Передающий комплекс Индивидуального радиовещания

Сергей Комаров, UA3ALW

«Радио» 2015, № 9, стр. 21-26

С февраля 2006 года, когда в профессиональном журнале «Broadcasting – Телевидение и радиовещание» при поддержке заместителя председателя редакционного Совета журнала и члена редакционной коллегии журнала «Радио» Владимира Григорьевича Маковеева (в прошлом заместителя председателя Гостелерадио СССР) вышла в свет первая статья с предложением ввести в рамки правового поля давнее увлечение молодежи неформальным радиовещанием, прошло уже более 9 лет. В ноябре 2009 года при поддержке Федерального Агентства по печати и массовым коммуникациям и Главного радиочастотного центра прошла первая конференция Индивидуального радиовещания, где впервые за один стол для конструктивного разговора сели сами неформальные радиовещатели, представители Роспечати, Министерства связи, Главного радиочастотного центра (ГРЧЦ), Российской телерадиовещательной сети (РТРС), а также преподаватели технических ВУЗ-ов, в первую очередь заинтересованные в том, чтобы учить радиотехнике исключительно тех выпускников школ, которые сознательно выбрали свою будущую профессию в области радиотехники, радиовещания и радиосвязи и еще учась в школе, уже занимались практическим радиоконструированием самостоятельно или в радиокружках. Во время конференции в СВ и КВ эфире (1602 и 5995 кГц, излучение 16K0A3EGN) работала первая легальная радиостанция Индивидуального радиовещания «Зеленый глаз» или «Magic Eye» (имеется ввиду глазок лампы 6Е5С), зарегистрированная в соответствии с действующим законодательством, в эфире которой прозвучали все присланные в записи программы неформальных вещателей, а также любой неформальный вещатель мог лично, назвавшись своим неформальным позывным, провести авторскую радиопередачу. В 2012 году по инициативе Тюменского клуба Индивидуального радиовещания (Радио «Вектор – Тюмень», 1575 кГц) и при поддержке Министерства связи и ГРЧЦ прошел первый конкурс по конструированию самодельных радиовещательных передатчиков; всем его участникам из 17 городов России для испытания собранных конструкций были разработаны радиочастоты в 200-метровом диапазоне средних волн для радиовещания и единая на всю страну частота в 90-метровом диапазоне коротких волн (3370 кГц, 6K80A3E) для обмена разговорными программами и радиообщения, и оформлены в Роскомнадзоре временные полугодовые разрешения на выход в эфир с самодельных радиопередатчиков. С июля 2012 г. начала регулярное вещание в средневолновом диапазоне (1584 кГц), и в 11 метровом вещательном КВ диапазоне (25900 кГц) студенческая радиостанция Московского технического Университета связи и информатики «Радио МТУСИ» и почти одновременно – студенческая радиостанция Санкт-Перербургского Университета телекоммуникаций им. М. А. Бонч-Бруевича «Радио Бонч» (1593 кГц).

Параллельно с этими событиями, наблюдая позитивную тенденцию продвижения проекта, журнал «Радио» начал и продолжает публиковать разработки и конструкции структурных звеньев передающего радиотракта для Индивидуального радиовещания, разработанные специально для массового непрофессионального повторения школьниками, студентами и радиолюбителями, имеющие при этом параметры качества, аналогичные профессиональным. Работа идет.

Главной задачей проекта Индивидуального радиовещания является увлечение молодежи радиотехникой, ориентация школьников к выбору будущей профессии в областях радиотехники, радиосвязи и радиовещания, подготовка будущих технических и инженерных кадров, имеющих практические навыки и глубокие знания в области радиотехники. Соответственно, все звенья функциональной цепи Индивидуального радиовещания, принципиально должны быть самодельными, а лучше и самостоятельно разработанными самим индивидуальным вещателем и, разумеется, соответствовать нормам ГКРЧ на профессиональное вещательное оборудование. Этот проект радиотехнический и исключительно направлен на подготовку грамотных радиоинженеров. Использование же в Индивидуальном радиовещании промышленной передающей аппаратуры уничтожает саму суть проекта, саму идею практического изучения радиотехники и привлечения молодежи к ней, и превращает его из инженерного и радиотехнического в журналистско-ди-джейский. Выход в эфир – это бонус для технаря, самостоятельно собравшего вещательный радиопередатчик – это радость творчества, вдохновение от реализации плодов рук своих. А если нет плодов, то нет и бонуса. Поэтому берем паяльник! Ведь все, что показано на рисунке 1, предстоит сделать самостоятельно! А лучше и самостоятельно разработать! России нужны грамотные увлеченные радиоинженеры. А журнал «Радио» опубликует Ваши удачные разработки.

