编者按:随着农村人民公社的大发展,县内电话数量日益增多,电话会议也经常召开,再加上农村有线广播网的普遍建立,原有县内电话电路已不能满足客观形势发展的需要,必须增加电路。山西平遥县邮电局敢想敢干,大搞技术革新,用土洋结合的方法,设计制成了一种比较简单的超短波无线电话设备,适合县到公社间使用,通话里程可达60公里,通话质量不低于实线通话质量,成本比较低廉。对于水库、工地需要开辟通信电路的地方,尤为适宜。这篇文章就是介绍这种超短波无线电话设备的制作方法和它的原理。
我局职工为了适应当前农村通信工作发展的急迫需要,设计制作了一套超短波无线电话设备。这套超短波无线电话设备的原理方框图如图1。它包括发射机、接收机和信号系统三个部分。在终端采用混合线圈将四线制变成二线制接到用户或长途台。通信波长选用在10米到4米的波段,在这个波段里,一般电子管6П1П还可以作到。发射机采用调幅制,并且用的是振荡器级直接调制的办法,接收机采用超再生检波。机器结构简单,调节、使用都比较方便。

发送设备
发送设备包括超短波振荡器和调制放大器两部分。超短波振荡器的原理如图2。由四只电子管(6П1П)组成并联推挽振荡。屏极振荡回路与栅极振荡回路是互感耦合的,为了达到较高的Q质和便于调谐,采用了双馈线式的回路。回路电容是利用电子管的极间电容。回路的调节是由放置在双馈线上的短路片完成的。

调制采用的是帘栅极调制的办法。为了便于使调制器与振荡器帘栅极联接,中间加了一个阴极输出器作为隔离级。在电路中,用调节阴极输出器栅极直流电位的办法可以方便地调节振荡级的帘栅压,从而调节振荡的强弱和工作点;另一方面,由于阴极输出器具有较低的输出阻抗,所以它可以很容易把高频与音频隔开,使超短波振荡不致干扰到调制放大器中去。尤其重要的是使帘栅极可以方便地得到高频地电位,避免了一些寄生振荡的可能性。
振荡器的波长是由回路元件决定的。根据“长线”理论可以知道,短于\(\frac{1}{4}\)波长的终端短路线即相当于一个电感。所以在电路中,屏极回路和栅极回路里双馈线(简称屏极线和栅极线)的长度要小于波长的1/4,而它的具体长短视所需要的波长和电子管的分布电容大小而定。

振荡器的结构外貌如图3。为了使电子管能充分地发挥出最大功率,必须使回路具有高Q质,避免不必要的介质损失。回路我们采用的是直径4毫米的光铜线,双线距离为80毫米,屏极线与栅极线之间的距离为30毫米,回路是架设在胶木架上(如采用瓷质或聚苯乙烯高频材料则更好),为了减少损失,在胶木架上打了很多孔。架子愈靠电子管屏极那端影响愈大,因此接近屏极处的接线和支持更应特别注意高频绝缘问题。电子管应选用瓷管座,或用铜线直接接在管脚上。为了使电路工作得平衡,在结构上保持高度的对称是十分必要的。另外应尽可能把不必要的线远离电子管的屏极和栅极。阴极输出器可以放置在及向回路的短路端。振荡用的四只电子管应经过简单的挑选,足量找比较性能一致的使用。用4只6П1П组成的振荡器,波长5米时功率可达15瓦。
振荡路安装好之后,首先要经过空载调整。即不架天线,也不加任何其他负载,调节屏极和栅极回路,改变放置在屏极线和栅极线上的短路片位置,使屏极回路与栅极回路相互调谐,以栅偏压最大和屏流最小为标准。栅偏压应在200伏,屏流在120毫安左右。调谐之后,可以将振荡器加上适当的负载,即用普通30瓦灯泡,接在一个与屏极线和栅极线一样形状的耦合环上,放置在屏极线的上方,离开适当的距离;使灯泡发光最亮。然后再仔细调节屏线和栅线的调谐与耦合,使得既振荡稳定,又能发挥出最大功率,另外还需使电子管的屏流、屏耗不超过它的额定值。

振荡器的波长可以用驻波法来测量。即在离开振荡器l米左右的地方架设一对平行双馈线(图4),馈线用普通光铜线,不必太粗,它的长度要在预定波长数值的两倍以上。双馈线的一端接入小氖灯,馈线上装一可滑动的短路片。然后开启发射机并与双馈线有适当的耦合。滑动短路片找到四个或五个使氖灯发亮的位置(如图中a,b,c等点),这些点之间的距离l1、l2 ……的平均值即为波长的1/2。测量点愈多,所测得的结果愈准确。所测波长如与设计有出入,可适当调节振荡器屏极线和栅极线上的短路片,直到合于要求为止。

