона необходимо предусмотреть подачу на микрофон напряжения около 3 В через резистор.

Параметры коаксиальных кабелей

Примечания.

Кабель типа RG-213 имеет защитную оболочку повышенной стойкости к разрушающему воздействию окружающей среды.

Кабели с внутренней изоляцией из сплошного полиэтилена имеют коэффициент укорочения 0,66.

Кабели с внутренней изоляцией из вспененного полиэтилена имеют коэффициент укорочения около 0,8 (изоляция из вспененного полиэтилена обеспечивает меньшее затухание).

Технические характеристики автомобильных Си-Би антенн

Все антенны имеют входное сопротивление 50 Ом. В графе "Тип" сокращения обозначают:

CIn — коллинеарная антенна с уменьшенными размерами;

Dbl — двойная антенна для грузовиков;

В графе "Мощность" указывается максимально допустимая подводимая к антенне мощность.

В графе "Усиление" указывается усиление относительно полуволнового диполя,

В графе "Полоса " указывается полоса частот, в пределах которой КСВ не превышает значения 2.0.

В графе "Отверстие" указывается диаметр отверстия для крепления антенны на крыше автомобиля.

В графе "Примечание" сокращения обозначают:

НК — согласующая катушка в основании антенны;

ЦК — согласующая катушка в центре антенны;

ВК — удлиняющая катушка в верхней части антенны;

РК — логарифмическая, распределенная по всей длине антенны катушка;

Н — предусмотрены устройства наклона и фиксации антенны;

М — предусмотрено магнитное основание;

П — поставляется вариант антенны с прозрачным корпусом;

Д — двойная антенна для грузовиков;

Технические характеристики базовых Си-Би антенн

Все антенны имеют входное сопротивление 50 Ом.

В графе "Мощность" указывается максимально допустимая подводимая к антенне мощность.

В графе "Усиление" указывается усиление относительно полуволнового диполя (дБд или изотропного излучателя дБи).

В графе "Полоса " указывается полоса частот, в пределах которой КСВ не превышает значения 2,0.

В графе "Примечание" сокращения обозначают:

МЗ — молниезащита (антенна заземляется по постоянному току). СЗ — защита от статического электричества. 8ПВ — количество противовесов — 8. БА — балконная антенна.