Данная статья посвящена описанию функционального состава передающего радиотракта для Индивидуального радиовещания, назначению всех входящих в него структурных звеньев, и рекомендациям по их будущей разработке не только автором этой инициативы, но и всеми заинтересованными радиоинженерами, индивидуальными радиовещателями и радиолюбителями.

Радиопередача начинается в эфирной студии. В Центрах научно технического творчества молодежи (НТТМ), и детского технического творчества, в технических ВУЗ-ах и колледжах, это может быть отдельное помещение, оборудованное по всем канонам акустики и оснащенное самой совершенной студийной аппаратурой, например, как описано в статьях:

• «Строительство студий» и
• «Оснащение студий»

В самодеятельных радиокружках и в домашних условиях эфирная студия может быть выполнена в маленьком закутке, на стенах которого, за спиной ведущего для звукоизоляции, висит ковер, на кронштейне установлен микрофон и на журнальном столике – эфирный микшерный пульт. Возможет также вариант студии без эфирного пульта, когда все его функции эмулируются программным обеспечением эфирного компьютера. В этом случае системный блок с его шумящими вентиляторами необходимо вынести за пределы зоны чувствительности эфирного микрофона или использовать специальный шумостойкий динамический микрофон SHURE SM7B. И вообще, для Индивидуального радиовещания лучше использовать динамические микрофоны. Использование в домашних или необорудованных звукопоглощением «студиях» конденсаторных микрофонов категорически не рекомендуется в силу того, что они восприимчивы ко всем посторонним шумам и в эфире сигнал Вашей радиостанции будет зашумленным (будет прекрасно слышна в эфире даже матерная брань дорожных рабочих, укладывающих асфальт на проезжей части улицы под окнами Вашего дома). В любом варианте комплектации эфирной студии, на ее выходе Вы должны получить симметричный (парафазный) стереосигнал с уровнем 0 дБ (0,775 вольта на нагрузке 600 Ω).

Поскольку Ваш студийный комплекс будет находиться в непосредственной близости с радиопередатчиком и передающей антенной, необходимо позаботиться, чтобы в эфирном пульте наличествовали входные радиочастотные фильтры, он был заэкранирован, а весь монтаж звуковых цепей выполнялся бы многожильной витой парой в медном экране с балансным (парафазным) сигналом. Использование несимметричных соединительных проводников (одиночный провод в экране) в данном случае недопустимо. Особенно на это надо обратить внимание играющим на электрогитарах. Как правило, выходы дешевых предусилителей для электрогитар и устройств обработки гитарного звука выполнены несимметричными и при попытке подключения к эфирному пульту Вы будете разочарованы – наводка с передатчика приведет к самовозбуждению или к сильным искажениям звука. Этим же недостатком страдают и самодельные гитарные «примочки».

Сумматор стереосигналов. Поскольку АМ радиовещание принципиально монофоническое, то стереосигнал, поступающий из эфирной студии (а все студийное оборудование выпускается стереофоническое), надо преобразовать в монофонический, сложив алгебраически, в реальном времени, оба стереоканала. Это может быть выполнено либо на резисторах, либо на одном операционном усилителе. Обращаю внимание – хотите получить натуральное «живое» звучание – складывайте в аналоге: цифровые технологии здесь излишни. Как правило, сумматор стереоканалов входит в состав АМ процессора.

АМ процессор. Весьма сложный прибор, использующийся исключительно в радиовещании. У него несколько задач:

• предкоррекция частотных искажений такта модуляции передатчика;
• уменьшение пик фактора сигнала (повышение его помехоустойчивости в шумах эфира);
• увеличение эффективности модуляции и увеличение средней мощности передатчика;
• создание индивидуального интонационного портрета радиостанции;
• создание тембра звучания радиопередач, приятного для уха слушателя;
• подготовка модулирующего сигнала к ограничению полосы 50 – 8000 Гц.

