Модернизация радиостанции "Баклан-5"

Модернизации подвергалась авиационная радиостанция "Баклан-5". Цель модернизации - использование радиостанции для любительской радиосвязи в диапазоне 144-146 МГц.

Описываемая мной методика применима и к радиостанциям "Баклан-20", "Баклан-5Ш", "Баклан-20Ш", "Баклан-РН".

Эта радиостанция в процессе производства подвергалась модернизации самим изготовителем и выпускалась в различных модификациях. В сети Интернет на различных сайтах представлено в основном описание одной модификации. Его можно скачать здесь:

Несколько отличающееся описание находится на сайте http://radioair.ru/baklan.html

Другая модификация, значительно отличающаяся от предыдущих описана в книге Швед А.П. и др. Самолетное радиооборудование связи. Учеб. пособие. - М.: Радио и связь, 1995. Скачать эту книгу можно здесь Shved.pdf

Некоторую дополнительную информацию по радиостанции можно найти в следующих источниках:

Радиостанция "Баклан-РН". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИЖ1.101.019 ТО.
1. http://www.cqham.ru/ftp2/dw.php?tdoc_baklan_rn.djvu
2. http://www.radioscanner.ru/files/civil/file3356/
Вертолет Ми-8Т. Дополнение для вертолетов, оборудованных радиостанциями "Ядро-1А" и "Баклан-20". Mi-8_dop_YADRO_BAKLAN.pdf
Дополнение к инструкции по технической эксплуатации самолета ИЛ-76Т(ТД). Для самолета ИЛ-76Т(ТД), оборудованного радиостанциями "Баклан-20Д" с сеткой частот 8,33/25 кГц. 1999 г. tehavia211.pdf
Жаворонков В.П. Радиоэлектронное оборудование самолета Ту-154М и его летная эксплуатация. - М.:АО "МЕНАТЕП-ИНФОРМ", 1995. 26_1-252.pdf
Радиосвязное и радионавигационое оборудование. 640_ao.doc

Мне достался экземпляр 1981 г.в. по схемотехнике наиболее близкий к тому, что описан в книге Швед А.П. Амортизационная рама и пульт управления к сожалению отсутствовали.

Электропитаниние радиостанции должно осуществляться постоянным напряжением 27 В. Потребляемая мощность (для Баклан-5) 85 Вт. Источник питания с такими характеристиками можно изготовить самостоятельно по известным схемам или использовать готовый. Я применил промышленный блок питания БПС-24/1 предварительно увеличив его выходное напряжение до необходимых 27 В.

Так как в большинстве случаев радиолюбителю достаются радиостанции уже бывшие в эксплуатации, то следующим этапом должна быть проверка ее работоспособности. Сделать это можно принимая сигналы воздушных судов или наземных станций авиационных служб. Так например в г. Новосибирске хорошо прослушиваются сигналы на частоте 127,4 МГц (службы аэропорта "Толмачево") даже на простейшую антенну в виде 0,5 м провода,воткнутого непосредственно в антенный разъем радиостанции. Для других населенных пунктов узнать значения используемых частот можно здесь http://www.radioscanner.ru/bands/ussr/

Выполнять проверку передатчика, излучая сигнал в эфир - нельзя, так как его диапазон частот находится за пределами разрешенного радиолюбителям участка 144-146 МГц и можно создать проблемы авиационным службам. Для проверки передатчик следует нагрузить на неизлучающий эквивалент антенны сопротивлением 50 Ом. В простейшем случае это 4 резистора МЛТ-2 сопротивлением 200 Ом, включенные параллельно.

Обнаруженные при проверке неисправности следует найти руководствуясь описанием и принципиальными схемами и устранить. В моем случае были неисправны некоторые транзисторы стабилизаторов напряжения и микросхемы синтезатора частоты.

Для работы в участке 144-146 МГц необходимо:

Перестроить синтезатор частоты таким образом чтобы в режиме передачи он выдавал сигнал той частоты, которая должна была быть в режиме приема и наоборот.
Перестроить контуры преселектора приемника на зеркальный канал.

