Владимир Поляков RA3AAE

Проекту, о котором пойдет речь, исполняется уже полвека, и автору давно уже хотелось рассказать о нем поподробнее благосклонным читателям.

Как формировалась идея. Все начиналось в далёком 1968 году, когда защитив диссертацию, и «наевшись» до отвращения сбором отзывов, оформлением ВАК-овских документов и т. п. (что, кстати, навсегда отбило охоту защищать диссертации) автор занялся, наконец, любимыми хобби. Их у меня было два: турпоходы на байдарках и радио. Но походы случались не часто, и только летом, а о радио можно было думать хоть каждый день, параллельно с основной работой, а бывало и ночь тоже.

Среди множества других проектов в последующее десятилетие я, время от

времени, возвращался к теме радиовещательных приемников прямого усиления

на длинные и средние волны (ДСВ). Переделав их немало, убедился, что

работают они лучше супергетеродинов, благо добротность контуров на ДСВ

позволяет получить нужные полосы пропускания. Большая часть этих приемников

потом была описана в журналах «Радио» и в книге [1].

Узким местом во всех АМ приемниках был амплитудный детектор – он вносил

искажения и подчеркивал помехи (ему всё равно, что детектировать, он же, по

сути, выпрямитель). Иное дело гетеродинный приемник. Это его древнее и

правильное название, забытое в 30-х годах прошлого века, но после второго

рождения в 60-х его стали называть приемником прямого преобразования. Если

удавалось настроить гетеродинный приемник по нулевым биениям на частоту

несущей АМ станции, и удержать синфазность хотя бы несколько секунд, прием

То же получалось и в регенераторах с обратной связью чуть выше порога –

несущая захватывала генерацию, и получалось то, что в старину называли

гомодином, синхродином или автодином. Много раз я убеждался в правоте Е. Г.

Момота, написавшего замечательную и очень правильную книгу «Проблемы и

техника синхронного радиоприема» по своим, еще довоенным разработкам.

Написанная в 1941-м, книга сгорела вместе с типографией при бомбежках

Ленинграда, и была издана только в 1961-м, нисколько не устарев за 20 лет.

Рукописи не горят, и хорошие идеи не пропадают!

Наблюдения за ДСВ эфиром позволили установить и интересную закономерность:

радиостанции работали на строго отведенных частотах, подчиняющимся закону

(9m + 2) кГц на ДВ и (9m – 1) кГц на СВ, где m – целое число. Особенно это стало

ясно, когда автор подключил самодельный цифровой частотомер к выходу УРЧ

приемника прямого усиления. Он показывал не частоту настройки, как в

супергетеродинах, а истинную частоту принимаемой станции.

Прочитать об этой сетке частот было негде, известно было лишь, что разнос

несущих радиовещательных станций по еще довоенным международным

соглашениям должен составлять 9 кГц на ДСВ и 5 кГц на КВ, и что уход частоты

несущих (по ГОСТ) не должен превышать 10 Гц. Частотомер исправно показывал,

что большинство станций укладываются в эти рамки (кроме Кишинева, несущая

которого тогда отстояла от сетки на 15 Гц).

Прямо на глазах в это время (конец 70-х) происходил переход (безо всяких

объявлений) на сетку 9m, сначала в верхней части ДВ, потом и в остальных

частях ДВ и СВ диапазонов. Радиослушатели этого просто не заметили, но ДВ

«Маяк», работавший на «круглой» частоте 200 кГц, стал на частоту 198 кГц. Хуже

пришлось английской станции в Дройтвиче, работавшей на той же частоте, и

несущая которой служила государственным эталоном времени и частоты (ГСВЧ).

Тогда мне и пришла мысль о пользе и удобстве синтезаторов частот, как для

станций, так и вместо гетеродинов в приемниках. Тогда перестройка приемника

велась бы не плавно, а скачками по 9 кГц, прямо по возможным частотам станций.

Опубликовать эту мысль удалось лишь значительно позднее [3].