Наиболее простая реализация АМ процессора представляет собой многополосный компрессор (7 или 8 частотных полос в диапазоне от 50 до 8000 Гц), с разными параметрами компрессии в каждой частотной полосе. Частотные границы полос заданы жестко либо фильтрами одинаковой добротности (для линейной фазовой характеристики), – в этом случае будет 7 полос, либо фильтрами с линейно нарастающей добротностью к области верхних частот, что позволяет при монотонной фазовой характеристике более точно выстраивать тембральную кривую звучания (спектр выходного сигнала) – в этом случае в приборе будет 8 частотных полос. К примеру, частоты фильтров (нижняя, средняя, верхняя) для семиполосного прибора будут такими:

Полосы частот и их количество определяются исключительно положениями психоакустики, с той целью, чтобы было возможно регулировать интенсивность и насыщенность звуковых колебаний разных частот, ответственных в ассоциативном восприятии человека за те или иные эмоции и настроения. Семь полос частот с различной компрессией в каждой – это минимальное число, при котором можно выделять особенности женского и мужского голоса, разборчивость и интонации речи, делать звук приятным или раздражающим, ласковым, нежным или холодным, умиротворяющим или тревожным, доверительным или побуждающим сомнения в услышанном.

Фильтр нижних частот 8 кГц. Общая полоса звукового сигнала 50 – 8000 Гц определяется восприятием человеческого уха, положениями психоакустики и достаточностью ширины спектра звукового сигнала для естественной передачи звука большинства музыкальных инструментов и вокала. Полоса частот АМ вещания 8 кГц стандартизирована для вещательных радиостанций диапазонов длинных, средних и коротких волн и реализуется типом излучения 16K0A3EGN. При этом в эфире такой сигнал занимает полосу в 16 кГц. Из этих же соображений в диапазонах длинных и средних волн выбрана стандартная сетка вещательных рабочих частот с шагом в 9 кГц (защитный интервал 2 кГц при размещении радиостанций через два шага сетки – 18 кГц).

ФНЧ за пределами полосы пропускания должен обеспечить резкий спад АЧХ и уже на частоте 9 кГц (несущая далекой радиостанции) затухание должно быть не менее 46 дБ. Такие характеристики достижимы для LC фильтров Кауэра не ниже 6 порядка.

УМЗЧ – Усилитель мощности звуковой частоты. Должен обеспечивать непрерывную выходную мощность в 15 – 20% и пиковую приблизительно в 70% от выходной мощности передатчика. Может быть выполнен на лампах (серия статей в журнале «Радио» про ламповые УМЗЧ на трансформаторах ТАН и ТН с 2005 по 2008 г.г.), в этом случае его мощность должна быть равна 15 – 20% от выходной мощности передатчика и коэффициент трансформации выходного трансформатора должен быть выбран так, чтобы на пиках модуляции выходное напряжение УМЗЧ могло бы увеличиваться в 1,8 – 2 раза. В случае использования УМЗЧ на транзисторах или интегральных схемах, его мощность должна быть равна 70% от выходной мощности передатчика. Учитывая эту особенность, разумно рассмотреть вариант построения УМЗЧ для модулятора с двухтактным трансформаторным выходным каскадом на токовых телевизионных лампах и с предварительными каскадами на интегральных операционных усилителях и транзисторах. Впрочем, для передатчиков мощностью до 50 Вт вполне пойдут старые добрые 6П14П (EL84), а для более мощных, легендарные 6П3С (6L6GC, 5881 и KT66).

Сумматор напряжений. Складывает напряжения питания анода и экранной сетки ламп выходного каскада передатчика с модулирующими напряжениями. Существуют как последовательная, так и параллельная схема суммирования. Последовательная схема проще и содержит меньше элементов, однако в ней модуляционный трансформатор работает с подмагничиванием и на нем развивается напряжение, достигающее двойного значения анодного напряжения питания, а на холостом ходу, и тройного. Поэтому модуляционные трансформаторы последовательной схемы модуляции, выполненные радиолюбителями в домашних условиях склонны к пробою и к серьезным повреждением конструкции передатчика вплоть до пожара. Параллельная схема суммирования имеет в два раза больше намоточных изделий, но не имеет перечисленных недостатков. Мало того, ее схемная реализация позволяет использовать стандартные дроссели и трансформаторы, выпускаемые серийно и имеющиеся в свободной продаже. Подробному описанию такой схемы и методике расчета под конкретный передатчик посвящена статья «Параллельный анодно-экранный модулятор», («Радио» № 4 за 2015 г. стр. 30 – 33).

