Danas je nabavljen primopredajnik za glasovnu FM komunikaciju na opsegu 2-metra oznake TR 40M (TR 40/2), proizvod slovenskog poduzeća Iskra iz kraja 1980-tih godina.
Iskra TR 40M je PLL-om kontrolirani primopredajnik koji može raditi na 12 programiranih kanala (simpleks ili semidupleks) u frekvencijskom opsegu 146-174 MHz sa najmanjim razmakom između kanala od 25 kHz. Sam uređaj je predviđen za ugradnju u vozilo (40x180x190 mm) i napajanje nominalnim akumulatorskim naponom 13,8 V s time da će ispravno raditi na naponima u granici od 11-16 V. Potrošnja na prijemu je oko 170 mA, a na predaji oko 3 A. Uz napajanje 13,8 V postiže se maksimalna izlazna snaga predajnika od 10 W.
U primopredajnik TR 40M moguće je opcionalno ugraditi module ili kombinacije modula za selektivni poziv (sub-ton), 5-tonski identifikacijski kod i slanje alarmnog signala, odnosno zahtjev za prioritetnom vezom (šesti ton koda), za što je ostavljen poseban konektor. Za neke ove funkcije osim ugradnje odgovarajućeg kodera/dekodera potrebno je izvesti i dodatne kontrole/indikacije na prednju ploču.
TR 40M je bio primarno namijenjen za opremanje raznih državnih intervencijskih i terenskih službi (policija, vatrogasci, hitna pomoć, teritorijalna obrana), a od takvih primopredajnika se zahtijeva pouzdan rad i jednostavnost upotrebe. Stoga su na prednju ploču izvedene samo najosnovnije kontrole:
- kanalni preklopnik za odabir jednog od 12 pred-programiranih radnih kanala
- preklopnik s 4 položaja za uključenje uređaja i odabir jedne od tri razine glasnoće prijema
- zelena LED za indikaciju uključenosti uređaja
- crvena LED za indikaciju predaje
- žuta LED za indikaciju prijema
Na zadnjoj ploči nalazi se UHF antenski konektor tipa SO 239 i 9-polni konektor za dovod napajanja te spajanje mikrofona i zvučnika.
U nastavku dajemo blok shemu primopredajnika Iskra TR 40M.
Kao što se vidi prijemnik je dvostruki heterodin sa međufrekvencijama na 21,4 MHz i 100 kHz. Ulazne krugove čine selekcijski pojasni filtri i pojačalo, za selekciju prve MF ugrađen je kvarcni filtar, a za kompletni drugi heterodin i demodulaciju odabrano je gotovo rješenje sa integriranim krugom SL 6601 čime se u konačnici dobiva selektivan i osjetljiv prijemnik sa minimalnim brojem komponenti. Niskofrekventni dio prijemnika također je izveden kvalitetno, te uključuje kontrolu prigušenja šuma (squelch), aktivni niskopropusni filtar za korekciju amplitudno frekvencijske karakteristike zvuka kod FM radio prijenosa (deemphasis) baziran na integriranom krugu 741, te izlazno audio pojačalo sa integriranim krugom TBA 810.
Modulacija predajnika vrši se na VCO-u predajnika preko varikap dioda. Mikrofonski signal se prvo pojačava, zatim limitira glede frekvencijske širine pojasa i amplitudno frekvencijski korigira za bolji FM prijenos (preemphasis), te se u konačnici propušta kroz niskopropusni filtar koji uklanja više harmonike NF signala. Tako pripremljen modulacijski NF signal osigurava frekvencijsku devijaciju od maksimalno ±5 kHz i vjerni FM prijenos originalne amplitudno-frekvencijske karakteristike zvuka. Prva dva stupnja VF pojačanja osiguravaju snagu od oko 1 W za pogon druga dva izlazna stupnja VF pojačanja kojima snaga podiže na 10 W.
Prije izlaznog antenskog konektora ugrađen je mali SWR metar (usmjerni sprežnik) kojim se kontrolira odnos direktne i reflektirane snage iz antene prilikom predaje. Ukoliko SWR poraste (prekorači nominalan nivo) poseban tranzistorski sklop smanjiti će napajanje pobudnog stupnja VF pojačala čime će se smanjiti i izlazna snaga predajnika. Ovaj krug funkcionira i u slučaju otvorenih kontakata ili kratkog spoja antenskog konektora čime se štiti izlazni stupanj predajnika od pregaranja.