Узкое место есть и в синхронном приемнике – это удержание гетеродина в фазе с

несущей принимаемого сигнала. Е. Г. Момот использовал прямой захват, и это не

лучший способ синхронизации гетеродина, поскольку открывает дополнительный

путь для помех. Более совершенны системы фазовой автоподстройки частоты

(ФАПЧ), разработанные позднее. О них написаны горы трудов, в том числе и

автором [4]. Схемы гетеродинного приемника (прямого преобразования) и

системы ФАПЧ практически совпадают, добавляется лишь цепь обратной связи

для подстройки гетеродина и УНЧ должен усиливать сигналы от постоянного тока,

т. е. превращается в УПТ [5, с.94]. Конечно, это вызывает дополнительные

трудности, но если они решены при приеме ЧМ [4], то решить их при приеме АМ

сигнала со стабильной несущей гораздо легче и проще.

Однако синхронизация гетеродина по несущей принимаемой станции хоть и

вполне возможна, обладает существенным недостатком: если сигнал слаб и

искажен помехами, то и синхронизация может оказаться неустойчивой. А что,

если решить проблему радикально – синхронизировать все передатчики и все

приемники от единого Госстандарта времени и частоты (ГСВЧ)? Тогда уже не

нужно будет подстраивать опорную частоту синтезатора приемника и его ФАПЧ

превращается в АПФ – более простую, стабильную и помехоустойчивую

автоподстройку фазы. Да, в конструкции приемника появляется дополнительный

канал приема станции ГСВЧ (66,(6) кГц в Москве, например), но он не так уж и

сложен, к тому же настроен на фиксированную частоту, узкополосен (доли герца)

и потому чрезвычайно помехоустойчив. Идеально подойдет приемник прямого

преобразования [5]. К тому же часы, встроенные в приемник, будут показывать

наиточнейшее в стране время! Но надо сихронизировать от ГСВЧ и все

передатчики. Оказалось, что проблема уже давно решена, но для другой цели.

Синхронное радиовещание. Его идея состоит в том, что определенную

территорию лучше обслуживать не одним мощным передатчиком, а серией менее

мощных, но равномерно распределенных по всей территории, Вспомните уличное

освещение – не вешают один большой фонарь надо всем городом, а ставят много

мелких фонарей. Этот принцип потом использовали и в сотовой связи.

Рис. 1. Принцип сотового

покрытия территорий.

Радиус действия одной станции:

- Сотовая связь и беспроводный

интернет – 0,5…10 км;

- УКВ ЧМ (FM) вещание – 10…50 км;

- СВ вещание – 100…1000 км;

- ДВ вещание – 500…3000 км.

Из этой простой, ясной и очевидной

таблички видно, сколь безнадежно покрыть всю огромную территорию России

сотовой связью и даже УКВ вещанием без использования дорогих и уязвимых

спутниковых систем. Почему же именно на них ориентируются власть

предержащие, прекратив, а по сути, уничтожив ДСВ радиовещание в стране?

Ответ прост – деньги, там есть что пилить…. Мне долго не удавалось найти карту

покрытия большого района УКВ вещанием, наконец, повезло на сайте не

имеющем отношения к данной теме,: http://www.donnews.ru/gosudarstvennyeradiostantsii-

vyhodyat-v-fm-prostranstvo_1547

В статье говорят: — «Как правило, выбор места для установки радиопередатчика

зависит опять же от наличия в этом месте рекламодателей и тех, кого реклама

должна заинтересовать. По большей части радийщики рассматривают районы с

населением больше 100 тысяч человек. Один радиопередатчик рассчитан на

вещание только одной радиостанции. Зона его вещания зависит от многих

факторов, наиболее значимыми из которых являются мощность передатчика,

высота подвеса антенны, электромагнитная обстановка (на языке обывателя —

наличие соседних мешающих радиостанций, вещающих на смежных частотах).

Кроме того, не следует забывать о состоянии атмосферы и рельефе местности.

Поэтому если говорить об уверенном приёме, то на практике радиус вещания

составляет от 20 до 40 километров».