Источник питания Еа и Еэ. Трансформаторный или импульсный источник на напряжения и мощность необходимые для питания выходного, каскада передатчика и, возможно, УМЗЧ. Для питания маломощных каскадов следует использовать другой источник, поскольку этот подвергается сильнейшим изменениям нагрузки при модуляции и принципиально не может обеспечить стабильность питающих напряжений.

При мощностях модулятора 100 Вт и более само собой напрашивается объединить источник питания выходного каскада передатчика, УМЗЧ и сумматор напряжений в ШИМ-регулируемый источник питания Рис. 2. и управлять его выходными напряжениями по закону модуляции.

Сигнал модуляции после фильтра 8 кГц поступает на микросхему ШИМ-контроллера (ну, например, SG3525), затем с ее двухтактного выхода через гальваническую развязку на быстрых оптронах, - на двухтактный ключ на мощных высоковольтных полевых транзисторах. Далее напряжение двуполярных импульсных ШИМ последовательностей с регулируемой скважностью повышается до уровней Еа и Еэ импульсным трансформатором и выпрямляется. При получении Еа, возможно, потребуется обмотку трансформатора разбить на несколько частей, выпрямить каждую часть, после чего последовательной схемой соединения сложить полученные постоянные напряжения. Ну, не существует в современной элементной базе быстрых выпрямительных диодов с высоким обратным напряжением. Задачей выходных ФНЧ является фильтрация помехи на частоте преобразования и одновременно с этим они должны не вносить завал в АЧХ модулирующего сигнала на верхних частотах. Поэтому их частота среза выбирается, как минимум, в полтора раза выше, чем верхняя частота модуляции. Теперь о частоте преобразования. Она должна быть достаточно высокой, чтобы ФНЧ на выходе выпрямителей могли бы ее эффективно подавить не менее, чем на 70 дБ. И еще одно требование: с целью уменьшения комбинационных помех, задающий генератор ШИМ контроллера должен быть синхронизирован с синтезатором рабочих частот. При использовании синтезатора С9-1449-1800 частота преобразования может быть 45 или 90 кГц. При использовании четырехфазного синтезатора для мощных передатчиков С9-1449-1800-4 частота преобразования должна быть 72 кГц.

Такая идеология модулятора на сегодняшний день хоть и представляет некоторую сложность в разработке, но вполне доступна радиолюбителю высокого уровня квалификации, не говоря уже о радиоинженерах, которые не прочь и дома тоже взять в руки паяльник. Да и всегда под рукой яркий пример: в каждом компьютере почти такое же устройство имеется! И оно надежное и тиражируется миллиардами!!! Надо только хорошо развязать сигнальные цепи от мощных транзисторов оптронами и намотать импульсный повышающий трансформатор с хорошей изоляцией между обмотками. Правда, такой импульсный источник-модулятор придется очень хорошо экранировать и фильтровать питающие и выходные цепи.

Синтезатор рабочих частот. Должен обеспечить стабильность частоты не хуже 2 х 10-6, точность установки частоты не хуже 5 Гц, сетку частот 9 кГц, диапазон частот в пределах 200 метрового диапазона средних волн 1449 – 1602 кГц. Специально для этой задачи был разработан «Средневолновый радиовещательный синтезатор частоты» С9-1449-1800 имеющий двухфазный мощный выход (60 вольт, 0,4 А) и не требующий предварительных каскадов при построении АМ передатчиков, мощностью до 100 Вт в режиме несущей («Радио» № 9, 10 за 2012 г). В настоящее время заканчивается разработка синтезатора С9-1449-1800-4 с мощным четырехфазным выходом (100 вольт, 2 А), предназначенного для вещательных передатчиков мощностью до 1000 Вт, имеющий отдельный высокостабильный (5 х 10-7) опорный генератор ОГ2-1024, («Радио» № 6 за 2014 г. «Генератор двух образцовых частот для синтезаторов вещательных передатчиков» стр. 23 – 25).

