Модернизация радиостанции "Школьная"

Опыт восстановления/реконструкции радиостанции "Школьная"

Радиостанция "Школьная" была спроектирована Харьковским конструкторско-техническом бюро, а выпускалась в Киеве, примерно с середины 70-х годов прошлого века (о, как звучит) для последующего распределения через систему ДОСААФ СССР по коллективным станциям и радиокружкам. В начале 80-х станция была модернизирована (Школьная-М), вследствие чего значительно повысились её эксплуатационные качества. Оба варианта станции предназначались для работы в диапазоне 7 МГц телеграфом и амплитудной модуляцией, и имели выходную мощность около 5 Ватт. Питание станции обеспечивалось от сети 220 Вольт, хотя, при небольшой доделке, была возможна работа и от внешних 12 Вольт.

Первый вариант станции имел множество недостатков, станция часто выходила из строя и не обеспечивала должного качества работы в эфире. Причин тому было несколько, разницу в двух станциях постараюсь свести таблично.

п/п	Технологический узел	Школьная	Школьная-М
1	Корпус	Большой железный корпус с двумя отделениями (верхнее и нижнее), не обеспечивающий должной электромагнитной развязки между блоками	Уменьшенный корпус с несколькими отделениями для каждого блока.
2	Конструкция ГПД	В одном отделении совместно, платы размещены на пластмассовых стойках (плохая ударная стабильность), длинные провода до КПЕ, расположенный рядом усилитель мощности с фильтром.	Отделены от общего объёма станции, короткое соединение с КПЕ, расположенным по другую сторону стенки, закреплены напрямую на стенке отделения.
3	Приёмник	Полностью на транзисторах. Наблюдается увод частоты телеграфного гетеродина при сильных сигналах. Узкополосный фильтр УНЧ критичен к сопротивлению нагрузки. Расположен в одном отделении с передатчиком и микрофонным УНЧ.	УПЧ выполнен с применением интегральной микросхемы. Расположен в отдельном отсеке.
4	Передатчик	Большая печатная плата с длинными соединительными проводниками между платой, оконечным транзистором и выходным фильтром, очень нестабильная работа. Сильная зависимость частоты от режима работы выходного каскада и сопротивления нагрузки. В одном отсеке с приёмником. Большой ток, проходящий через телеграфный ключ (150-200 мА).	Расположен в отдельном отсеке и на одной печатной плате. Минимальная зависимость сигнала от сопротивления нагрузки.

Как результат, имея "Школьную-М" можно было работать в эфире без особых проблем и на различных антеннах, не особо заботясь об их согласовании (без фанатизма, конечно).

Мне достался именно первый вариант "Школьной", в большом корпусе и с индикатором на передней панели. Станция уже была в нерабочем состоянии, с разобранным передатчиком, с недостающими деталями. Первым делом были заменены все электролитические конденсаторы и полностью перебраны межплатные соединения. Затем, уже поблочно, были начаты восстановление и модернизация аппарата.

Для начала размещу первоначальную схему радиостанции "Школьная", чтобы было понятно, от чего отталкивались (кликабельно).

1. Корпус, блок питания.

Кроме чистки от ржавчины и внешней покраски понадобилось восстановить узлы вращения верньеров, поскольку они выполнены из пластмассы, потрескавшейся и развалившейся от старости. Хорошо, что эта пластмасса растворялась в дихлорэтане, поэтому ремонт заключался во внешнем залитии раствора пластмассы поверх уже имеющихся деталей с последующей пластификацией и смазке осей. В блоке питания заменены электролитические конденсаторы и параллельно входным фильтрующим конденсаторам установлен разряжающий резистор. Причина в следующем: при возможном коротком замыкании питания на корпус (а такое случается, поскольку плюс питания выведен в разъём телеграфного ключа) приходится очень долго ждать разряда конденсаторов фильтра, более получаса. С разряжающим резистором всё происходит значительно быстрее. Установлен резистор 4,7 кОм, 2 Ватта.

Перерисованная схема блока питания (нагрузочный резистор включён параллельно конденсатору 4700,0х50, на схеме не показан)

Расположение нагрузочного резистора поверх платы блока питания/телеграфного гетеродина, зелёного цвета.

Залитые пластиком узлы настройки

Коммутация узлов станции также была изменена, поскольку узлы АМ-телефонии были исключены. Теперь все узлы приёмника, а также ГПД передатчика, включены постоянно.

Схема коммутации узлов:

2. Приёмник

Отдаю должное, приёмник был сделан качественно, но имел два недостатка: транзисторный детектор, хороший для АРУ и АМ, но негодный для телеграфа, и критичные к нагрузке параметры фильтра низких частот.