Обратите внимание на «дыры» между сотами, а ведь это густонаселенная

Ростовская область, и там тоже живут люди, желающие слушать радио! Один СВ

радиоцентр решил бы проблему, и в соседних областях тоже. В прошлом году в

Приамурье случилось наводнение, и множество населенных пунктов оказались

подтопленными, без электричества, и, как следствие, без связи и без радио. То

есть вообще без информации! Сидя на крышах и чердаках залитых водой домов,

люди не знали, ждать ли усиления паводка и весьма вероятной гибели, или спада

воды и спасения. По счастью, власти нашли законсервированную СВ станцию,

(рабочую и не разграбленную) и запустили ее. Она и координировала

спасательные работы в регионе. После устранения последствий паводка станцию

снова выключили. А власти республики Саха отказались выполнять распоряжение

Минсвязи о закрытии ДСВ вещания. Потому что УКВ станциями можно обслужить

Якутск, но совершенно невозможно – всю огромную Якутию! Таковы современные

вопиющие факты, читайте об этом подробнее в статье А. Пастухова

https://shkolazhizni.ru/law/articles/70011/ , но вернемся в 70-е, к вещанию на ДСВ.

Экспериментальная проверка. Передатчики синхронной сети должны работать

на одной частоте и передавать одну программу. Для того, чтобы не возникало

биений между несущими, пусть и очень медленных, передатчики должны быть

синхронизированы от одного источника, и естественно, что источником должна

служить станция ГСВЧ, как наиболее стабильная. Хотя в синхронных сетях

использовали и более простую частотную синхронизацию, мирясь с медленными

федингами сигнала на границах сот из-за расхождения фаз двух передатчиков.

Позвольте процитировать самого себя с форума https://pro-radio.ru/air/3829-54/ .

«Возвращаясь к теме синхронного радиовещания: вот, разыскал две книжечки в

мягком переплете, обе под редакцией А. А. Пирогова и с его дарственными

надписями (реликвия!):

- Радиосвязь и радиовещание. — М.: Сов. радио, 1974,

- Синхронное радиовещание. — М.: Радио и связь, 1989.

Обе – кладезь идей и фактов. В первой приводятся данные на 1956 год: в Англии

93% передатчиков ДСВ синхронизированы, в ФРГ 73%, во Франции 70%, в Японии

63%, в ГДР - нет. В США тоже нет, но в случае чрезвычайной ситуации вступал в

действие план Конелрад, когда все СВ передатчики (ДВ у них отдано под

навигацию) синхронизировались и передавали одну программу (обращение

президента, например), а не синхронизированные выключались. При этом

пеленгация по РВ станциям становилась невозможной – непонятно, откуда

приходит сигнал и самолетные радиокомпасы врут. Американцы научены горьким

опытом – в начале 2-й Мировой войны японская эскадрилья торпедоносцев

навелась по передаче РВ станции в Гонолулу (Гавайи) и разгромила чуть ли не

весь американский флот прямо в порту Перл-Харбор.

В неопубликованной статье (см. ниже) я так и писал, что первая часть проблемы –

синхронизация всех передатчиков – практически уже решена, дело за

приемниками. Но надо было установить, синхронизированы ли наши передатчики.

Никаких сведений об этом не публиковалось (начало 70-х!). С этой целью я

разложил на столе два транзисторных приемника (прямого усиления) с

магнитными антеннами, собранных на живую нитку. Один эталонный регенератор

на 66,6...кГц, другой – на 200 кГц (ДВ Маяк). Подал их РЧ сигналы на Х и Y

осциллографа, получилась фигура Лиссажу 3:1. Она стояла неподвижно часами,

из чего я и заключил, что Маяк, по крайней мере, синхронизирован. А

чувствительность по фазе была такая, что если "дыхнуть" на одну из МА (не пил,

не подумайте), то фаза фигуры Лиссажу тут же "уползала", а потом медленно

возвращалась обратно...». Схема эталонного приемника опубликована в [6].

