Портативная арктическая радиостанция «ПР-1»
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: Корсаков Н.С. Портативная арктическая радиостанция «ПР-1». Проблемы Арктики, 1940, №1.
Специфика экспедиционно-полевых работ к приборам и аппаратуре предъявляет целый ряд особых требований; основными из них являются малогабаритность и легкий вес (т. е. портативность). Кроме того, аппаратура должна обладать повышенной прочностью и герметичностью.
Широко вошедшая в обиход различных отраслей народного хозяйства радиосвязь, значительно повышающая оперативность, а, следовательно, и общий эффект экспедиционных работ, не всегда находит здесь свое применение. Если в плане снабжения экспедиции и предусматривается оборудование радиоустановкой экспедиционной базы, то все же отдельные отряды из-за отсутствия специальной высокопортативной экспедиционной радиоаппаратуры не могут иметь связи с этой базой.
Действительно, если рассмотреть хотя бы только энергетическую часть обычной передвижной радиостанции мощностью 8-10 ватт, то становится ясным, что именно она главным образом и вносит большие затруднения в применении радиосвязи в экспедициях. Использование для целей питания аккумуляторов (не говоря об их тяжеловесности и абсолютной непортативности) требует еще наличия весьма громоздкого стационарного агрегата для их периодической подзарядки. Так, например, наиболее «легковесный», широко распространенный агрегат - двигатель «Л-3», спаренный с динамомашиной «РМ-5», весит около 200 кг.
Применение гальванических элементов (даже если откинуть их очевидную непортативность) также встречает целый ряд трудностей, из которых основной является саморазряд, делающий невозможным сколько-нибудь длительный (более 1 года) запас питания.
В то же время мощность, потребляемая 8 10-ваттной станцией, невелика и дает возможность применить для ее питания непосредственно во время работы легковесный малолитражный агрегат.
Экспериментальной мастерской Арктического института разработан и изготовлен опытный образец такого агрегата (в первом своем варианте пока для питания радиостанции мощностью до 2 ватт), имеющий следующую конструкцию.
Типовой десятиваттный умформер «РУН-10» соединен в один агрегат со специально построенным микролитражным бензиновым мотором конструкции Л. Пылкова мощностью около 0,25 HP. Габариты и вес всего спаренного агрегата получились весьма незначительными; так, полная установка переносной конструкции с запасом горючего на 6 часов работы весит около 12 кг. В изготовленном образце агрегата оба коллектора умформера производящие; первый дает 6 вольт при токе до 2 А, второй около 200 вольт при токе до 50 mА. Большой расчетный запас в умформере «РУН-10» дает возможность без особых затруднений и вреда для машины снимать до 20 ватт (с обоих коллекторов). Эту мощность при работе на передачу и потребляет специально разработанная радиолабораторией экспериментальной мастерской Арктического института портативная радиостанция «ПР-1».
Радиус действия радиостанции телеграфом предположительно равен 100 км и телефоном до 30 км. Однако есть все основания считать, что при опытном обслуживающем персонале радиус действия станции может быть значительно больше. Передатчик радиостанции имеет две фиксированные волны, одну в 74-метровом диапазоне, вторую в длинноволновом судовом диапазоне ~ 580 м (с возможностью более или менее точной настройки на аварийные волны в обоих указанных диапазонах, т. е. на волнах 74 и 600 м).
Наличие длинноволнового диапазона в радиостанции «ПР-1» весьма ценно для связи в заполярных широтах, где, как известно, применение длинных волн вполне оправдывается их хорошим прохождением во всякое время года и суток. Автор настоящей статьи в течение двух проведенных в Арктике лет в достаточной мере убедился в хорошей устойчивой связи на длинных волнах даже при весьма малых мощностях передатчика.
- Описание электрической схемы портативной радиостанции «ПР-1»
На рис. 1 представлена принципиальная схема описываемой портативной радиостанции.
Приемная часть радиостанции собрана по схеме прямого усиления (I-У-2) на металлических пентодах. Приемник двухконтурный, что обеспечивает наряду с высокой чувствительностью нормальную избирательность. Диапазон принимаемых волн разбит на два частичных поддиапазона: 1-коротковолновый - от 62 до 90 м, 2 - длинноволновый судовой - от 600 до 750 м. Переход с одного диапазона на другой осуществляется многополюсным переключателем (5), сведенным к одной ручке, и занимает время порядка 1 сек.