Osim ove, ugrađena je još jedna dodatna zaštita izlaznog stupnja predajnika od prevelikog vremena trajanja predaje. Radi se o jednostavnoj vremenskoj sklopki sa relejom koja se aktivira pritiskom tastera za predaju i ostaje aktivna u vremenom ograničenom na cca 40-60 sekundi. Preko releja ove vremenske sklopke prebacuju se napajanja na sklopove predajnika ili prijemnika, a također se kontrolira i relej koji prebacuje antenski konektor na prijem ili predaju, odnosno koji prebacuje između prijemnog ili predajnog VCO-a.
Izlazno VF pojačalo snage 10 W.
9-pinski konektor i konektor tiskane pločice za dovođenje napona napajanja te spajanje mikrofona i zvučnika.
Iz dosadašnjeg opisa vidjeli smo da je TR 40M dizajniran kao vrlo kvalitetan primopredajnik, posebice za 1980-te godine kada je izašao na tržište. Prelaskom na opću digitalizaciju svih službenih radio veza u 2000-tim godinama ovi primopredajnici (prerano) su završili u otpisu ali su zahvaljujući kvaliteti izrade postali privlačni radioamatera za prenamjenu na radioamaterski 2-metarski opseg. S obzirom da je radioamaterski opseg na nižim frekvencijama od službenog 2-metarskog opsega svakako je kod preinake bilo potrebno podesiti ulazne selekcijske krugove prijemnika i izlazne krugove predajnika, no najveći izazov je zapravo bio u programiranju samog PLL-a na radioamaterske frekvencije.
PLL sintezator frekvencija bazira se na kombinaciji integriranih krugova NJ 8812 i SP 8793, a binarni kodovi za odabir radnih frekvencija memorirani su u EPROM-u oznake M2716F1 (2716). PLL sintezatore frekvencija do sada smo susretali u mnogim primopredajnicima i možemo zaključiti, da iako se gotovo svi baziraju na nekom specijaliziranom PLL integriranom krugu i kod svih je osnovni princip rada isti, razlike u programiranju pojedinog PLL čipa zapravo mogu biti vrlo velike.
TR 40M ima zasebne VCO oscilatore za prijemnik i predajnik koji se stoga pojedinačno naizmjenično uključuju u rad i kontroliraju svaki preko svoje PLL petlje. Stoga detektor faze PLL čipa mora imati dva izlaza sa naponima razlike za kontrolu VCO-a (jedan za TX VCO i jedan RX VCO).
Referentni djelitelj upravljan je referentnim oscilatorom na 3,2 MHz, a tu frekvenciju može dijeliti sa 16 različitih djelitelja (u rasponu :2,5 do :37,5). Sa kojim djeliteljem će dijeliti referentnu frekvenciju ovisi o logičkom stanju na pinovima FA i FB ili njihovom spoju na pinove DS1 i DS2. S obzirom na elektroničku shemu u našem slučaju su ovi pinovi konfigurirani za djelitelj :128 čime se dobiva referentna frekvencija od 25 kHz koliko i iznosi razmak između dva susjedna kanala. No vidimo da logičkom kombinacijom na pinovima može upravljati i EPROM tako da se unutar njega može programirati i neki drugi djelitelj za dobivanje neke druge referentne frekvencije.
