Модернизация радиостанции Р-159 для работы на любительских диапазонах 29, 50 МГц и СВ в режиме ЧМ
Модернизация радиостанции Р-159 для работы на любительских диапазонах 29, 50 МГц и СВ в режиме ЧМ
Журнальный вариант опубликован в Радиохобби №2 2006 с.36-41.
Радиостанция Р-159 обладает очень неплохими характеристиками приемного и передающего трактов. Имеет высокую стабильность синтезатора, сравнимую с лучшими западными трансиверами. Все это наводит на мысль о том, что ее можно использовать для радиолюбительских целей, но для этого необходимо сделать некоторые доработки. Встречались несколько вариантов документации на радиостанцию Р-159. В них разное обозначение одних и тех же деталей на принципиальных схемах. В статье дано обозначение деталей как в документации [1]. Радиостанция широкодиапазонная, ранцевая, переносная, ультракоротковолновая, приемопередающая, симплексная, телефонная и телеграфия с частотной модуляцией, с узкополосным телеграфированием, с тональным вызовом, а также с возможностью дистанционного управления в телефонном режиме – предназначается для ведения связи в радиосетях с однотипными радиостанциями. Установка частоты радиостанции с помощью переключателей и автоматическая настройка передатчика на антенну обеспечивают вхождение в связь в течение 20-30 с. Вхождение в радиосвязь производится без поиска, а ведение связи – без подстройки, на любой частоте диапазона. Радиостанция имеет диапазон частот от 30 до 75,999 МГц и позволяет устанавливать частоту через 1 кГц с помощью переключателей "МГц" и "кГц". Основные технические характеристики радиостанции: - диапазон рабочих частот: 30000 - 75999 кГц; Перечень сокращений: АСАУ – автоматическое согласующее антенное устройство; Краткое описание схемы радиостанции:Радиостанция собрана по трансиверной схеме. В блоке синтезатора частот использован принцип однокольцевой ФАПЧ. Установка частоты производится с помощью малогабаритных галетных переключателей, информация с которых преобразуется в коэффициент деления для ДПКД синтезатора. Тракт приема - супергетеродинный, с двумя преобразованиями частоты. Промежуточные частоты - 11500, 1500 кГц. Основная избирательность по соседнему каналу обеспечивается на первой ПЧ с помощью фильтра ФП2П-307 11,5 МГц 18 кГц. Шумоподавитель использует верхнюю часть спектра сигнала, полученного после ЧМ детектора. Особенность шумоподавителя этой станции в том, что он не полностью подавляет сигнал НЧ, для того, чтобы при дежурном приеме не пропустить сигналы слабых корреспондентов. Тракт передачи - с отдельным возбудителем, частота которого устанавливается по частоте синтезатора. Выходной каскад - двухтактный, работает в режиме класса С. В радиостанции применена система автоматического поддержания уровня выходной мощности. Для согласования с антенной используется автоматическое согласующее устройство (АСАУ), выполненное по схеме П-контура, с двумя переменными конденсаторами. Активизируется АСАУ нажатием одной кнопки, которую необходимо удерживать до завершения процесса настройки. Питание радиостанции осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 12 В, расположенной в специальном отсеке корпуса радиостанции. В качестве оконечного низкочастотного устройства применяется микротелефонная гарнитура, состоящая из микрофона ДЭМШ1А, микрофонного усилителя и головных телефонов или трубка с микрофоном порошкового типа МК-10 и телефонным капсюлем [1]. Общий вид радиостанции Р-159 со всеми переделками показан на рис.1.
Рис. 1. Фото радиостанции Р-159 Переделки сводятся к следующемуИзменение коэффициента деления ДПКД осуществляется с помощью устройства кодового (УК), которое управляется переключателями установки частоты S1…S5. Для расширения диапазона принимаемых частот, синтезатор частоты был доработан, что позволило нижний предел рабочих частот опустить до 25 МГц. Используется 6-е положение галетного переключателя S5.2. Для этого убирается перемычка между контактами 5 и 6. На S5.4 убираем перемычку c 11 на 12 контакт и 7 контакт соединяется с 12-м (рис.2).