Попытка публикации. В начале 80-х статья с моими предложениями была

готова, отпечатана двумя пальцами на механической пишущей машинке и отдана

в единственное тогда место, где ее можно было опубликовать – в журнал

«Радио». Анатолий Владимирович Гороховский, Главный редактор, обрадовался,

крепко пожал мне руку и тут же придумал рубрику для статьи: «Радиолюбители

предлагают». Но, по заведенному в журнале порядку, сначала статья пошла на

рецензию, да не в одно, а ввиду особой значимости, сразу в два места: в

Минсвязи (главенствующее над журналом), и профессору Андрею Андреевичу

Пирогову, крупному специалисту в области радиовещания.

Спустя какое-то время рецензии были получены (саму статью и рецензии см. в

приложениях). Чиновник из Минсвязи А. М. Варбанский сам не стал глубоко

разбираться во всех деталях, а перенаправил статью в НИИ Радио,

специалистам. Кратко изложу суть отзыва из НИИР, цитатами:

Отзыв из НИИР: — Принципиально предлагаемые идеи с той или иной мерой

трудности реализуемы на современном уровне знаний и техники. Безусловно,

реализация этих идей позволит повысить качество радиовещания на ДСВ.

…Основная проблема – замена более 70 млн приемников, которыми пользуются

радиослушатели Советского Союза. …обеспечение фазовой синхронизации

несущих частот РВ передатчиков и гетеродинов приемников с более высокой

точностью, чем это необходимо для работы сетей синхронного вещания ДСВ

диапазона, непростое и не дешевое мероприятие. …можно рассматривать и

другие пути, например, однополосное вещание…

Уже потом подпольная агентура (радиолюбители, работавшие в НИИР) мне

рассказывала, что было совещание, начальник стучал моей статьей по столу, и в

выражениях, похожих на матерные, вопрошал специалистов: — почему я не вижу

от вас таких предложений? Может быть, и привирала агентура, не знаю.

Рецензия Варбанского была категоричнее и жестче — Статья рекомендуется к

публикации, но требует некоторой переработки:

1. Следует оставить только как задачу проведения экспериментов по приему РВ

станций в режиме одной боковой с двумя приемными каналами – сигнал АМ

двухполосный РВ и сигнал эталонной частоты.

2. Все рассуждения о построении сети и т. п. исключить, т.к. они частично

неверны, частично неприемлемы, и не для журнала «Радио» (подчеркнуто им).

Третий пункт уточнял первый и приказным тоном указывал радиолюбителям, что

им надо делать. Это был приговор. Анатолий Владимирович огорчился, развел

руками и вернул мне статью со всеми рецензиями, что я и храню 35 лет.

Рецензия А. А. Пирогова на семи страницах и с обширной библиографией меня

удивила и обрадовала – столько внимания уделить незнакомому радиолюбителю!

Андрей Андреевич пригласил меня к себе на кафедру передатчиков МИИС

(теперь МТУСИ), где занимал скромную должность профессора, обучая

студентов. Я думал, что беседа займет часок, а просидел у него с 10 утра до

вечера! Передо мной выложили груду отчетов по НИР разных институтов, где

убедительно, и теоретически, и экспериментально доказывали преимущества

синхронного приема. Чего стоят одни селективные фединги при РВ приеме на КВ

(это когда несущая «проваливается» ниже уровня боковых). В АМ детекторе

сигнал искажается до неузнаваемости, а синхронный детектор их не замечает – у

него несущая берется от местного гетеродина. Все эти НИР так и не внедрили.

Андрей Андреевич не выдвинул особых возражений против моей системы, но у

него была своя собственная, которую он разрабатывал много лет и всячески

пытался продвинуть. Это совместимая система однополосного вещания (СОПВ), в

которой передатчики излучают несущую и только одну боковую полосу. Там могут

быть даже разные передатчики, один SSB, другой CW. Главные преимущества

СОПВ – десятикратная экономия мощности передатчиков при равной

разборчивости приема и возможность использования существующего парка АМ

приемников. А при синхронном приеме качество сигнала получается еще лучше.

Пирогов попросил меня написать статью в «Радио» о его системе, и я это сделал.

