|
ОГЛАВЛЕНИЕ
Что такое УКВ 3
Выбор схемы радиостанции 9
Особенности конструирования УКВ радиостанций 12 Простейшая малогабаритная радиостанция 16
Радиостанция с двухтактным сверхрегенеративным детектором 31
Самодельные приборы 40
Антенны для УКВ радиостанций 44
Заключение 40
За последние годы большое развитие в нашей стра-не получила ультракоротковолновая техника. Радиосвязь и вещание на УКВ обладают целым рядом преимуществ, благодаря которым растет сеть вещательных и связных станций, работающих в этом диапазоне. С каждым годом становится все больше радиолюбителей, серьезно занимающихся ультракороткими волнами.
С помощью таких станций можно вести связь на расстоянии в несколько километров. Описание радиостанций рассчитано на малоподготовленного радиолюбителя. Но, несмотря на это, приступить к постройке такой радиостанции можно, инея уже некоторый опыт в сборке и наладке радиоаппаратуры. В брошюре объясняется, что такое ультракороткие волны, как они распространяются и какие диапазоны отведены радиолюбителям для проведения радиосвязей. Знания и навыки, приобретенные в процессе постройки радиостанции и работы с ней, помогут юному радиолюбителю в учебе и пригодятся в будущей жизни.
ЧТО ТАКОЕ УКВ
Радиопередачи, которые мы ежедневно слушаем, ведутся на длинных, средних и коротких волнах. В этих же диапазонах волн работают и радиостанции, предназначенные для радиосвязи. Длинные волны — это волны от 800 до 2000 м, средние волны имеют длину от 100 до 800 м, и короткими волнами называют радиоволны от 10 до 100 м.
Раньше считалось, что использовать радиоволны короче 10 м для радиосвязи и радиовещания нецелесообразно, так как они распространяются лишь на очень небольшие расстояния. И действительно, слушать радиопередачи или передавать телеграммы на расстояния порядка до 100 км, конечно, невыгодно, тем более что радиосвязь и радиовещание на коротких волнах даже при меньшей мощности передатчика уверенно осуществляются на тысячи километров.
Но дальнейшее развитие техники, повышение мощности передатчиков и ряд других мер позволили использовать и волны короче 10 м. Изучение же свойств этих радиоволн выявило целый ряд их ценных качеств, которые в настоящее время и определили дальнейшее использование ультракоротковолнового диапазона, т. е. диапазона волн короче 10 м.
Оказалось, например, что передача высококачественного телевизионного изображения возможна лишь на ультракоротких волнах и не может быть получена в коротковолновом диапазоне.
Приемную и передающую аппаратуру для работы на ультракоротких волнах можно выполнить значительно проще. В этой аппаратуре катушки индуктивности содержат меньшее число витков, а конденсаторы имеют мень-
шие габариты. Кроме того, используя замечательное свойство радиоволн отражаться, подобно световым волнам, от различных препятствий, оказалось возможным с помощью специальных небольших по размерам рефлекторов направлять излучение ультракоротких волн узким пучком, как свет в прожекторе. Это обстоятельство позволяет значительно уменьшить мощности передатчиков. Энергия же, излучаемая передатчиком, направляется узким пучком на приемную станцию и не рассеивается бесполезно во все стороны.
Кроме того, в УКВ диапазоне можно разместить десятки тысяч радиостанций, которые будут работать без взаимных помех. А это очень важно сейчас, когда одновременно работает столько мешающих друг другу радиостанций.
Ряд преимуществ радиоволн ультракоротковолнового диапазона приведет к тому, что в недалеком будущем большая часть линий радиосвязи и радиовещание будут переведены на ультракороткие волны.
Распространение ультракоротких волн
Самым важным свойством, определяющим радиоволны ультракоротковолнового диапазона, является их свойство распространяться на сравнительно небольшие расстояния. Считается, что принять приемником даже со специальной антенной радиоволны этого диапазона можно только на расстоянии прямой видимости. Практически при очень высоком подъеме приемной и передающей антенн над поверхностью земли это расстояние не превышает 80 — 100 км. Объясняется это тем, что ультракороткие волны не обладают способностью отражаться от верхних слоев атмосферы, как волны коротковолнового диапазона. При дальнем приеме коротких волн на антенну приемника действует не прямая волна, распространяющаяся от передатчика, а отраженная от верхнего слоя атмосферы земли. На рис. 1 показано, как происходит отражение коротких волн от такого слоя, находящегося в особом, так называемом ионизированном состоянии. Отражение от слоя может быть однократным (луч 2) и многократным (луч 3).
Приемная радиостанция может принимать и прямой луч, не претерпевший ни одного преломления в атмосфере земли (луч 1).