Рис. 2 Расширение диапазона принимаемых частот В схему делителя ДПКД [1, приложение 4] добавлено реле РЭС49 три штуки и одно РЭС60. Схема переделок приведена на рис.2 (позиционные номера добавленных при модернизации деталей указаны со "штрихом"). Печатная плата делителя рабочих частот микросхема D9 (К564ИЕ15) [1, приложение 5] после переделок показана на рис.3.
Рис. 3. Печатная плата делителя рабочих частот микросхема D9 (К564ИЕ15) после переделок Микросхема 564ИЕ15 (D9) представляет собой программируемый счетчик-делитель с переменным коэффициентом деления. Установка коэффициента деления N в счетчике осуществляется согласно выражению N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5, где P1…P4 – варьируемые коэффициенты, называемые множителями тысяч, сотен, десятков и единиц; P5 – остаток; M – коэффициент, называемый модулем. Изменена схема на входы установки Р2 (выводы 7,8,9,10) и Р3 (выводы 15,16,17,18) микросхемы D9. Следует отметить, что коэффициент Р4 должен принимать значения только от 5 до 14. Поэтому, если при расчете коэффициента получается число Р4 меньше 5, то перед представлением его в двоичном коде необходимо осуществить заем 1 в старшем разряде, т.е. число Р3 уменьшить на 1, а к числу Р4 прибавить 10. У нас получились такие диапазоны: 25,000-28,999 МГц – при наборе на переключателях S5 – «2» и S4 – "5", "6", "7", "8"; 29,000-29,999 МГц – при наборе на переключателях S5 – «2» и S4 – «9» (вновь добавленное положение). Для обеспечения чувствительности приемника на частотах ниже 30 МГц понадобилось к контурам УВЧ на L2, L10 и L14 “подстегнуть” дополнительные конденсаторы С1’–С6’ с помощью реле К6' (РЭС60) и К7'-К10' (РЭС49). Схема показана на рис.4. Большая часть переделанных радиостанций не требовала установки дополнительных конденсаторов С3’, С4’, С5’. При этом отпадает необходимость в установке реле К7', К8', К9'. Внешний вид модернизированного УВЧ показан на рис.5.
Рис. 4. Схема повышения чувствительности
Рис.5 Внешний вид модернизированного УВЧ Дорабатывается генератор, предназначенный для получения сигнала раскачки усилителя мощности передатчика в диапазоне частот 30-75,999 МГц, для обеспечения его работы в диапазоне частот 25-75,999 МГц. Для этого необходимо распаять экран, отвинтить три винта, снять его. Получим доступ к контурам генератора, добавляем еще один контур - L’ и С1’ для диапазона 25-29,999 МГц (рис.6). В экране полезно сделать отверстия для подстройки сердечника катушки L’ и С1’. На галетном переключателе S5.3 удаляем перемычку с 5 на 6 контакт. Устанавливаем дополнительный подстроечный конденсатор С1’ (может отсутствовать если будет достаточно монтажной емкости). На S5.1 также убираем аналогичную перемычку с 11 на 12 контакт и устанавливаем дополнительную катушку L1’.