Доделки заключались в следующем. На выход УНЧ был установлен трансформатор от абонентского громкоговорителя, что отделило нагрузку от усилителя и позволило подключать низкоомные наушники.

После такой переделки необходимо подобрать сопротивление R108 до устранения возбуждения и до получения приемлемой полосы пропускания УНЧ при включенном фильтре. Отмечу, что кроме более качественного приёма телеграфа, приём однополосных станций также стал более комфортный, особенно в условиях сильных помех.

Детекторный узел также имел недостатки - затягивание частоты телеграфного гетеродина сильным сигналом и просачивание продетектированной АМ-составляющей в телеграфном режиме, что не позволяло качественно принимать однополосные станции. Для решения этого был собран буферный усилительный каскад. Вовремя подвернулся под руку кусок платы от УПЧ "Радио-76М2" с однокаскадным усилителем и своей регулировкой усиления.

Контур выдран из старой транзисторной радиолы с ПЧ 465 кГц. Настройка проста, но нужен осциллограф или ВЧ-вольтметр: со второго гетеродина уровень ВЧ-сигнала составляет примерно 1 Вольт, точно такой же уровень выставляем потенциометром на выходе буферного каскада. Вот теперь захвата частоты нет и можно спокойно настраиваться по нулевым биениям (если требуется). Дополнительный бонус - усилитель делает нормальный "синус", ибо с гетеродина сигнал выходит несколько грязноватый.
Применённый в станции транзисторный детектор в принципе изжил себя, как смесительный, для приёма телеграфа и однополоски. Как детектор АРУ ещё пойдёт, но как только появляется мощная станция, избавиться от прямого детектирования невозможно. Можно, конечно, поднять уровень сигнала от второго гетеродина, но это не устраняет самой причины.

Было решено сделать следующее - оставить транзисторный детектор T11 для создания напряжения АРУ, а вот для полезного сигнала ПЧ он становится простым эммитерным повторителем, для чего удаляем С59. Резистор ФНЧ R47 отсоединяем от эмиттера Т11, а между ними устанавливаем детектор ключевого типа на полевом транзисторе КП303Б с разделительной ёмкостью 4700 пФ, которая пропускает только ПЧ, а продетектированный НЧ-сигнал практически не пропускает. Изъятый С59 ставим с другой стороны смесителя, восстанавливая ФНЧ.

Сигнал со второго гетеродина отсоединяем от 8 ножки платы приёмника и подсоединяем на затвор полевого транзистора. Думаю, что раз сигнал подаётся от катушки связи, то конденсатор 180 пФ и резистор 270К, подключённые к затвору транзистора, можно запросто удалить (не проверял практически). Разумеется, нам абсолютно безразлично, как подсоединять сток и исток, что и не отражено в схеме.

Потенциометром 100К в буферном усилителе гетеродина устанавливаем достаточное напряжение сигнала на затворе.

Результат: отсутствие прямого детектирования, более "мягкий" (на слух) сигнал, работа АРУ не нарушена, "захват" частоты мощным сигналом также отсутствует.

Конечно, можно было бы, не изменяя схему приёмника, подключить вход смесителя к выводу 8 платы приёмника и сделать внешний ФНЧ, однако в этом случае полевой транзистор сильно бы нагружал контур ПЧ, поскольку входное сопротивление такого смесителя составляет пару сотен Ом, работа АРУ также была бы некорректной, поэтому и было решено подключить его через новообразованный эмиттерный повторитель.

Cхема приёмной части с внесёнными изменениями (кликабельно):

Дополнительная плата располагается на месте бывшего модулятора станции:

Ещё одним недостатком приёмника было изменение частоты приёма при телеграфной манипуляции, т.е. при изменениях питающего напряжения. Для этого в схему гетеродина был дополнительно введён стабилитрон Д814В. Также с этого стабилитрона было взято питания и для телеграфного гетеродина, после чего понадобилась небольшая коррекция узлов по установке частоты.

Схема ГПД приёмника с внесёнными изменениями:

В режиме передачи усиление приёмника понижается принудительно, закорачивая 4 вывод платы приёмника на массу через светодиод, который используется как стабилизатор напряжения (примерно до 2 Вольт), дабы иметь слуховой контроль передачи. В противном случае уровень сигнала при "нажатии" получается гораздо меньше, чем при отпущенном ключе (см. схему коммутации узлов выше).