Согласно схемы одной из модификаций переключение частоты синтезатора осуществляется подачей напряжения на делитель R85, R86. С него сниманется напряжение на схему досчета У27-2 и У16-3. В режиме передачи формируется уровень логической единицы а в режиме приема - уровень логического нуля. В этой модификации возможно изменение режима работы синтезатора исключением из схемы инвертора У27-2 и включением его перед У16-3. В другой модификации радиостанции, описанной в книге Швед А.П., схема досчета содержит элементы У27-3 и У27-4, выполняющие те же функции. Соответственно для перестройки можно исключить инвертор У27-3 и включить его перед У27-4. Если ваш экземпляр радиостанции отличается от имеющихся схем, сложно найти эти инверторы или не хочется резать дорожки на плате можно поставить после делителя R85, R86 дополнительный инвертор. Для этого можно установить микросхему 136ЛН1 (шесть логических элементов “НЕ”) или 136ЛА3 (четыре логических элемента “2И-НЕ”), использовав только один элемент. Дополнительную микросхему удобно закрепить поверх одной из уже установленных на плате, соединив пайкой их общие выводы и выводы питания. Расположение микросхемы показано на фото.

Контуры преселектора можно перестроить предназначенными для этого подстроечными конденсаторами С1, С3, С11, С13 и С15. Для этого на вход приемника необходимо подать сигнал с частотой 145,250 МГц от ВЧ генератора или принимать сигнал другого трансивера имеющего цифровой синтезатор частоты (я использовал генератор Г4-116 и трансивер "Маяк" описание которого приведено на странице Модернизация радиостанции "Маяк"). К гнезду Гн. 5 кассеты приемника (выход УПТ АРУ) подключается миливольтметр постоянного тока. Конденсаторы регулируются по минимальному показанию милливольтметра. При перестройке контура смесителя L7, С15, Д9, Д10 уровень сигнала можно контролировать на гнезде Гн. 3 высокочастотным вольтметром переменного тока (я пользовался В3-39 и Ц4352 с выносной детекторной головкой). Настройка контуров является достаточно острой. После длительной эксплуатации (или хранения) выводы конденсаторов могут окислиться и пропасть контакт между выводом и подвижной обкладкой. Этот деффект проявляется отсутствием реакции схемы на вращение подвижной пластины конденсатора. Такие конденсаторы следует заменить. Может возникнуть ситуация, когда настройка не удается по причине большой емкости в контуре. В этом случае можно заменить варикапы Д1-Д10 на другие с меньшей начальной емкостью. В своей радиостанции я сразу выполнил замену на КВ110А.

Микротелефонная гарнитура (МТГ) и дополнительный УНЧ радиостанции в моем случае отсутствовали. Литературный поиск по схемотехнике МТГ "Баклана" дал две статьи И.Подгорного EW1MM:

И. Подгорный. НЧ тракт передающих устройств. – - Радиолюбитель КВ и УКВ, 1996, №1, стр.21.
И. Подгорный. Микрофоны - Гарнитуры. Ссылки: http://www.cqham.ru/mic_ew1mm.htm и http://mic.at.ua/index/0-18

За основу конструкции я выбрал гарнитуру ГСШ-А-18Э. Схема этой гарнитуры содержит специфическую микросборку 04УН040-2. Считаю, что предложенный И. Подгорным вариант замены этой микросборки не совсем корректен. Мой вариант схемы приведен ниже на рисунке.

Для своей радиостанции я использовал электретный микрофон и внес в схему изменения. Схема моей гарнитуры приведена ниже.

Через резисторы R7,R8 подается постоянное напряжение, необходимое для работы электретного микрофона. Конденсатор C5 - блокировочный, устраняет самовозбуждение микрофонного усилителя через резисторы R7,R8 и микрофон. Емкость разделительного конденсатора C1 уменьшена до 0,1 мкФ для исключения эффекта "выплывания модуляции" по рекомендациям И. Подгорного и В. Бычковского.