Как было уже сказано, радиоволны ультракоротковолнового диапазона не обладают свойством отражаться от ионизированного слоя. Распространение радиоволн этого диапазона происходит так, как показано на рис. 2. Приемная радиостанция принимает только прямой луч, отражения от верхних слоев атмосферы, как правило, не происходит. Но были, правда, довольно редкие случаи, когда наблюдалось такое отражение и дальний прием ультракоротких волн удавался. Особенно благоприятные условия для распространения радиоволн метрового диапазона наблюдались летом 1955 — 1956 годов, когда в Киеве, в Москве и других городах европейской территории Советского Союза владельцы телевизионных приемников принимали передачи телевизионных центров Италии, Чехословакии, Голландии и других стран Европы. Кроме того, в ряде случаев некоторые радиолюбители на своих ультракоротковолновых радиостанциях мощностью меньше десяти ватт поддерживают связи на расстояниях 4 — 5 тыс. км.
Все это говорит о необходимости тщательного изучения распространения волн ультракоротковолнового диапазона с тем, чтобы в будущем организовать в этом диапазоне регулярные дальние связи и обмен телевизионными программами между городами.
Следует обратить внимание на некоторые особенности распространения ультракоротких волн в условиях города с его высокими зданиями, покрытыми железными крышами. Для понимания процесса их распространения рассмотрим еще некоторые свойства радиоволн этого диапазона. Прежде всего необходимо отметить, что ультракороткие радиоволны обладают способностью проникать сквозь кирпичные и бетонные стены, деревянные перегородки и другие преграды, испытывая при этом тем большее поглощение, чем толще слой препятствия. Кроме того, радиоволны ультракоротковолнового диапазона хорошо отражаются от железных крыш, железобетонных стен зданий, отдельных металлических сооружений (мачт, шпилей) и т. д. Явление отражения заключается в том, что возбуждаемые волной в металлических сооружениях электрические токи в свою очередь создают радиоволны той же длины, которые могут попасть в точки, недосягаемые для основной волны. Эти радиоволны также обладают способностью огибать встречающиеся на пути строения (рис. 3). Все эти явления очень усложняют прием радиоволн УКВ диапазона, создавая дополнительные помехи приему. В телевидении наблюдают, например, появление так называемых «вторичных контуров», иногда очень заметных на экране. Избавиться от дополнительных помех можно в простейшем случае вращением антенны, если в качестве таковой применен полуволновый вибратор. Можно идти и по пути усложнения конструкции антенны, что дает большую направленность приема.
Из всего сказанного становится ясным, что при работе в городе на ультракоротковолновом диапазоне большее значение имеет место расположения антенны по отношению к окружающим предметам. Иногда перемещение приемной антенны на расстояние порядка нескольких метров существенно влияет на силу приема.
На распространение волн УКВ диапазона большое влияние оказывает и рельеф местности, расположенной между приемной и передающей радиостанциями. Как правило, на пересеченной местности дальность действия таких радиостанций меньше, чем на местности, имеющей равнинный характер. При выборе места расположения как приемной, так и передающей радиостанций следует обращать внимание на то, чтобы они находились на наиболее высоких точках окружающей местности. Дальность связи при этом может значительно возрасти. Антенны приемной и передающей радиостанций поднимают как можно выше, используя для этой цели высокое дерево, полигонометрический знак и т. п.
В настоящее время проводятся большие работы по исследованию прохождения радиоволн УКВ диапазона. В целях увеличения дальности действия связи на этих волнах создают специальные отражающие облака на определенной высоте, поднимают передатчики и приемники на самолеты и аэростаты, делают сложные по конструкции антенны. Сейчас созданы образцы антенн, имеющие до сотни и больше элементов — полуволновых вибраторов.
Особенности работы на УКВ
Начинающим радиолюбителям, которые хотят стать коротковолновиками, начинать свою работу нужно с постройки УКВ радиостанции. Постройку такой станции осуществить гораздо легче, чем коротковолновой радиостанции. УКВ диапазон относительно свободен от атмосферных помех, индустриальные помехи на этом диапазоне ощущаются также меньше, благодаря чему начинающему любителю работать на этом диапазоне гораздо легче.
В силу того, что ультракороткие волны, как уже было сказано, обычно не распространяются на большие расстояния, в месте приема гораздо меньше ощущаются помехи от работы других радиостанций, что также облегчает работу и не требует сложной приемной аппаратуры.
Простота конструкции УКВ аппаратуры позволяет изготовление ее каждым начинающим радиолюбителем. Большой интерес представляет и освоение выделенных для радиолюбителей нескольких УКВ диапазонов. Работа в этих диапазонах интересна и тем, что метровый и более короткие диапазоны вообще еще мало исследованы и радиолюбители, имея даже несложную аппаратуру, могут принести много пользы изучением влияния атмосферного давления, влажности воздуха и других атмосферных факторов на распространение этих радиоволн.