Наблюдался сильный уход частоты после включения станции. Был в ужасе, увидев, что на заводе поставили конденсаторы серого (!) цвета с маркировкой по ТКЕ М1500! Здесь, скорее всего, разработчики и производители друг друга не поняли, у меня у самого в голове до сих пор сидит фраза из старого справочника "в задающем генераторе применяются конденсаторы серого или голубого цвета, как с минимальным ТКЕ". Так вот цвет оставили, а буквенную маркировку ввели. Разработчик написал "серое", на заводе и поставили серое, не удосужившись уточнить. Заменил на благочинные КСО серий Г и В - частота стоит как прибитая, даже после переноски станции полчаса по улице при нуле градусов и последующем включении.

Разумеется, что в дополнение к электролитическим конденсаторам были по возможности заменены все "флажковые" блокирующие конденсаторы (разваливались на части).

Что ещё возможно сделать:

- повысить частоту гетеродина в диапазон перестройки 7465 - 7565 кГц. В этом случае у нас не будет инверсии принимаемой боковой частоты, а также избавимся от помех вещательных станций в диапазоне 49 Метров, для этого требуется полностью перебрать конденсаторы в ГПД;

- заменить пластиковые стойки, крепящие плату гетеродина, на металлические, чтобы повысить ударную стабильность.

Поскольку радиоштепсели найти уже трудно, а большинство имеющихся в продаже головных телефонов имеют для подключения джек 3,5 мм, то проведена операция по изготовлению переходника с обычной радиорозетки на гнездо 3,5.

3. Передатчик

Поначалу попробовал восстановить оригинальную схему. Было сделано следующее:

- Все высокочастотные соединения в районе транзистора оконечного каскада необходимо укоротить до минимально возможной длины. Это касается и коаксиальных кабелей, которыми выводы оконечного транзистора присоединены к платам. Если у кого использован экранированый НЧ-кабель - выкинуть и заменить на коаксиал (50-омный лучше держится механически). Возбуды от подключения несогласованной антенны пропадут;

- Инженеру, установившему бок о бок задающий генератор передатчика и выходной П-контур нужно оторвать руки - избавиться от CHIRP'ания сигнала практически невозможно. Отделяем плату П-контура и оконечный транзистор Г-образной металлической пластиной от остального объёма станции (см. фото выше, с расположением нагрузочного резистора).

Тем не менее избавиться от такого недостатка, как уход частоты передатчика при нажатии ключа при изменении внешней нагрузки, не получалось. Также возможность выхода из строя предоконечного и оконечного транзисторов упиралась в возможность их приобретения. Поэтому был выбран вариант изготовления полностью нового узла передатчика.

Для начала был модифицирован ГПД передатчика:

- для уменьшения связи с задающим контуром применена схема индуктивной связи в виде одного витка провода вокруг катушки генератора, в связи с этим изменена схема смещения буферного каскада;

- поскольку изначально ГПД передатчика включался только на время работы, то ему приходилось постоянно прогреваться прямо во время работы, что приводило к уплыванию сигнала и, как правило, к нарушению связи и плохой оценке сигнала корреспондентами. Поэтому питание на ГПД передатчика теперь подаётся постоянно, а на время приёма частота сдвигается в сторону путём подключения к контуру дополнительного конденсатора через дистанционно управляемое реле (применено РЭС-49). Теперь во время настройки или передачи реле отключает дополнительный конденсатор и генерация возвращается в нужный диапазон. Таким образом работа производится на постоянно "прогретом" генераторе.

Схема блока ГПД передатчика с внесёнными изменениями:

Схематически новый передатчик имеет два каскада - манипулируемый буфер (был опубликован в "Радио" №4, 1990, стр. 29) и оконечный каскад на маломощных транзисторах 2 N2222. Для более полной развязки между усилителем и ГПД был установлен контур из старой платы передатчика. Таким образом удалось уменьшить сдвиг частоты при ключевании менее чем до сотни Герц.

Плата нового передатчика выглядит следующим образом:

Для передатчика был изготовлен новый двухзвенный выходной фильтр, его параметры взяты из описания трансивера "Дружба". Старый выходной транзистор остался на прежнем месте дабы не искать его потом, когда будут мысли об умощнении радиостанции. Жёлтый тороид - датчик излучения, подключенный к 5 выводу платы приёмника (взят из энергосберегающей лампы).

Что ещё возможно сделать:

- понизить частоту задающего гетеродина в два раза с последующим умножением. В этом случае у нас повысится стабильность частоты и ещё более уменьшится воздействие на задающий генератор от внешних условий;

Таким образом радиостанция была восстановлена для работы малой мощностью и для услады души ;)

На главную...