Programski djelitelj može biti postavljen na 6-bitno ili 8-bitno dijeljenje i tako se prilagoditi na odgovarajući preskaler preko kojeg uzima uzorak frekvencije iz VCO-a. U slučaju 6-bitnog dijeljenja u kombinaciji sa preskalerom ukupni raspon djelitelja je u opsegu :1600 do :11839, a u slučaju 8-bitnog dijeljenja raspon je u opsegu :6720 do :16959. Sam preskaler SP 8793 također može biti konfiguran na dijeljenje sa :40 ili :41. Opseg dijeljenja programskog djelitelja određuje se logičkim stanjem pina RANGE, a dijeljenje preskalera određuje se logičkim stanjem na pinu CONTROL INPUT. U konačnici, programiranje programskog djelitelja preko EPROM-a na željeni točni djelitelj vrši se slanjem vremenski multipleksiranog 14-bitnog binarnog koda koji je podijeljen na tri paketa (riječi) od 4 bita i jedan paket od 2 bita. Prva dva paketa (A i B) određuju dio radne frekvencije u kHz (000-975 kHz), a druga dva paketa (C i D) dio frekvencije u MHz (120-175 MHz). S obzirom da redoslijed slanja paketa mora biti točno vremenski multipleksiran pinovi DS1 i DS2 upravljanju čitanjem podataka iz memorije EPROM-a odnosno označavaju početak čitanja i kraj upisa podataka u programski djelitelj.
VCO prijemnika i VCO predajnika sa pripadajućim pojačalima za odvajanje (buffer pojačalima) prema PLL-u.
Pogled na zajednički antenski filtar za prijemnik i predajnik te usmjerni sprežnik SWR metra u zasebnom odjeljku desno do konektora.
Iako je ovo najopćenitiji opis programiranja PLL čipa odmah je jasno da isti izravno ne prihvaća jednostavan BCD kod za programiranje kako je to slučaj kod nekih drugih (modernijih) PLL čipova već je slanje podataka potrebno izvesti točno određenim binarnim protokolom. Kako svi djelitelji u PLL petlji (referentni, programski, djelitelj preskalera) imaju više raspona rada i modova dijeljenja, kod programiranja je potrebno dobro proučiti tvorničke podatke te izračunati vrijednosti na koje je potrebno postaviti i programirati djelitelje kako bi VCO u konačnici bio postavljen na željenu frekvenciju.
Ukupno gledano, programiranje novih radnih frekvencija ili još zahtjevnija prepravka primopredajnika TR 40M na radioamaterske kanale s ovakvim PLL-om nije jednostavan posao. Jedan od problema je upotreba (zastarjele) EPROM memorije koja zahtijeva posebne UV lampe za brisanje memorije i posebne programatore za upisivanje podataka u memoriju što u najmanju ruku predstavlja (za današnje pojmove) dugotrajne i nespretne procedure reprogramiranja koje često kod EPROM memorija znaju rezultirati greškom. Ovo se može izbjeći zamjenom EPROM memorije nekom kompatibilnom EEPROM memorijom. Drugi je problem što u našem slučaju nećemo moći memorirati kanale sa razmakom od 12,5 kHz jer A i B paketi koji određuju dio radne frekvencije u kHz jednostavno nemaju predviđene adrese za isto. Slijedeći problemi odnose se na proširenje broja radnih kanala i prikaz trenutne radne frekvencije. Kad se sve zbroji na kraju je praktičnije zamijeniti čitav PLL sintezator frekvencije nekim modernijim i jednostavnijim rješenjem, iako naravno, ni ovo neće biti baš jednostavan posao gledano s elektroničke strane prilagodbe postojećih VCO-a na novi PLL.
Primopredajnik Iskra TR 40M, unatoč tome što ima ugrađen vrlo kvalitetan prijemnik i predajnik (čak i za današnje pojmove) prvo je bio prerano otpisan iz službene upotrebe zbog opće pomame za digitalnim radio uređajima u svim segmentima korištenja radio veza. Nakon toga bilo je pokušaja prenamjene ovih uređaja za radioamaterske potrebe, no zbog kompliciranog PLL-a kojeg je teško reprogramirati kao i zbog ograničene mogućnosti proširenja broja radnih kanala i smanjenja frekvencijskog koraka između kanala, malo je takvih pokušaja zaživjelo u praksi. Na kraju, danas kada se i sam radioamaterizam gasi pod pritiskom suvremenih globalnih sredstava komunikacije ovi primopredajnici vjerojatno više nikog ne zanimaju, barem ne s neke uporabne strane. Ipak, kao edukacijski primjerci dobre stare tehnologije ovakvi radio uređaji i dalje su nezamjenjivi praktični materijal za upoznavanje radio tehnike i za razotkrivanje nekadašnjih tajni iste 🙂