Самостоятельное изготовление несложной приемо-пе-редающей УКВ аппаратуры и овладение техникой метровых волн готовит радиолюбителя для работы в области телевидения. Приемник изготовленной радиостанции при внесении в него незначительных изменений может служить для приема сигналов звукового сопровождения телевидения. Дальнейшая работа с этой аппаратурой позволит радиолюбителю изготовить простейший телевизор.
Радиолюбительские УКВ диапазоны
Ультракоротковолновый диапазон в свою очередь подразделяется следующим образом: волны длиной от 10 м до 1 м называют метровыми, длиной от 1 м до 10 см — дециметровыми, длиной от 10 см до 1 см — сантиметровыми и, наконец, короче 1 см — миллиметровыми. Электромагнитное поле определенной длины волны колеблется с соответствующей этой длине волны частотой. Часто-
ту выражают в герцах (т. е. числом колебаний в секунду). Волне длиной 10 м соответствует частота в 30 млн. герц (мегагерц), а волне 1 м — 300 млн. герц.
Во всем диапазоне ультракоротких волн радиолюбителям выделены для проведения связи и различных опытов небольшие участки. В метровом диапазоне выделен диапазон волн от 7,89 до 7,436 м (38 — 40 Мгц) и от 2,08 до 2,05 м (144 — 146 Мгц);в дециметровом диапазоне отведен диапазон волн от 71,39 до 70,55 см (420 — 425 Мгц) и от 20,4 до 19,7 см (1470 — 1520 Мгц) и, наконец, в сантиметровом диапазоне радиолюбителям выделен диапазон волн от 5,3 до 5,1 см (5650 — 5850 Мгц).
Радиолюбителями наиболее освоен в настоящее время диапазон 38 — 40 Мгц. Произошло это потому, что, во-первых, телевизионные станции в нашей стране работают на волнах, близких к этому любительскому диапазону, а во-вторых, потому, что аппаратуру для работы на указанных волнах можно изготовить из обычных широко распространенных радиодеталей.
Освоение радиолюбителями ультракоротковолнового диапазона началось давно, но первые уверенные шаги в этом направлении удалось сделать лишь в последнее время. Как уже упоминалось выше, в настоящее время удается устанавливать дальние связи на УКВ на расстояниях в несколько тысяч километров.
Освоение радиолюбителями ультракоротковолновых диапазонов позволяет с каждым днем открывать все новые замечательные свойства этих волн.
ВЫБОР СХЕМЫ РАДИОСТАНЦИИ
Любая приемо-передающая радиостанция состоит из приемника, передатчика, антенны и блока питания. В рассматриваемой в данной брошюре конструкции питание осуществляется от батарей, поэтому подробно останавливаться на источниках питания нет необходимости.
Приемник переносной радиостанции должен удовлетворять многим, иногда противоречивым требованиям.
Прежде всего он должен быть достаточно чувствительным, так как переносная радиостанция, как правило, маломощная и на другом конце линии связи не обеспечивает достаточно сильной напряженности поля. Напряженность поля при расстоянии от радиостанции описываемой
конструкции больше километра измеряется в лучшем случае десятками микровольт на метр.
Приемник переносной радиостанции должен иметь достаточно широкую полосу пропускания, так как частота передатчика нестабильна и прием будет затруднен, если у приемника будет острая настройка.
Так как приемник предназначается для переносной радиостанции, то он должен потреблять мало энергии, т. е. быть достаточно экономичным. Кроме того, он должен быть прост в изготовлении и иметь мало деталей, чтобы его изготовление было доступно начинающему радиолюбителю. Наиболее подходящим, исходя из перечисленных требований, является так называемый сверхре-генеративный приемник. Последний позволяет вести прием радиотелефонных и модулированных радиотелеграфных сигналов. Прием на такой приемник получается устойчивым. Если на сетку лампы сверхрегенератора не поступает никакого сигнала (или очень слабый сигнал), то в телефоне слышится шум, похожий на шипение примуса. Это так называемый шум сверхрегенерации. При подаче сигнала на сетку лампы сверхрегенератора характерное шипение заметно уменьшается или пропадает вовсе и в телефоне слышится только полезный сигнал, если он промодулирован. В случае, если на сетку сверхрегенератора поступает только несущая принимаемой радиостанции, то наблюдается пропадание шума. Это обстоятельство помогает настраиваться на принимаемую станцию.
Приемник, работающий в режиме сверхрегенерации, позволяет получить с одной лампы очень большое усиление.