Первый каскад работает усилителем высокой частоты на высокочастотном пентоде типа «6К7». В сеточной цепи этой лампы (1) находятся индуктивности (6) и (9) первого контура, настраивающегося в резонанс с приходящими колебаниями переменной емкостью (3). Связь первого контура с антенной емкостная и осуществляется при помощи конденсаторов (12) и (13). Второй контур, идентичный по своим параметрам с первым, включен по схеме последовательного питания (анодное напряжение подводится через контур); его индуктивности (7) и (10) настраиваются с помощью переменной емкости (4). Путем переключения индуктивностей в обеих контурах достигается возможность приема как на коротких, так и на длинных волнах. Длинноволновые индуктивности находятся на магнетитовых сердечниках. Переменные емкости (3) и (4) имеют Сmax ~65 μμF и, находясь на обшей оси, образуют сдвоенный блок, имеющий общий орган регулировки. Детекторный каскад работает также на лампе «6К7» (2) и режиме сеточного детектирования, с гридликом из емкости (15) и сопротивления (21). В этом каскаде для общего повышения чувствительности приемника, а также для достижения возможности приема незатухающих и немодулированных колебаний применена обратная связь, которая индуктивно задается на второй контур. Индуктивности обратной связи (8) и (11) практически постоянно связаны с индуктивностями (7) и (10), а необходимая регулировка величины обратной связи осуществляется путем изменения потенциала экранной ceтки лампы (2) потенциометром (23). Последующий каскад, усиливающий низкую частоту, связан с детекторным каскадом посредством трансформатора низкой частоты (27), который здесь не обязателен, но его применение вызывается наличием микрофонного трансформатора для передатчика, функции которого он одновременно несет. Анодную нагрузку в этом каскаде представляет активное сопротивление (30). Второй (оконечный) каскад усиления низкой частоты работает на сопротивлениях. Оба каскада усиления низкой частоты работают на пентодах «6Ж7» (25) и (26). Постоянная составляющая анодного тока последней лампы проходит через телефон.
Переключение с приема на передачу и обратно осуществляется нормальным перекидным ключом типа «И» на три положения (64). С этим ключом механически связан малоемкостный переключатель антенны (65), который при переходе с приема на передачу переключает антенну с приемника на передатчик. Приему соответствует первое положение переключателя, передаче телеграфом - второе положение переключателя (64).
Передающая часть для достижения удовлетворительной стабильности излучаемой частоты собрана по двухкаскадной схеме (МО -РА).
Задающий каскад, выполненный по схеме Мейснера, работает из триоде «6С5» (36). Последовательно питаемые контуры этого каскада, состоящие из индуктивностей (38) и (40), имеют некоторое перекрытие небольшой переменной емкостью (41) в двух диапазонах - 74- и 600-метровом. Индуктивности (38) и (40) переключаются многополюсным переключателем (63), дающим при необходимости перехода на тот или другой диапазон одновременное переключение всех остальных элементов передатчика, в результате чего эта операции, так же как и в приемной части, занимает время порядка секунды.
Передатчик, по существу, рассчитан на фиксированные волны в указанных выше диапазонах, которые все же могут незначительно изменяться (для возможности ухода с волны, на которой могут появиться помели от какой-либо другой радиостанции) небольшими (порядка 30 μμF) переменными емкостями (41) и (54).
Для создания благоприятного режима в работе задающего гетеродина в сетке его лампы включен гридлик из емкости (43) и сопротивления (47).
Через емкости (44) и (45) колебания с задающего каскада подаются на усилительный выходной каскад, работающий на пентоде «6Ф6» (49), колебательный контур которого, имея идентичное с контуром задающего каскада перекрытие, включен также по схеме последовательного питания. Индуктивности, входящие в него (50) и (52), настраиваются емкостью (54).
В обоих каскадах передающей части, в связи с наличием последовательно питаемых контуров для защиты переменных конденсаторов (41) и (54) от высокого положительного потенциала и устранения возможности замыкания его на корпус (в случае неисправности последних) включены защитные слюдяные конденсаторы (42) и (55).
Связь передатчика с антенной на коротких волнах осуществляется индуктивно катушкой (61), а на длинных волнах емкостью (56); причем в последнем случае в цепь антенны включается удлинительная катушка (53), индуктивность которой подгоняется под применяемую, принятую как тип для данной станции антенну. Помимо того, в цепь антенны для контроля включен тепловой прибор (62) типа «ТИР» на силу тока до 0,2 А, по показателям которого можно убедиться в нормальной работе передающего устройства. Следует отметить, что габариты прибора типа «ТИР» излишне велики, и для применения в описываемой станции он должен путем незначительной переделки уменьшаться до целесообразных с его внутренним механизмом размеров.
Ключевание осуществляется путем разрыва постоянной составляющей анодного тока лампы усилителя (49).
В этом варианте суммарный ток анода и экранной сетки (49) имеет незначительную величину, поэтому явилась возможность отказаться от искрогасящего приспособления (дополнительной цепи из R и C).
В настоящем варианте предусмотрена возможность работы передатчика телефоном. В этом случае междуламповый трансформатор приемника (27) используется в качестве микрофонного трансформатора, рассчитанного под нормальный диспетчерский микрофон. Переключение на телефонную передачу сведено к общему переключателю (64), для чего последний должен быть установлен в положение 3. Для уменьшения габаритов применена простейшая сеточная модуляция, которая на этой мощности вполне себя оправдывает.
