Danas je nabavljen osciloskop za kontrolu telefonskih i telefaks signala oznake OP-59 (ОП-59), proizvod ukrajinske tvornice LZTA (ЛЗТА) iz 1959. godine.
Na lijevoj strani su potenciometri za sjajnost traga, vertikalnu poziciju i vertikalno pojačanje, a desno su potenciometri za fokus tehorizontalnu poziciju i horizontalno pojačanje. U sredini je sklopka vremenske baze za pet fiksnih frekvencija i odabir X-Y moda rada osciloskopa. Dolje desno ispod mrežne sklopke nedostaje maska zelene kontrolne lampice mrežnog napajanja.
Na pločici se vidi logo ukrajinske tvornice LZTA (ЛЗТА – Львовский завод телеграфной аппаратуры) koji se koristio do početka 1970-tih godina.
Tvornica telefonske i telegrafske opreme u Lavovu – LZTA (Львовский завод телеграфной аппаратуры – ЛЗТА) osnovana je 1946. godine u Lavovu (Ukrajina, bivši SSSR) odlukom tadašnjih sovjetskih komunističkih vlasti i te iste godine tvornica je već proizvela svoje prve telefonske centrale. Od 1950-tih godina, u suradnji sa drugim sovjetskim poduzećima, tvornica u Lavovu počela je širiti svoju proizvodnju na različitu telefonsku, telegrafsku i foto-telegrafsku komunikacijsku opremu i uređaje za vojne i civilne potrebe. Od 1970-tih godina proizvodni program se dalje širi na audio komponente (gramofoni, zvučnici), a prema nekim izvorima u tvornicama ЛЗТА u Lavovu proizvodili su se i radio prijemnici i predajnici, električni kućanski aparati, te komunikacijska oprema za potrebe vojske i svemirskog programa bivšeg SSSR-a. Godine 1994. državno poduzeće LZTA pretvoreno je u dioničko društvo, a zatim započinje njegova privatizacija i prodaja tako da je do 2002. godine 78% dionica tvrtke posjedovala Ukrajinska telekomunikacijska tvrtka. Proizvodnja telegrafske i telefonske opreme za vojne i civilne potrebe nastavlja se sve do 2008. godine kada tvrtka LZTA zbog velikih dugova i ekonomske krize prestaje sa radom, a proizvodni prostori pretvoreni su u urede i trgovačke centre.
Kombinacije kondenzatora i promjenjivih kondenzatora za namještanje točne frekvencije oscilatora vremenske baze za svaku od pet fiksnih frekvencija.
O našem osciloskopu nismo pronašli nikakve podatke, no vidimo da se radi o vrlo jednostavnom osciloskopu sa najosnovnijim kontrolama: potenciometri za jačinu i fokus prikaza zrake na ekranu, potenciometri za jačinu i pozicioniranje horizontalnog otklona, potenciometri za jačinu i pozicioniranje vertikalnog otklona, te sklopka za vremensku bazu ili izravno uključivanje horizontalnog X-ulaza. Vidimo da se vremenska baza može odabrati u rasponu od 1500-2600 Hz što upućuje da je ovdje riječ o osciloskopu za prikaz signala niske frekvencije, odnosno za audio frekvencije. S obzirom da osciloskop nosi oznaku tvornice koja se primarno bavila telefonijom i telegrafijom, onda sve upućuje da se radi o uređaju namijenjenom za vizualno praćenje i kontrolu audio signala ili tonskih frekvencija u nekom takvom sustavu.
U središnjem dijelu ističe se mrežni transformator, kondenzatori za filtriranje napona te zavojnica većeg induktiviteta zatvorena u željeznu jezgru sa izvodima za fiksne frekvencije LC oscilatora vremenske baze sa pentodom.