Рис. 6. Доработка генератора для получения сигнала раскачки УМ В блок синтезатора добавляется узел разноса частот (репитерный режим), показанный на рис.2. Для этого потребуется ввести реле К5’ типа РЭС-49 и установить малогабаритный галетный переключатель SA1’ “Репитер”, позволяющий вводить разнос частот 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 кГц. При необходимости можно добавить еще малогабаритные галетные переключатели позволяющие вводить разнос частот 1…9 кГц, 10…90 кГц или 1…9 МГц. Разнос частот 100 кГц используется при работе через репитеры на диапазонах 29 МГц и 50 МГц. На двухметровом диапазоне используется репитерный режим с разносом частот 600 кГц. Имеется возможность на любом диапазоне вводить любой разнос частот. Установленым галетным переключателем SA1’ “Репитер”, вот как раз и выбираем частоту передачи с определенным разносом относительно приемной частоты. Например на Харьковском репитере R3 частота передачи 145,675 МГц, т.е. принимаем на указанной частоте, передачу ведем на частоте 145,075 МГц, выбираем на дополнительно установленном переключателе SA1’ “Репитер” “0”, разнос частот составляет 600кГц, а остальное все получается автоматически, передача на 145,075, прием на 145,675 МГц. Наверное нагляднее пример с репитером RH1на 29,660 МГц, входная частота репитера 29,560 МГц, разнос частот составляет 100кГц. Набираем на переключателях установки частоты S1…S5 частоту 29,660 МГц (режим приема), затем на переключателе SA1’ “Репитер” набираем 5 и включаем тумблер SA2’, при переходе в режим передачи получаем частоту 29,560 МГц. А если переключателем SA1’ “Репитер” набрать например 8 и включить тумблер SA2’, то получим частоту передачи 29,860 МГц. Передача будет вестись на 200кГц выше приемной. На передней панели радиостанции устанавливаем тумблер SA2’, которым коммутируем вновь установленное реле К5’, включающее режим работы на одной частоте или с разносом. На светодиоде VD3’ выполнена индикация включения репитерного режима. Еще один выключатель SA3’ устанавливаем на задней панели, которым выключаем питание с оконечного каскада радиостанции Р-159 при работе с трансвертером. По такому же принципу, при необходимости, делаем «0» и «5». В этом есть необходимость для оперативной работы на СВ диапазоне, где в разных регионах сетки частот есть на «0» и «5». Радиостанция Р-159 после переделок используется для работы ЧМ на СВ диапазоне, 10 метровом, 6-метровом, и 2-метровом (с трансвертером) диапазонах. А также для контроля передатчиков радиоудлинителей (30,075-49,99 МГц) и как резервная - для связи со служебными радиостанциями (диапазоны 33-48,5 МГц и 57-57,5 МГц). Радиостанция может использоваться и как вспомогательный приемник для приема УКВ ЧМ вещания в диапазоне 65,8-74 МГц, а также для приема звукового сопровождения телевизионных каналов. Для удовлетворительного приема в схему введено расширение полосы по промежуточной частоте - параллельно кварцевому фильтру Z ФП2П-307 11,5 МГц (приложение 9, [1]) с помощью реле подключается конденсатор на 68 пФ. В отдельных типах радиостанций достаточно емкости 7,5 пФ. Радиостанцию следует дополнить трансвертерной приставкой на двухметровый диапазон с промежуточной частотой 28...30 МГц, например, выполненной по схеме UR5LAK [2]. В этом варианте радиостанцию можно использовать как резервную для связи со служебными радиостанциями в диапазоне 136-162 МГц. Для удобства работы в радиостанцию целесообразно ввести плавную регулировку шумоподавителя, а ручку «Уровень ШП» вынести на переднюю панель. Для этого подстроечный резистор R62 (22 кОм) из схемы усилителя промежуточной и низкой частоты (приложения 8 и 9, [1]) выпаян, а новый переменный резистор "Rушп" типа СП4-1 22 кОм установлен на переднюю панель (рис.1).
Рис. 7 Усилитель низкой частоты (УНЧ) Усилитель низкой частоты (УНЧ) используется готовый от радиостанции «Лен». Его схема с доработками изображена на рис.7. Разъем установлен 10 контактный (такой, как в блоке УНЧ радиостанции «Лен»). В схему добавлен потенциометр R8’ регулировки громкости. Узел R1’ и VD1’, уменьшающий щелчки при переходе с приема на передачу, находится в самой радиостанции Р-159 в блоке усилителя промежуточной и низкой частоты (рис.8).