Выходной каскад передатчика выполняется на импульсных «токовых» лучевых тетродах типа 6П31С, 6П36С, 6П41С, 6П43П, 6П44С, 6П45С или на металлокерамических тетродах 6П37Н-В (мощный нувистор), ГС36Б, ГУ74Б в импульсных режимах классов D и Finv с использованием параллельной схемы анодного питания и двойным П-контуром в качестве колебательной системы. Наиболее сложный узел выходной колебательной системы передатчика – катушка индуктивности. О том, чтобы изготовление высокодобротных катушек на мощности в десятки и сотни ватт и индуктивности в десятки и сотни микрогенри было доступно каждому, автор проекта также позаботился. В журнале «Радио» № 5 за 2015 г. опубликована статья «Самодельные ребристые каркасы для катушек передатчика», где подробно изложено, как их сделать буквально из подручных средств, которые всегда есть у радиолюбителя.

Выходные каскады синтезаторов С9-1449-1800 и С9-1449-1800-4 рассчитаны на импульсное возбуждение перечисленных радиоламп по цепи катода. В первом случае поочередно управляются две радиолампы (двухфазная схема суммирования мощности в цепи анода), во втором случае - четыре лампы (двухфазно-двухтактная схема).

Использование радиоламп в выходном каскаде вещательных передатчиков, работающих на высокорасположенные протяженные проволочные антенны, обусловлено необходимостью длительной работы передатчика в любых погодных условиях, в том числе во время сильного ветра, грозы и наличии на антенне высоких потенциалов статического электричества и высоковольтных импульсных разрядов. При использовании транзисторов необходимы весьма сложные схемы защиты, при использовании же радиоламп схема передатчика сильно упрощается.

Амплитудная модуляция производится в выходном каскаде передатчика путем изменения анодного и экранного напряжений. Этот способ имеет простую схему и наиболее энергетически выгоден. Физика работы и практические расчеты выходных каскадов передатчиков с АЭМ подробно рассмотрены в замечательной книге Б. С. Агафонова «Теория и расчет радиотелефонных режимов генераторных ламп», Москва, «Советское радио», 1955: ссылка на скачивание

Цепь согласования с антенной выполняет две функции:

• Компенсацию емкостной реактивной составляющей антенны с помощью последовательной катушки индуктивности заведомо большей величины и «гирлянды» последовательно включенных конденсаторов, «отводы» от которых можно переключать. Для компенсации индуктивной составляющей антенны используется емкостная гирлянда с переключателем, а удлинительная катушка отключается тумблером. Ступенчатое согласование здесь вполне приемлемо, поскольку добротность антенного контура невелика, а оставшуюся «мелочевку» выбирает П-контур.
• Трансформацию активного сопротивления антенны в оптимальное сопротивление анодной нагрузки выходного каскада. Для этого используется многопозиционный емкостной делитель напряжения, установленный на выходе П-контура в качестве его второй емкости. Точная подстройка осуществляется переменным конденсатором П-контура. Поскольку номенклатура типов антенн, используемых на средних волнах в любительских условиях конечна, то число отводов емкостного делителя не превышает шести и обеспечивает подключение антенн, имеющих следующие активные составляющие входного сопротивления: 18; 30; 50; 75; 150; 300 Ω.

Такая схема выхода передатчика имеет интересное свойство: из-за перераспределения токов между выходной емкостью делителя напряжения и сопротивлением нагрузки, при подключении на нижний выход делителя «18 Ω» нагрузки с меньшим сопротивлением, вплоть до значения 8,3 Ω, наблюдается сохранение уровня выходной мощности, то есть, схема как бы сама подстраивается под нагрузку. Эффект проявился при расчете цепи согласования, затем был подтвержден при компьютерном моделировании каскада и проверен на реальном передатчике.

Индикатор настройки антенны. По нему производится настройка выходной колебательной системы передатчика на рабочую частоту и настройка цепи согласования на максимальную отдаваемую мощность в антенну. Включает в себя ВЧ трансформатор тока антенны, детектор и собственно индикатор. Поскольку точное измерение значения тока антенны или выходной мощности передатчика при его настройке во время эксплуатации не требуется (да, это и невозможно при неизвестном точно значении сопротивления излучения антенны), то нет смысла использовать измерительные приборы. При настройке нужна наглядность и простота наблюдения показаний типа «меньше-больше». С этой задачей прекрасно справляются электронно-световые индикаторы настройки: радиолампы 6Е5С, 6Е1П или их зарубежные собратья ЕМ11, ЕМ84 и пр.