Статью «Однополосное радиовещание» постигла та же участь….

Шли годы. Пирогову удалось провести эксперимент, переведя 100-киловаттный

КВ передатчик в Алма-Ате в режим СОПВ. Разборчивость сигнала в Москве с 2…3

баллов выросла до 4…5. В Японии поставили эксперимент на КВ передатчике

NHK, излучая однополосный сигнал с частично подавленной несущей. Принимали

в Калифорнии на приемники с синхронными детекторами. В одном несущую

выделяли системой ФАПЧ, в другом – фильтрами. Получили хорошие результаты.

Было принято постановление о переводе всего АМ радиовещания в мире на

однополосное к 2014 году. Американцы даже стали транслировать через океан

передачиVOA врежимеISB – Independent Side Bands. Неплохо было послушать

Голос Америки без помех от глушилок, в нижней боковой на русском, а в верхней,

например, на венгерском! Но чтобы слушать, нужен был профессиональный

приемник с синхронным детектором и с хорошей селекцией боковых полос. Потом

все помешались на цифре, на Западе стали активно пропагандировать DRM, а

однополосное радиовещание как-то отошло в тень. В нашей стране тоже были

попытки внедрить цифровое вещание по системе DRM, одним из радиозаводов

был разработан DRM-приемник «Орленок» и выпущена небольшая опытная

партия. Радиоцентр в Талдоме запустил DRM-передатчик на частоте 3995 кГц с

антенной зенитного излучения. Предполагалось использовать NVIS для местного

и регионального вещания. Мне довелось участвовать в этом эксперименте,

Получив «Орленок», уехал на дачу (более 100 км от Талдома) и двое суток честно

слушал трансляцию «Маяка» через DRM-передатчик. Качество было хорошим, но

при глубоких федингах сигнал пропадал полностью, а «квакание» от долго

тянущейся последней принятой ноты просто раздражало. Учитывая стоимость

микросхемы DRM-декодера ($ 300), мне стало ясно, что КВ, DRM, и российская

глубинка так же совместимы, как лебедь, рак и щука в известной басне Крылова.

Твердокаменная же позиция Минсвязи в отношении SSB систем вообще не

менялась, и к упомянутому 2014 году оно решило проблему радикально – ДСКВ

радиовещание в стране было погублено совсем.

Теперь имеем то, что имеем. Поясню на недавнем

примере: — «В четверг, 31-го мая с 12.00 до 13.00

во Владимирской области проводится комплексная

проверка системы оповещения населения с

запуском уличных громкоговорителей и передачей

речевого сообщения по каналам проводного

радиовещания. 30.05.2018. МЧС». Приехали!!!

Литература.

1. Поляков В.Т. Техника радиоприема. Простые приемники АМ сигналов.

— М.: ДМК Пресс, 2001. 266 с., ил. Электронный ресурс http://amfan.ru/

2. Поляков В.Т. Гетеродинный прием. В сб. Радиоежегодник 1988. — М.: Изд.

ДОСААФ, 1988, с. 16 – 38. Электронный ресурс

http://www.radiolamp.ru/shem/tuner/2.php?no=14

http://news.cqham.ru/articles/detail.phtml?id=707

3. Поляков В.Т. Упорядочение эфира и когерентная связь. В сб.

Радиоежегодник 1989. — М.: Изд. ДОСААФ, 1988, с. 6 – 17.

4. Поляков В.Т. Радиовещательные ЧМ приемники с фазовой

автоподстройкой. — М.: Радио и связь, 1983, 98 с., ил.

5. Поляков В. Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. —

М.: изд. «Патриот», 1990, 264 с., ил..

6. Поляков В. Приемник эталонной частоты. — Радио, 1988, № 5, с. 38-40.

Приложения:

1. Поляков В.Т. Радиовещание с фазовой синхронизацией

(неопубликованная статья).

2. Варбанский А.М. Заключение рецензента.

3. Отзыв специалистов НИИР.

4. Пирогов А.А. Рецензия.

http://qrp.ru/cqqrp-magazine/1411-cq-qrp-63