В. Бычковский (UN7PPX). Электретный микрофон в радиостанции "Маяк". http://un7ppx.narod.ru/mod/majak3.htm

Увеличены емкости конденсаторв С2-С4 для ограничения сверху полосы модулирующих частот.

Схема дополнительного УНЧ радиостации содержит два трансформатора. Так как трансформаторы являются не очень технологичными изделиями я принял решение не повторять оригинальный УНЧ а заменить его УНЧ, выполненным по схеме радиостанции "Маяк" 16Р22В-1.

Для питания дополнительного УНЧ изготовлен стабилизатор напряжения +12 В. Входное напряжение для него снимается с 9го вывода (выход +15 В) платы блока питания радиостанции. Схемы стабилизаторов идентичны используемым в блоке питания радиостанции и приведены ниже. Второй стабилизатор на напряжение +16 В, изображенный на этом же рисунке, используется для системы ручной регулировки усиления (РРУ) и S-метра. Входное напряжение для него снимается с 17го вывода (выход +18 В) платы блока питания радиостанции.

Для комфортной работы в эфире в радиостанцию можно встроить ручную регулировку уровня порога включения/выключения системы подавления шума (ПШ); ручную регулировку усиления приемника (РРУ), предусмотрев возможность отключения системы АРУ; S-метр; электронный пульт управления с расширенными возможностями по управлению синтезатором частоты.

Для возможности регулировки порога системы ПШ из схемы приемника исключаются резисторы R31 и R36 и вместо них включаются последовательно постоянный резистор 30 кОм и переменный 10 кОм. Последний устанавливается в таком месте, чтобы было удобно его регулировать во время работы.

Система РРУ, S-метр и другие доработки показаны на общей схеме внешних подключений, приведенной ниже на рисунке.

В верхнем положении переключателя S1 включена система АРУ. В нижнем положении - АРУ отключена и усиление регулируется резистором R2. В схеме приемника разрываются соединения: между резистором R18 и конденсатором С18; между катодом диода Д11 и нижними (по схеме) выводами резисторов R26 и R33. Верхняя обкладка (по схеме) конденсатора С18 соединяется с нижними выводами R26 и R33. Стрелка микроамперметра устанавливается на нуль подстроечным резистором R2 стабилизатора напряжения, а чувствительность прибора регулируется подбором сопротивления резиcторов R13 и R14.

Штатный пульт управления радиостацией наверное не так уж и плох, но в моем случае он просто отсутствовал. Повторить его конструкцию по имеющимся схемам в принципе не сложно. Однако для проведения любительских связей он не очень удобен, так как имеет минимальные возможности по управлению синтезатором частоты. Такие достаточно полулярные для радиолюбителей режимы как работа с репитерами, работа с произвольным разносом частот, сканирование по диапазону частот, запоминание выбранных частот, поочередное прослушивание двух частот и некоторые другие - в нем не предусмотрены.

Литературный поиск привел меня к статье: Ю. Голиков (UK8AAU). Пульт управления радиостанцией "Баклан". Журнал "Радиохобби" №5, 2000г. Разработанная им схема электронного пульта обладает на мой взгляд всеми необходимыми функциями. Оригинальный текст статьи можно скачать по ссылке rh2000.zip. Авторский вариант статьи pult.zip. Файлы прошивки можно скачать на сайте редакции журнала "Радиохобби" или здесь bs2.zip.

В процессе изготовления этого пульта мной был выявлен ряд ошибок (или опечаток) в опубликованных в журнале схемах. Схемы с моими исправлениями представлены на рисунках ниже.

Питать схему пульта от внутреннего стабилизатора +10 В, как предлагает Ю. Голиков у меня не получилось. По результатам измерений схема потребляет ток 260 мА и напряжение внутреннего стабилизатора радиостанции проседает на несколько вольт. Я запитал схему от общего блока питания +27 В через ограничительный резистор (четыре резистора МЛТ-2, включенные параллельно. Три из них имеют номинал 300 Ом и один 220 Ом). Логичным было бы при проектировании сетевого блока питания сразу предусмотреть два выходных напряжения +27 В и +5 В. Вместо рекомендованного интегрального стабилизатора К142ЕН5 использовал аналогичный импортный на 5 В L7805CV, который установил на самодельный радиатор (сильно грелся). Вместо микросхемы К555ИР22 я использовал К1533ИР22 а микропроцессор КM1816ВЕ48.