Конструкция измерительного трансформатора и индикатора, специально разработанная для передатчиков Индивидуального радиовещания опубликована в журнале «Радио» № 7 за 2015 г. Устройство, принцип работы и схемы включения электронно-световых индикаторов описаны в статье «Зеленый глаз» - хорошо забытое старое», «Радио» № 8 за 2010 г., стр. 64 и 3-я стр. обложки.

Антенно-фидерная система. В радиовещании на средних и длинных волнах используется вертикальная поляризация. Конечно, в бытовых условиях реализовать антенны с чисто вертикальной поляризацией довольно сложно, поэтому большинство непрофессиональных передающих антенн средних волн имеют смешанную поляризацию с преобладанием горизонтальной. Ну, трудно вдали от окружающих предметов и зданий разместить вертикальный провод высотой 50 метров. Не всем такое под силу. Материалом для проволочного полотна антенн и противовесов очень удобно использовать биметаллическую сталемедную проволоку БСМ-1 толщиной от 2,5 до 4 мм. Оптимальный диаметр 3 мм. Она имеет на разрыв прочность стали, высокую электропроводность поверхностного слоя меди толщиной 0,15 – 0,25 мм, и благодаря поверхностному эффекту протекания ВЧ токов, стальная сердцевина не портит работу антенны.

Перечислим возможные разумные варианты антенн, которые могут быть реализованы в городе или в селе на дачном участке:

• Пологий наклонный луч (угол менее 40°) - «веревка» на соседнее высокое дерево, длиной 35 – 50 метров. Заземление на закопанное в огороде ржавое ведро или железную бочку, на стальную трубу водоносной скважины или на железный забор вокруг участка. Реактивная составляющая емкостная. Активная, лежит в пределах 10 – 20 Ω.
• Крутой наклонный луч (угол более 60°) – на угол соседней многоэтажки или на высокую трубу местной котельной, длиной 50, а то и все 70 метров. Заземление на железную закопанную в землю трубу водопровода дачного поселка. Реактивная составляющая индуктивная, Активная – в пределах 30 – 60 Ω.
• Горизонтальная «Треххвостка» длиной 45 – 50 м между крышами соседних пятиэтажек - трехпроводный луч, расходящийся узким веером от точки питания. Заземление на контур здания или на систему водопроводных труб. Реактивная - близка к 0, активная около 20 – 30 Ω.
• Наклонная «Треххвостка» длиной 45 – 50 м (угол от 40 до 50°) с крыши пятиэтажки на крышу 17 – 22-х этажного здания. Несколько горизонтальных противовесов на соседние пятиэтажки. Реактивная – близка к нулю. Активная – в районе 30 – 50 Ω.
• Телескопический штырь высотой 24 метра с емкостной звездочкой на конце из восьми лучей по 3 метра каждый. Заземление на контур здания с несколькими горизонтальными противовесами по 50 м каждый. Если антенна стоит на земле на дачном участке, то заземление на четыре 3-х метровых 3-х дюймовых стальных трубы вкопанных вертикально в квадрате 10 х 10 метров (глубокие ямы делаются садовым буром с надставленной ручкой) и соединенных по диагоналям к основанию антенны широкой медной лентой. Реактивная – емкостная. Активная 12 - 18 Ω.
• Горизонтальный, немного провисающий длинный провод на соседнее здание в районе 85 - 100 метров. Высота подвеса 20 – 25 метров (с крыши на крышу 9-и этажек). Заземление на контур здания или на систему водопроводных труб. Реактивная - индуктивная не более 150 Ω. Активная 200 – 300 Ω. Вообще-то активное сопротивление антенны с длиной вибратора в пол волны в свободном пространстве должно быть несколько килоом, но из-за низкого расположения (менее λ/8) и влияния земли, более 300 Ω оно не возрастет.

Что объединяет все перечисленные антенны, так это то, что они подключаются к клемме «Антенна» передатчика непосредственно или коротким куском провода и фидер у них отсутствует. Разумеется, при этом к шасси передатчика должно подключаться заземление и система противовесов. В емкостном делителе на выходе передатчика также предусмотрено подключение антенн питаемых по коаксиальному кабелю 50 или 75 Ω: Ну, все-таки, проводить измерения выходной мощности и побочных излучений следует в коаксиальном тракте.

Перечислять антенны можно долго. Но в любом случае активная и реактивная составляющие более-менее разумных антенн не превысят 300 Ω, и активная составляющая не упадет ниже 12 Ω.

