Vojni primopredajnik RUP-3B

Danas je nabavljen vojni radio primopredajni uređaj pod nazivom RUP-3B (skraćeno od „Radio uređaj prijenosni“) proizvođača RIZ Zagreb iz 1968. godine.  Radi se o jednostavnom prijenosnom primopredajniku za govornu komunikaciju (FM telefonija – F3) u simpleksnom načinu rada.

RUP-3B pokriva frekvencijski opseg od 52 do 60 MHz i to na pet kristalima kontroliranih kanala s time da najmanji razmak između kanala mora biti 100 kHz. Izlazna snaga predajnika je maksimalno 200 mW (kod punog napona od 18 V) no ista padne na 125 mW kad su baterije na granici ispražnjenosti. Primopredajnikom RUP-3B  mogu se ostvariti veze na najvećim udaljenostima do oko 2 – 3 km što ovisi o stanju baterija, upotrijebljenoj anteni i mjestu korištenja radio uređaja, odnosno utjecajima reljefa na propagaciju radio valova u VHF opsegu.

Štap antena napravljena je od savitljive metalne trake tako da se može praktično namotati unutar rubova prednje ploče primopredajnika, a osim toga kao takva je puno otpornija na mehanička savijanja i naprezanja od neke krute štap antene. 

U opremu primopredajnika RUP-3B ulazi priručnik za upotrebu i održavanje uređaja, metalna kutijica sa zamjenskom grupom kanalnih kristala, mikrofonsko-telefonska kombinacija, savitljiva štap antena, te ono što nama nedostaje: žičana antena dužine oko 4 metra za stacionaran rad i mala indikatorska žaruljica koja se spaja na antensku priključnicu prilikom podešavanja promjenjivih filtarskih krugova prijemnika i predajnika (varikap diode) za određenu kanalnu frekvenciju. 

Prednja ploča primopredajnika RUP-3B ima slijedeće kontrole:

• ANT –  priključnica za antenu; pored nje je stezaljka za uzemljenje ili priključenje protutega antene (bakrena žica duljine oko 1 metra). Koristi se savitljiva štap antena u obliku čelične trake (za manje domete ili za rad u pokretu) ili žičana antena duljine 4 metra (za veće domete i stacionarni rad).
• FREKVENCIJA – 5-položajni preklopnik za izbor radnog kanala
• JAČINA – potenciometar za jačinu zvuka i sklopka za isključenje i uključenje uređaja
• MK – peteropolna priključnica za priključivanje mikrofonsko-telefonske kombinacije

Primopredajnik se napaja preko dva posebna serijski spojena Ni-Cd akumulatora od 8,4V (16,8 V) ili preko četiri serijski spojene standardne plosnate baterije od 4,5V (3R-12) ukupno 18 V, pri čemu je potrošnja struje do 20 mA u prijemu, odnosno do 64 mA u predaji. Akumulatori ili baterije smješteni su posebnom odvojivom dijelu kućišta primopredajnika, a najniži napon napajanja na kojem svi sklopovi primopredajnika još uvijek funkcioniraju je 12 V.

Primopredajnik RUP-3B je po dimenzijama, izgledu, namjeni, proizvođaču i mnogim električnim karakteristikama vrlo sličan ranije opisanom vojnom primopredajniku RUP-33, no unutrašnja konstrukcija i električna shema ova dva vojna uređaja zapravo se poprilično razlikuju.

RUP-3B može raditi na pet kristalom kontroliranih radnih frekvencija / kanala. Uočavamo ukupno šest konektora za ugradnju kanalnih kristala jer neke inačice RUP-3B imaju na prednjoj ploči kanalnu sklopku sa šest pozicija tako da je moguć rad na šest radnih kanala. Lijevo od konektora za kristale nalazi se sličan konektor za dovod napajanja uređaja.

Glavni zahtjev koji se postavlja pred VHF FM primopredajnike je zadržavanje opsega emitiranih frekvencija unutar propisanog radnog kanala. Stoga oscilatori kojima se kontrolira radna frekvencija moraju biti vrlo stabilni, a tu u obzir dolaze samo kristalni oscilatori ili neki drugi tip oscilatora (obično VCO) sa dodanim sklopovima za automatsku stabilizaciju frekvencije. Kristalni oscilatori daju vrlo stabilnu frekvenciju, no problem je što je iste (upravo zbog velike stabilnosti) nemoguće izravno frekvencijski modulirati dovoljno velikom devijacijom. Jedan od načina rješenja toga problema je primjena fazne modulacije sa malom devijacijom na osnovni kristalni oscilator koji radi na frekvenciji nekoliko puta nižoj od radne, a zatim se rednim umnoživačima te osnovne frekvencije postepeno povećava frekvencija i ujedno devijacija osnovnog signala. Da bi se na taj način postigla dovoljna FM devijacija potrebno je najmanje devet ili više stupnjeva umnožavanja. Stoga je puno praktičnije rješenje da se za FM predajnik ne koristi kvarcni oscilator nego VCO sa nekim sklopom za kontrolu i stabilizaciju njegove frekvencije.