调制放大器的电路如图5,它就是一个普通的低频放大器。放大器分三级,第一级是1/2 6H1П作前置放大,第二级是一只6H1П用来做倒相放大,第三级是二只6П1П作推挽输出。
调制放大器在结构上要注意对高频的隔离。由于在发射机旁电场极强,如果隔离不好,很容易引起振荡。放大器的外壳要用金属做,同时在放大器前两级的栅极上都加上了高频滤波设备,如图上的R和C。R是用普通5千欧电阻,上面绕有扼流线圈(用细漆包线并行绕在电阻上,绕满为止),C用瓷介或云母电容器。放大器输出处的变压器要自己绕制。为了使振荡级得到足够的调幅度,输出音频电压最大需在200伏左右。此变压器可用普通推挽式输出变压器,将其次级改绕,绕成1:1即可。
接收设备
这里所用的接收设备主要是一级超再生检波器。超再生接收的最大优点是灵敏度高。另外,它的频带也比较宽。图6就是这种超再生接收设备的原理图。在电路结构上与振荡器非常相似,也是双馈线作回路,屏极栅极互感耦合的振荡电路。所不同的是超再生检波电路在栅极回路终端(短路端)接了一个比较大的电阻到正电压,同时接了一个50微微法的电容到地。电阻、电容的数值选择必须适当,以保证检波器工作在间歇振荡状态。电容以小为宜,但最好不小于10微微法,电阻以大为宜但最好不大于3兆欧。超再生检波器,在未收到信号之前,由于间歇振荡受热噪声的影响,每次间歇振荡的幅度起伏不平,在检波输出处可以听到杂乱的噪声,这种噪声调到越大越好。

和发射机的振荡器不同,起再生接收机的回路(屏极线和栅极线)并不见得是Q值愈大愈好,而是与栅极电阻电容相配合有一最佳值。因此,接收机的回路数据和发射机不完全相同,所用线径是2.6毫米,双线距离为120毫米,屏极线与栅极线的距离在10—30毫米之间。接收机的调谐波长一方面决定于回路双馈线的长短,另一万面也决定于屏极线与栅极线之间的距离,它们的距离愈远,可以调谐的波长愈短。依照上面的数据,所接收的波长可达4米以上。
在安装结构上所需要注意的问题和发射机一样。不过在接收机中,超再生检波器屏极线的终端有高频扼流圈和作为检波输出的低频变压器,后面还有一级6H1П作放大。所以除了要注意高频部分的结构(支持及对称问题)外,还要防止低频和高频间由寄生耦合可能引起的低频振荡,因此最好把低频线路集中在屏极线和栅极线的短路端,远离检波管的屏极和栅极。检波部分的结构如图7。接收机的输出变压器是用6V6输出变压器改制,初级不动,次级用30号漆包线绕400—500圈。

天线设备
天线设备包括天线、馈线及匹配线三部分。由于所用的发射机与接收机的波长距离较近,所以接收天线和发射天线是分开的,或者分置在两地,或者同放在一个杆子上但离开相当的距离。发射天线和接收天线都是用半波的水平振子,用直径4毫米的光铜线作成(图8)。为了增加方向性,天线都加有反射体。反射体长度为半波长,与天线振子的距离约为1/4波长,是用与天线同样的铜线作成的。天线和反射体都用瓷瓶支持,放置在横木担上。

接收天线的馈线是用普通胶皮绞线作成,它的特性阻抗在100欧左右,与天线阻抗接近,所以没有特殊的匹配装制。绞线的损失较大,所以不要拉得过长。发射天线的馈线要比较仔细地架设。为了有效地把发射机的功率送到天线上去,所以要求馈线损失小,还要与天线匹配。它是用光铜绞线作成的平行双馈线,装置如图9。馈线的特性阻抗为568欧,为了与半波振子带反射体的天线输入阻抗(约70到80欧)相匹配,在天线与馈线的相接处加入了\(\frac{1}{4}\)波长的变阻匹配线,匹配线是用4毫米直径的光铜线。为了使馈线损失尽量小,在由天线引向机旁时,中间尽量少用支持物,而且尽量少转大角度的弯。

在超短波情况下,接收点电场强度与天线高度成正比,天线愈高,通信距离愈远。根据实验,发射天线离地28米,接收天线离地8米情况下,这套设奋可以通话60公里以上。
电源部分
这套设备的电源部分如图10。T\(_{2}\)、T3是用普通五灯或六灯变压器。T\(_{1}\)、T4和扼流圈是自己绕制的。T\(_{1}\)是用22平方厘米截面积的铁心,初级用线径0.48毫米线绕500圈,次级高压圈用线径0.28毫米线两组各绕1200圈,5伏线圈用1.22毫米线绕14圈。扼流圈是用普通五灯变压器铁心。用0.28毫米线将窗口绕满为止,但注意铁心要留空气隙。T4是用五灯变压器将其高压圈取消,将6.3伏线圈按原圈数用1.22毫米线绕两组到三组。
为了使无线电话和普通电话一样,可以随时相互呼叫而不受定时开放时间的限制,另外备有一套信号系统,本文由于篇幅的限制,就不仔细介绍了。(山西省平遥邮电局)