Желающие могут отмоделировать указанные антенны в ММАНЕ, задавшись проводимостью почвы 4 мсим/м для города, и в районе 10-и, для сельской местности в среднерусской полосе. Если поблизости есть болота или в Вашем погребе сыро, то смело берите 20, а если мокро, то и 30 - 50 мсим/м.

Система противовесов и заземление. Неотъемлемая часть передающего комплекса средних волн. Сначала о противовесах. Поскольку на средних волнах практически все антенны весьма протяженные и проволочные, и антенной принято называть собственно активный вибратор (четвертьволновый или укороченный), часто забывая, что он один сам по себе излучать не может, а электромагнитное поле разворачивается в ближней зоне антенны между вибратором и противовесами, то еще раз напомнить о важности противовесов не лишнее. Для эффективного излучения противовесы должны быть резонансными (длиной λ/4), расположенными горизонтально или наклонно под небольшим углом вниз к дальним концам при высоком расположении точки питания антенны. Например, если точка питания антенны расположена на крыше пятиэтажки, то противовесы могут опускаться с крыши вниз под углом 10 – 30° и после гирлянд из трех изоляторов на своем конце (на концах противовесов при работе передатчика имеется серьезный ВЧ потенциал и неоновая лампочка ярко горит оранжевым цветом), крепиться оттяжками, по месту, к невысоким столбам, деревьям или крышам одно-двухэтажных зданий, расположенным в радиусе 50 – 80 метров. Категорически запрещено в качестве опор для установки антенн или крепления оттяжек противовесов использовать конструкции линий электропередач. Хотите жить – держитесь от них подальше! В идеале, для эффективной передающей антенны надо иметь шесть – восемь противовесов. Но иногда бывает достаточно и двух. Чем больше противовесов, тем ниже ВЧ потенциал на конце у каждого и тем ниже потери а антенной системе.

Теперь про заземление. Выполняет три главных функции. 1. Защита передатчика и оператора от статических и импульсных высоковольтных напряжений (на протяженных проволочных антеннах бывает и до 250 000 вольт), возникающих при сильном ветре и при грозовых разрядах. 2. Создание «честного» нулевого ВЧ потенциала в точке питания антенны и благодаря этому увеличение эффективности излучения. 3. Защитная функция при возможных пробоях сетевого питающего или анодного напряжения на корпус передатчика. Один из возможных вариантов заземления очень подробно рассмотрен в статье «Устройство заземления для средневолновой передающей антенны индивидуального радиовещания»

Для реализации функции защиты от статики и разрядов возможны четыре схемных решения:

• использование на выходе передатчика индуктивной связи антенны с колебательной системой, второй вывод катушки связи при этом соединяется с клеммой «Заземление».
• соединение выходной антенной клеммы передатчика с клеммой «Заземление» через дроссель, который на рабочей частоте имеет индуктивное сопротивление в 15 – 20 раз большее, чем сопротивление излучения антенны. Диаметр провода дросселя должен обеспечивать надежное стекание с антенны статических потенциалов. Из практики достаточно провода ПЭТВ-0,5.
• использование на выходе передатчика шунтирующего резистора сопротивлением 20 – 30 килоом, например, МЛТ-2. Такое решение приемлемо для маломощных передатчиков (10 – 15 Вт), работающих на невысоко расположенные антенны. Например, когда в городе антенна установлена ниже крыш высоких зданий, и они выполняют для нее функцию громоотвода. Такое схемное решение защищает от статических зарядов, но не всегда эффективно против импульсных наводок при близких грозовых разрядах.
• использование на выходе передатчика шунтирующего разрядника, пробивное напряжение которого ниже, чем рабочее напряжение выходного разделительного конденсатора. Учитывая электрическую прочность воздуха 3000 В/мм, при рабочем напряжении конденсатора 2500 вольт зазор в разряднике должен быть не более 0,8 мм. Желательно выполнять разрядники с большим количеством параллельных искровых промежутков, например, как это делалось в телеграфных аппаратах системы Морзе, которые работали в СССР на железной дороге до середины 60-х годов.