Kod primopredajnika RUP-33 vidjeli smo da je stabilizacija frekvencije VCO-a ostvarena povratnom petljom preko ulaznog dijela prijemnika do prvog mješača i MF od 10,7 MHz. Kod primopredajnika RUP-3B pak se petlja stabilizacije frekvencije VCO-a ostvaruje u stupnjevima prijemnika od 1. MF do faznog diskriminatora. Fazni diskriminatori (demodulatori) uspoređuju dvije ulazne frekvencije, te ukoliko između njih postoji neka razlika (samim time i razlika faza) na izlazu daju pozitivan ili negativan napon čija je veličina proporcionalna razlici dvije uspoređivane frekvencije. Ukoliko razlike nema, na izlazu je napon nula. Svi tipovi diskriminatora (frekvencijski ili fazni) zapravo rade tako da frekvencijski modulirani signal pretvaraju u amplitudno modulirani signal, a zatim jednostavno diodnim detektorom vrše demodulaciju istog. S obzirom da se dakle praktički vrši FM i AM demodulacija diskriminatori su osim na promjenu frekvencije osjetljivi i na promjenu amplitude pa je dolazni signal prije demodulacije obavezno potrebno amplitudno ograničiti – limitirati. Limiter jednostavno odsijeca vrhove dolaznog signala tako da isti uvijek ima konstantnu amplitudu (obično dvije antiparalelno spojene diode u kombinaciji sa limitirajućim pojačalom. Nadalje, s obzirom da diskriminator radi na principu usporedbe dvije frekvencije, potreban mu je i neki oscilator referentne frekvencije kojom će uspoređivati dolaznu frekvenciju za demodulaciju.

Svi ovi sklopovi prikazani su na našoj blok shemi primopredajnika RUP-3B. Iscrtkanom crvenom linijom označen je krug za stabilizaciju frekvencije VCO-a. Kod RUP-33 koristi se zasebni fazni diskriminator, a kod RUP-3B jedan zajednički diskriminator iskorišten je i za demodulaciju FM signala kod prijema i za kontrolu razlike frekvencije VCO-a kod predaje. Ukoliko je izlazna frekvencija iz VCO-a točna, nakon drugog miješanja mora se dobiti MF od točno 1,703 MHz i tada će izlazni korekcijski napon iz diskriminatora biti nula što znači da neće imati utjecaja na VCO. Ukoliko je izlazna frekvencija iz nekog razloga “odšetala” na više ili na niže, tada će i MF iz drugog mješača biti viša ili niža od 1,703 MHz, a kao posljedica toga na izlazu iz diskriminatora pojaviti će se negativni ili pozivni napon koji će korigirati VCO na točnu frekvenciju. Naravno, diskriminator nije savršeni elektronički sklop te i on unosi neku grešku odnosno ima neku toleranciju, tako da prema tvorničkim podacima greška nule diskriminatora može iznositi najviše ± 0,3 V, a frekvenciju VCO-a predajnika može stabilizirati unutar ± 1 kHz.

RUP-3B ima promjenjive filtarske krugove u ulaznom prijemnom i izlaznom predajnom dijelu tako da se jednostavnom promjenom napona na varikap diodama u tim krugovima isti mogu optimalno podesiti točno na svaku pojedinu kanalnu frekvenciju. Automatska stabilizacija frekvencije VCO-a predajnika vrši se odvajanjem uzorka izlazne frekvencije VCO-a od 8,304 MHz na sklopove prijemnika, miješanjem iste sa 2. lokalnim oscilatorom i usporedbom dobivene međufrekvencije od 1,703 MHz u faznom diskriminatoru koji u slučaju odstupanja iste daje potreban korekcijski napon na VCO.

Ako ponovno idemo na usporedbu sheme RUP-33 i RUP-3B čini se da su kod RUP-3B bolje iskorišteni sklopovi prijemnika za krug automatske kontrole frekvencije VCO-a. No s druge strane, kod RUP-3B se zapravo ne kontrolira izlazna frekvencija predajnika, nego samo frekvencija VCO-a kao najnestabilnijeg elementa u predajnom lancu. Stoga ukoliko u mješaču predajnika (ili narednim stupnjevima) nastanu neki pomaci frekvencije oni neće biti ispravljeni krugom automatske stabilizacije frekvencije predajnika. Za razliku od toga, kod RUP-33 se uspoređuje sama izlazna frekvencija na anteni, no poradi toga je nužna upotreba više dodatnih sklopova u krugu automatske stabilizacije.