Необходимо, однако, помнить, что сверхрегенератор обладает неприятным свойством излучать собственные колебания в антенну, являясь как бы небольшим передатчиком импульсных радиосигналов, в связи с чем сверхре-генеративный приемник создает значительные помехи находящимся близко приемникам УКВ и телевизорам.
Большое значение для правильной работы сверхрегенеративного приемника имеет выбор связи с антенной. При большой связи генерация прекратится и приемник работать не будет.
Широкая полоса пропускания приемника, позволяющая уверенно производить прием нужной радиостанции, может быть причиной того, что одновременно будет прослушиваться и какая-либо другая близко отстоящая по частоте станция. В настоящее время этим можно пренебречь, так как на УКВ диапазоне работает еще относительно мало радиостанций.
Передатчик для переносной радиостанции должен быть также экономичным и в то же время давать необходимую мощность для проведения связи. Передатчик описываемой радиостанции отдает мощность, измеряемую несколькими десятыми долями ватта.
Радиостанция предназначается для работы телефоном, следовательно нужно предусмотреть модулятор. Модулятор необходим для того, чтобы усиливать колебания напряжения звуковой частоты, получаемые с микрофона, до величины, достаточной для воздействия на генератор высокой частоты. В качестве микрофона удобнее всего взять угольный микрофон, так как при использовании последнего напряжение звуковой частоты получается больше, чем при любом другом микрофоне.
Радиосвязь с применением подобных радиостанций предполагается симплексной, т. е. такой, когда радиостанция в одно и то же время работает либо только на прием, либо только на передачу. Следовательно, приемная часть радиостанции во время передачи не работает и, наоборот, передатчик радиостанции не используется во время приема.
Переносная радиостанция должна иметь как можно меньше деталей, поэтому ее схему необходимо составить так, чтобы путем несложных переключений можно было детали передатчика использовать при приеме, а детали приемника — в передатчике.
У радиостанции должно быть минимальное количество ламп. Наименьшее возможное число их две. Одна из них при передаче выполняет функции генератора, создающего колебания высокой частоты, вторая работает в модуляторе, усиливая колебания напряжения звуковой частоты после микрофона. Подавать без модулятора напряжение звуковой частоты с микрофона сразу на генераторную лампу нельзя, так как для обеспечения достаточной глубины модуляции напряжение, полученное после микрофона, мало.
В переносной радиостанции наиболее выгодно применить автоанодную модуляцию. Такая модуляция обеспечивает наименьший расход питания и требует меньшего
модулирующего напряжения. Однако схема и налаживание передатчика в этом случае усложняются.
Приемник-сверхрегенератор также имеет две лампы, одна из которых — сверхрегенеративныйдетектор, а вторая — усилитель низкой частоты, так как напряжение, получаемое после сверхрегенератора, недостаточно для хорошей работы телефонов. Это особенно заметно, когда передающая радиостанция удалена на значительное расстояние от приемной и напряженность поля в месте приема поэтому невелика.
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ УКВ РАДИОСТАНЦИЙ
К конструированию УКВ аппаратуры необходимо подходить осторожно, учитывая все ее особенности. К деталям и изоляционным материалам, работающим на улыравысоких частотах, предъявляются повышенные требования. Многие радиолампы, обычно хорошо работающие на длинных и коротких волнах, оказываются непригодными или малоэффективными на УКВ. В конструкциях, о которых речь будет идти ниже, использованы обычные лампы, однако необходимо учитывать, что некоторые экземпляры ламп могут плохо работать на УКВ и в этом случае требуется их соответствующим образом подобрать.
Во избежание потерь изоляция деталей в цепях уль-травысокой частоты должна быть высококачественной, т..е. изоляторы крепления деталей (конденсаторов, дросселей высокой частоты, катушек, выводов антенны) и панельки ламп должны быть из хороших диэлектриков, например из радиофарфора, полистирола или специальной керамики. На частотах 38 — 40 Мгц могут быть применены также несколько худшие по своим свойствам эбонит или органическое стекло. Не следует применять гетинакс, текстолит и карболит, так как в этих материалах потери значительно выше.
Особенно высокое требование предъявляется к контуру. Он должен иметь большую добротность, поэтому в качестве конденсатора настройки применяется только воздушный или керамический конденсатор. Катушка контура изготавливается из толстого медного посеребренного провода. Прочность катушки должна быть такой, чтобы при сотрясениях не изменялась ее индуктивность, иначе частота контура будет неустойчивой. Лучше всего применять катушки на керамическом каркасе с винтовой канавкой, на которую нанесен слой серебра. В любительских условиях можно изготовить катушку, намотав с некоторым натяжением на керамический каркас медный провод (рис. 4).
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