Рис. 8 Усилитель промежуточной и низкой частоты Для дальних связей пригодна только узкополосная ЧМ. Однако при девиации менее 3 кГц уменьшается амплитуда сигнала на выходе детектора, а напряжение шумов остается прежним, поскольку полосу пропускания приемника нельзя сделать меньше 6 кГц (иначе будут ослаблены верхние частоты звукового спектра). Следовательно, уменьшение девиации ниже 3 кГц также приводит к уменьшению дальности связи. Таким образом, максимальная девиация частоты должна равняться 3 кГц, что соответствует индексу модуляции для наивысшей модулирующей частоты m=1. Полоса приемника для неискаженного воспроизведения узкополосного ЧМ сигнала должна равняться ширине излучаемого спектра, т.е. 12 кГц. Однако на практике полезно сделать полосу уже, отфильтровав боковые частоты второго порядка, имеющие относительную амплитуду 0,11. Это приведет к потере всего 2,5% мощности сигнала, зато позволит вдвое уменьшить мощность шума на входе детектора. Таким образом, полоса пропускания приемника для получения максимальной дальности связи должна составлять 6 кГц (±3 кГц, считая от нуля дискриминационной характеристики детектора) [4]. Улучшение модуляции
Рис. 9 Схема манипулятора На рис.9 показана схема манипулятора Схема заимствована из [3]. В нем находятся электретный микрофон МКЭ-3, микрофонный усилитель ограничитель. В манипуляторе установлен динамик ВА1 0,1ГД-17 для возможности работы без УНЧ от радиостанции «Лен» с использованием УНЧ самой радиостанции Р-159. Внешний вид манипулятора показано на рис.10.
Рис. 10 Внешний вид манипулятора Сигнал с микрофона ВМ1 усиливается DA1.1 и через ограничитель амплитуды поступает на активный фильтр DA1.2. Регулятором глубины девиации R15 (рис.9), подбираем уровень девиации в пределах 3 кГц. Усиление микрофонного усилителя на DA1.1 выбрано небольшим для более эффективной работы диодного ограничителя VD2’-VD4’. В результате ограничения в спектре НЧ сигнала появляются высокочастотные составляющие. Для их фильтрации используется активный фильтр нижних частот с частотной характеристикой, аппроксимированной функцией Чебышева с неравномерностью 3 дБ. Подъем частот в районе 1,9 кГц в 1,4 раза благоприятно сказывается на разборчивости речи. Такая окраска сигнала положительно оценивается корреспондентами имеющие, как фирменные так, и самодельные радиостанции. Необходимо иметь в виду, что значение С11 расчетное и при большой емкости монтажа может потребоваться ее снижение до того, чтобы частота среза была не меньше 3,0…3,4 кГц. Доработка схемы прохождения НЧ сигнала на передачу показана на рис.11.
Рис. 11 Доработка схемы прохождения НЧ сигнала на передачу S-метр выполнен по схеме на рис.12.
Рис. 12 S-метр Внешний вид передней панели радиостанции после переделки показано на рис.13. На переключатели добавлены цифры «2» на S5 и «9» на S4 (на схеме рис.2 цифры «2» и «9» взяты в кружочки).
Рис. 13 Внешний вид передней панели радиостанции после переделки Удален родной антенный разъем, на его место установлен разъем СР50. На место разъема от телефонной гарнитуры установлено два разъема. Один XS1’ (рис.9) для подключения манипулятора прием/передача + тональный вызов. Второй XS2’ для подключения разъема к усилителю УНЧ от радиостанции «Лен» (рис.7). Сделан также выход промежуточной частоты (ПЧ-2) XS3' (рис.12), который используется для подключения схемы S-метра, а так же, совместно с приемником имеющим диапазон 1,5 МГц (в авторском варианте приемник Р-250М2), используется для приема CW и SSB. Вариант наклейки на переднюю панель показан на рис.14.
Рис. 14 Вариант наклейки на переднюю панель Схема блока питания представлена на рис.15. Конденсатор С3 припаян непосредственно на выводы микросхемы DA1.
Рис. 15 Схема блока питания Вид задней панели - на рис.16.
Рис. 16 На рис.17 приведены назначения выводов основных радиоэлементов, используемых при переделке радиостанции Р-159.