Яркость свечения индикатора в некоторой степени зависит от конкретного экземпляра микросхемы регистров К561ИР2. Для некоторых экземпляров микросхем возможно также уменьшение выходного напряжения на 2 и 10 выводах из-за большого потребления тока по цепи нагрузки (индикатор и последовательный резистор). Вследствие этого следующий регистр может не воспринимать это напряжение как логическую единицу и нормальная работа индикаторов нарушается. Уменьшить проседание напряжения можно соответственно увеличив сопротивление резисторов R1-R8.

При проектировании печатной платы, следует учесть порядок расположения индикаторов: HL1 - сотни МГц, HL2 - десятки МГц HL6 - единицы МГц, HL5 - сотни кГц, HL4 - десятки кГц, HL3 - единицы кГц.

По окончании ввода команды, состоящей из последовательного нажатия двух цифровых клавиш, следует нажимать клавишу с символом "#" (решетка).

Радиостанция "Баклан" предназначена для работы только с амплитудной модуляцией (АМ). Радиолюбители же в диапазоне 144-146 МГц используют узкополосную частотную (ЧМ), однополосную с подавленной несущей (SSB) и телеграф (СW). Соответственно необходимо внести измения в схему радиостанции для обеспечения возможности работы с этими видами модуляции.

В качестве ЧМ детектора я предлагаю использовать схему кварцевого дискриминатора описанную В.Т. Поляковым в статье "Техника УКВ ЧМ связи". Эту схему он рекомендует как раз для узкополосной ЧМ при высоких значениях промежуточной частоты. Схема детектора представлена ниже на рисунке. Саму статью можно скачать по ссылке http://qrx.narod.ru/arhn2/ukv-m.html/0-18

Детектор АМ следует сохранить, так как он является частью системы АРУ. ЧМ детектор подключается к выходу последнего каскада УПЧ (гнездо Гн.12) через разделительный конденсатор емкостью 10 пФ. Учитывая достаточно большое значение промежуточной частоты (20 МГц) следует проводники, соединяющие тракт ПЧ с детектором, выполнить максимально короткими.

К сожалению предлагаемая схема не обладает свойством самостоятельного подавления паразитной АМ, поэтому желательно перед таким детектором поставить амплитудный ограничитель или встроить его в последний штатный каскад УПЧ. В последнем случае ограничитель следует сделать отключаемым для сохранения возможности детектировать сигналы АМ детектором.

Для осуществления ЧМ модуляции в передатчике следует подать сигнал микрофонного усилителя на варикапы ГУН. Способ подключения показан на схеме выше. Подстроечный резистор R6 позволяет отрегулировать девиацию частоты; конденсатор С2 - разделительный, исключает проникновение напряжения питания гарнитуры на варикапы.

Схема SSB и ТЛГ детектора, собранного мною, показана на рисунке. Коммутация детекторов осуществляется переключателем S4. Емкость конденсатора С2 при приеме ТЛГ подключается параллельно кварцевому резонатору и примерно на 1 кГц (тон сигнала) изменяет частоту колебаний генератора.

К сожалению при такой схемотехнике сигнал телеграфного гетеродина просачивается в ПЧ тракт, и детектируется детектором АРУ. При этом нарушается работа системы АРУ и изменяются показания S-метра. Конечно систему АРУ можно отключить, но мне кажется более рациональным применение балансной схемы детектора, обладающего свойством подавлять сигнал телеграфного гетеродина.

Вводить режим SSB на передачу считаю не целесообразным ввиду необходимости значительных переделок схемы радиостанции. Для работы ТЛГ на передачу достаточно отключить микрофонный усилитель и подсоединить ключ параллельно клавише "прием-передача" тангенты.

Результат моего творчества показан ниже на фотографиях.