При переходе с приема на передачу напряжение, вырабатываемое агрегатом соответственно переключается либо на приемную часть, либо на передающую. В связи со значительным потреблением энергии на подогрев катодов металлических ламп в настоящем варианте переключается также и напряжение накала, что влечет некоторую задержку (порядка 30 секунд, нужных на разогрев катодов) при переходе как с приема на передачу, так и обратно.
Разумеется, эта станции может питаться и от каких-либо других источников постоянного тока, но в этом случае следует учесть, что по цепи накала передвижка потребляет около 7 ватт.
Напряжения, обеспечивающие нормальную работу радиостанции: по цепи накала 6 вольт, по цепи анода 200 - 250 вольт.
Следует отметить, что описываемая радиостанция позволяет значительно увеличить мощность ее передатчика без существенных конструктивных изменении. Например, при применении лампы «6Л6» вместо «6Ф6» и повышении анодного напряжения до 400 вольт можно получить мощность порядка 10 ватт, учтя, что напряжение раскачки с задающего гетеродина более чем достаточно (в последнем образце передвижной станции ОРЛ гетеродин на одной лампе «6С5» раскачивает 40-ваттный каскад). Для питания такого варианта радиостанции может быть использован тот же микролитражный мотор, спаренный с умформером «РУН-30», мощность которого вполне обеспечит питание 10-ваттной радиостанции. В связи с этим становится вполне очевидным, что для оборудования более отдаленных от радиосети экспедиционных баз и зимовок могут применяться такие же типовые станции в более мощном варианте, причем, как нетрудно подсчитать, вес такой станции увеличится весьма незначительно, не более 10-15% к весу описываемой радиостанции «ПР-1».
2. Конструктивное оформление жакета портативной радиостанции «ПР -1».
Макет станции оформлен в двух упаковках-чемоданах. В одной упаковке помещается агрегат для питания радиостанции с запасом горючего на 6 часов работы. Габариты упаковки 15x27x35 см, вес около 12 кг. Вo второй упаковке помещается приемно-передающая радиостанция с комплектом антенны и противовеса, головными телефонами, микрофоном и ключом. Габариты этой упаковки 21X23X40 см, вес - 8 кг.
На рис. 2 показана радиостанция в своем рабочем состоянии; справа агрегат питания (в действительности во избежание акустических помех со стороны работающего агрегата последний относится от радиостанции на всю длину 2-метрового шланга).
Борясь за малый вес и малогабаритность, конструкторы станции стремились уже в макете применить наиболее легковесные и незначительные по размерам детали. В частности, габариты самоиндукции весьма незначительны, а в приемной части на длинных волнах применены малые катушки с намоткой «универсаль» на магнетитовых сердечниках. Также малогабаритны и другие примененные в передвижке детали, как, например, слюдяные конденсаторы типа «САМ», сопротивления типа «ТО»; весьма легковесные диапазонные переключатели «Экслей» и т. п. Использование металлических ламп привело к значительному сокращению габаритов всего устройства, и одновременно отпала необходимость в амортизационных приспособлениях для ламп.
В то же время при конструировании станции основная установка была взята на применение типовых деталей, и лишь в силу отсутствия подходящего спаренного блока переменных конденсаторов небольшой емкости для приемной части последний был сконструирован и изготовлен в нашей мастерской. Практика работы с макетом показала, что упомянутый блок может быть значительно легче и меньше по размерам. На рис. 3 представлена вынутая из упаковки приемно-передающая часть со стороны монтажа.
Как это обычно и бывает, макет все же не полностью отражает все конструктивные возможности принятого к серии образца. К примеру, в каркасе нашего макета еще часть места осталась неиспользованной, что говорит о возможности еще большего сокращения габаритов. Сам каркас может быть значительно облегчен, так как в настоящем экземпляре он сделан излишне массивным (дюраль толщиной 2,5 мм). По сравнению с другими деталями, поставленный в макет типовой трансформатор Ефтеева весьма тяжел и громоздок, и, разумеется, вместо него может быть поставлен более легкий специальный трансформатор (как уже указывалось, он необходим только для микрофона).
При конструировании принятого к серии образца нужно учесть возможность перевода, передатчика передвижки на лампу «6Л6», что, как уже говорилось выше, позволит при наличии соответствующего питания увеличить мощность передатчика до 10 ватт.
Описанная передвижная радиостанции «ПР-1» значительно транспортабельнее всей применяемой до сих пор передвижной радиоаппаратуры и безусловно должна найти широкое применение в экспедициях для связи партий со своей базой.
Второй вариант, более мощный, может быть использован для оборудования баз и зимовок, обеспечивая связь с более удаленными (до 500 км) основными станциями радиосети.