Внешний вид и конструкция:

Монитор своего передатчика. Громкоговорящий детекторный приемник, настроенный на рабочую частоту вещания. Питается от энергии ВЧ наводок с передающей антенны и включается автоматически с включением передатчика. Является честным источником сигнала, вышедшего в эфир. А поскольку Закон о СМИ требует записывать и хранить все передачи, вышедшие в эфир в течение месяца, а в случае работы радиостанции Индивидуального радиовещания совместно со штабом МЧС по оповещению населения при устранении чрезвычайной ситуации, - в течение года, то это устройство просто необходимо на радиостанции Индивидуального радиовещания. Специально для решения этой задачи разработан «Детекторный монитор СВ радиовещательного передатчика» («Радио» № 8 за 2015 г). В той же статье даны рекомендации по его установке и применению для контрольной записи радиопередач.

Рекордер контрольной записи радиопередач. Это может быть либо самостоятельное промышленное устройство, либо программа на вещательном компьютере, работающая на запись параллельно с вещанием через вторую звуковую карту. Главное, чтобы в его память поместились все радиопередачи сделанные Вами за месяц. Записывать АМ вещательный сигнал имеет смысл в один канал «моно», с 16 разрядным кодированием и с частотой квантования 22,05 кГц.

Работаем: разрабатываем, конструируем, точим, фрезеруем, пилим, сверлим, паяем!

Чистого эфира для Ваших разработок!

Технические требования к СЧ АМ радиопередатчикам для
Индивидуального радиовещания разрабатываемым для массового повторения

За основу при разработке технических требований к вещательному АМ радиопередатчику Индивидуального радиовещания взят ГОСТ Р 51742-2001 – «Передатчики радиовещательные стационарные с амплитудной модуляцией диапазонов низких, средних и высоких частот. Основные параметры, технические требования и методы измерений. Госстандарт России. Москва» и, по части ЭМС, Решение ГКРЧ от 24 мая 2013 г. № 13-18-03.

1. Комаров С. Любительское (свободное) радиовещание: история, проблемы, возможности . - Broadcasting - Телевидение и радиовещание, 2006, № 2, с. 56-57; (11.07.15).
2. ГОСТ Р 51742-2001. "Передатчики радиовещательные стационарные с амплитудной модуляцией диапазонов низких, средних и высоких частот. Основные параметры, технические требования и методы измерений. (11.07.15).
3. Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 24 мая 2013 г. № 13-18-03 "Об утверждении Норм 17-13, Норм 18-13, Норм 19-13, Норм 24-13". (11.07.15).
4. Комаров С. Строительство студий. (30.06.15).
5. Комаров С. Оснащение студий. (30.06.15).
6. Shure SM7B. Руководство пользователя. (30.06.15).
7. Комаров С. Ламповые УМЗЧ на трансформаторах ТАН. - Радио, 2005, № 5, с. 16-20.
8. Комаров С. УМЗЧ на "телевизионных" лампах с трансформаторами ТН. - Радио, 2005, № 12, с. 20-22; 2006, № 1, с.18, 19.
9. Комаров С. Дифференциальный выходной трансформатор в двухтактных ламповых УМЗЧ. - Радио, 2006, № 4, с. 16-19; № 5 с.16-18.
10. Комаров С. Ламповый оконечный двухтактный усилитель на 6Н23П и 6П43П. - Радио, 2008, № 8, с. 49, 50; № 9, с. 45-48; № 10, с. 47, 48.
11. Комаров С. Параллельный анодно-экранный модулятор. - Радио, 2015, № 4, с. 30…33.
12. Комаров С. Средневолновый радиовещательный синтезатор частоты. - Радио, 2012, № 9, с. 19-23; № 10, с. 21-23.
13. Комаров С. Генератор двух образцовых частот для синтезаторов вещательных передатчиков. - Радио, 2014, № 6, с. 23-25.
14. Комаров С. Самодельные ребристые каркасы для катушек передатчика. - Радио, 2015, № 5, с. 33.
15. Агафонов Б. С. Теория и расчёт радиотелефонных режимов генераторных ламп. - М.: Советское радио, 1955; (30.06.15).
16. Комаров С. Индикатор настройки передатчика на основе "зелёного глаза". - Радио, 2015, № 7, с. 30, 31.
17. Комаров С. Устройство заземления для средневолновой передающей антенны индивидуального радиовещания. (30.06.15).
18. Комаров С. Детекторный монитор средневолнового радиовещательного передатчика. - Радио, 2015, № 8, с. 29 - 31.

Журнальный вариант статьи в формате PDF