Iz podataka navedenih u tabeli vidimo da najmanji razmak između kanala kod RUP-3B mora biti barem 100 kHz, a kod RUP-33 je dovoljno 50 kHz. Razlog tome je što RUP-33 ima prijemnik veće selektivnosti, ponajviše zahvaljujući upotrebi kristalnog filtra za 1. MF. Naime, iako su oba prijemnika dvostruki heterodini, selektivnim MF pojačalima ne može se postići tako dobro filtriranje MF kao kristalnim ili keramičkim filtrima. U praktičnom radu oba uređaja uobičajeno zadržavaju stabilnost i selektivnost prijemne i predajne kanalne frekvencije u opsegu ispod ± 10 kHz no svejedno se preporuča ostaviti nešto veći razmak između dva susjedna kanala, posebice kod ovakvih jednostavnih malih prijenosnih primopredajnika gdje velik broj radnih kanala i nije ključan.

U našem primopredajniku RUP-3B zatekli smo ove kanalne kristale:

Vidimo da se kod odabira frekvencija za osnovne kanale (grupa I) i pričuvne kanale (grupa II) pazilo da razmak između dva kanala bude što veći i da isti budu raspoređeni čitavom širinom frekvencijskog opsega čime je s jedne strane umanjena mogućnost preslušavanja između kanala, a s druge strane zahvaljujući relativno velikom frekvencijskom razmaku između kanala lakše se promjenom kanala udaljiti od nekih eventualnih širokopojasnih smetnji na frekvencijskom opsegu ili pronaći frekvencijsko područje u kojem se postiže bolja propagacija radio valova (domet).

Iako se u tvorničkim podacima navodi da je primopredajnicima RUP-3B moguće održavati veze na udaljenosti 2-3 km, ovo treba uzeti s puno rezerve, odnosno isto se može postići samo uz optičku vidljivost između primopredajnika, pun napon baterija, dobro postavljenu žičanu antenu i dobre uvjete propagacije. No RUP-3B je primarno i namijenjen samo za veze na kratkim udaljenostima (npr. veza stražara sa stražarnicom u krugu nekog čuvanog objekta ili veza na nekoj manjoj taktičkoj razini). Ovdje veliki domet nije potreban, a nije ni poželjan zbog mogućnosti prisluškivanja komunikacije na nekoj udaljenoj protivničkoj radio-izvidničkoj postaji. Otvorena (nekriptirana) radio veza se u vojnoj komunikaciji koristi vrlo ograničeno i to vrijedi od njenog uvođenja pa sve do danas. Radio veza je obično pričuvna komunikacija u slučaju prekida žičane veze ili se koristi samo kad druga mogućnost ne postoji.

Za 1960-te godine vojni VHF primopredajnik RUP-3B zasigurno je predstavljao napredan radio uređaj u koji je implementira napredna tranzistorska tehnika izrade radio uređaja toga doba. Primopredajnici serije RUP-3 tijekom proizvodnje stalno su se poboljšavali i modificirali glede uočenih nedostataka i s obzirom na razvoj elektronike i radio-tehnike općenito: germanijski tranzistori zamijenjeni su silicijskim, PNP tranzistori zamijenjeni su NPN tranzistorima, relej za prebacivanje sklopova prijem/predaja zamijenjen je tranzistorskim sklopkama, protufazno NF pojačalo sa transformatorima karakteristično za 1960-te godine kasnije je zamijenjeno čistim tranzistorskim pojačalom bez transformatora. Osim ovih preinaka koje zapravo nisu bitno promijenile performanse i manipulaciju uređajem, posljednje serije RUP-3 opremljene su i jednim novim modulom koji je služio za indikaciju ispražnjenosti akumulatora. On je u slušalicama generirao ton 300 Hz kada napon napajanja padne ispod 15,5 V što je znak da je potrebno što prije zamijeniti baterije ili nadopuniti akumulator. Sva ova navedena poboljšanja nalazimo i u našem RUP-3B. Osim toga, vidimo da RUP-3B zapravo ima šest mjesta za ugradnju kanalnih kristala, pa je kod nekih inačica ugrađena kanalna sklopka za šest položaja čime je omogućen rad na šest različitih radnih kanala.

RUP-3B izrađen je modularnom tehnikom gdje je svaki funkcijski modul zatvoren u limeno kućište na kojem su lemni kontakti za povezivanje i eventualno otvori za podešavanje promjenjivih kondenzatora, zavojnica ili otpornika. RIZ je ovu tehniku primjenjivao i na drugim sličnim primopredajnicima za vojsku i teritorijalnu obranu poput objavljenih RIZ KRKA ili RIZ SUTLA. S obzirom da su sve komponente zatvorene bez originalne servisne dokumentacije vrlo teško je locirati pojedine sklopove primopredajnika, jednako kao i vršiti mjerenja na njima te eventualna podešavanja i popravke. Danas će se već rijetko tko i uhvatiti nečeg takvog, pa ipak svi ovi uređaji i danas mogu odlično poslužiti u edukativne svrhe i shvaćanje temeljnih principa radio tehnike koji se do danas u osnovi i nisu previše izmijenili 🙂