Рис. 17 Назначения выводов основных радиоэлементов Доступ к блокам осуществляется после снятия верхней крышки соответствующих блоков. Используемые деталиВысокочастотный антенный разъем СР-50, низкочастотные разъемы для манипулятора XS1’ и разъем для коммутации усилителя мощности XS4’ типа СГ-5, разъем XS3’ (рис.12) тип РШ2 Н-1-5. Реле К1’-К3’, К5’, К7’-К10’ – РЭС49; К4’, К6’ – РЭС60 на напряжение срабатывания 12 Вольт. Микросхема DA1’ - К157УД2. Постоянные резисторы - С1-4, С2-23, МЛТ-0.125, МЛТ-0.25. Переменные резисторы - СП1-4, СП3-38Б. Конденсаторы - К10-7Б, КЛС, КТ или КМ. Диоды VD1'-VD3' (рис.12) – КД521; VD2’-VD4’ (рис.9) – КД522 или аналогичные кремневые, диоды VD1’-VD2’ (рис.2) – КД102, КД103; VD3’ - АЛ307 или любой имеющийся в наличии. Прибор РА1’ - миллиамперметр М4388 0,3 мА. Переключатель SA1’ (рис.2) - ПГ2-5-12П1НВ, микротумблеры SA2’, SA3’ - МТ-1, МТ-3, МТД1, П1Т3-1В. Катушка L’ на каркасе диаметром 4 мм с подстройкой ферритовым сердечником, 20 витков ПЭВ1 0,22 мм. Z3, Z5 – фильтр Б7-2-В. Для монтажа используется провод марки МГТФ. При сборке схемы следует добиться минимальной длины ВЧ соединений. После размещения дополнительно установленных деталей на соответствующих платах радиостанции Р-159 их фиксируют и где надо изолируют с помощью клея (скотча, селикона, герметика и т.п.). Фотографии Р-159
Настройка схемыНастройка производится следующим образом. Для настройки УВЧ необходимо иметь генератор с диапазоном от 25 МГц с регулировкой выхода и аттенюатором. Необходимо выставить такой уровень сигнала, чтобы он прослушивался в шумах, и настраивать контуры в резонанс подбирая дополнительные конденсаторы С1’ – С6’, каждый раз уменьшая уровень сигнала на выходе ВЧ-генератора. Можно для настройки использовать ГИР в режиме "мягкой" генерации, включив на выходе ГИРа небольшой отрезок провода. После этого попытайтесь поймать сигнал приемником, если это не удается, увеличьте амплитуду сигнала. Далее так же, как и в случае генератора. Для настройки контуров надо подпаять со стороны печатного монтажа подстроечный конденсатор КПК-МП 8-30 пФ параллельно конденсатору контура, "поймать" резонанс. Измерив емкость подстроечного конденсатора, впаиваем вместо него постоянный. Если нет генератора ВЧ, можно настроить УВЧ по уровню срабатывания системы ШП следующим образом: Можно также настроить приемник по сигналу с эфира, если таковой имеется. Практиковали так же настройку по радиомаячку. Выходная мощность на контрольных частотах по диапазонам получилась следующая: Как видим из полученных данных, мощность в диапазоне 25-26 МГц занижена. Ее можно увеличить, доработав линейку усилителя мощности. ЗаключениеПосле переделок, радиостанция сохраняет возможность работать в телефонном и телеграфном режиме с частотной модуляцией, с узкополосным телеграфированием, а также с тональным вызовом. Тональных вызовов два. Одна кнопка S4 «ВЫЗОВ и НАПР.» для контроля питающего напряжения и включения сигнала вызова частотой 1 кГц (звуковое напряжение с синтезатора). Вторая кнопка SA1’ (рис.9) «Тональный вызов» на манипуляторе. А так же успешно работает в режимах CW, RTTY, SSTV, PACKET и т.д. Краматорский радиолюбительский пакетный узел связи UR7IWZ находится на расстоянии более 100 километров и утром всегда с ним удается connected. Модернизированная радиостанция, показала простоту переделки, высокую надежность и удобство в течение многих лет эксплуатации. Корреспонденты неизменно оценивают качество модуляции как очень хорошее. До встречи на ЧМ! Выражаем благодарность Владимиру Пересаде (RU3EK), Геннадию Дубасову, Владимиру Петрову (UT5TC, Харьков), Роману Бовдырю (US4LKW), Владимиру Петрову (US5LKW, Балаклея), а также всем, кто делился личным опытом по переделке различных радиостанций по эфиру, при личных встречах и "бpосал" на e:mail техническую информацию по переделке – эта модернизация результат обработки всей этой информации.
Литература и ссылки
Леонид Вербицкий (UR5LAK) -ur5lak (at) mail.ru |