U osciloskop OP-59 ugrađene su četiri elektronske cijevi. Prema natpisnim pločicama to su dvije dvostruke triode 6Н2П, pentoda 6Ж2П i regulator napona 6073. U našem slučaju jedna dvostruka trioda zamijenjena je domaćim ekvivalentom ECC83 (EI), a preostale dvije su tipa 6Н2П-EB i 6Ж2П-EB. Za ispravljanje i regulaciju anodnih napona koriste se (dvije) silicijske ispravljačke diode Д226 (400V/0,3A) i elektronka za regulaciju napona 6073 (150V/30mA). CRT cijev je promjera 2″ (oko 4,5 cm), a za rad tako malih katodnih cijevi dovoljni su naponi 500-1000V. Taj napon se vrlo vjerojatno dobiva ili preko udvostručivača napona sa dvije diode Д226 ili serijskim spojem dva napona cca 400V sa sekundara transformatora koji se ispravljaju preko para dioda Д226.
Uočava se specifična montaža elektronke za regulaciju anodnih napona oznake 6073 (150V/30mA).
Dvostruka trioda ECC83 (EI), pentoda 6Ж2П-EB i dvostruka trioda 6Н2П-EB. Oznaka OTK2 na posljednjoj elektronki je ruska oznaka za test kvalitete proizvoda.
Dva para silicijskih dioda Д226 (400V/0,3A). Jedan par se sasvim sigurno koristiti za ispravljanje anodnih napona, a drugi par je za ispravljanje napona za katodnu cijev osciloskopa koji se pribraja naponu ispravljenom za anode elektronksih cijevi kako bi se dobila potrebna razlika potencijala od cca 800 V.
Na osnovu ovoga možemo pretpostaviti da se dvostruke triode koriste za horizontalno i vertikalno pojačalo, a pentoda za oscilator pilastog napona vremenske baze. Frekvencije vremenske baze su relativno niske te su u krugu promjenjivog oscilatora potrebni LC elementi većih vrijednosti koji se markantno ističu na šasiji osciloskopa. Zavojnica sa izvodima za svaku frekvenciju smještena je u zatvorenu željeznu jezgru kako bi se dobio potreban induktivitet, a fiksni kondenzatori u kombinaciji sa trimer kondenzatorima montirani su na posebnu bočnu ploču. S obzirom da osciloskop nema izveden gumb za fino podešavanje frekvencije vremenske baze, ovi promjenjivi kondenzatori potrebni su kako bi se dobile točne frekvencije od 1500, 1900, 2000, 2300 i 2600 Hz.
Ove fiksne frekvencije vremenske baze nisu odabrane proizvoljno. Frekvencije od 1500 Hz do 2300 Hz koristile su se analogni prijenos telefaks signala gdje je ton 1500 Hz predstavljao crna polja slike, ton od 2300 Hz bijela polja slike. Frekvencija od 1900 Hz nalazi se u sredini i to je noseća modulacijska frekvencija. Tonski signal na 2600 Hz koristio se u telefonskim mrežama za označavanje linije koja trenutno nije u prometu, a sličnu namjenu vjerojatno je imao i ton od 2000 Hz. Fiksne vremenske baze na ovim frekvencijama dodatno potvrđuju kako je ovaj osciloskop namijenjen testiranju i kontroli signala koji se koriste u telefonskom i slikovno-telegrafskom prometu, odnosno telefaksu.
Telefaks (fax, faksimil, telekopiranje) je sustav za prijenos skenirane slike (slikovnog dokumenta) preko standardne telefonske linije. Prijenos se vrši preko telefaks uređaja. Na strani pošiljatelja telefaks optički, dio po dio, skenira sliku s obzirom na tamna i svjetla područja te tako prepoznata područja kodira u dvije tonske frekvencije koje kontinuirano šalje telefonskom linijom. Na strani prijema telefaks u realnom vremenu prima slijed tonskih frekvencija te na osnovu njih slijedno dio po dio rekonstruira (ispisuje) tamna i svjetla područja originalne slike na papir.
Začeci telefaksa i pokusi sa prijenosom slike preko telefonskih žica sežu još u 1840-te godine, a od početka 1900-tih godina takvi sustavi već su se počeli širiti u upotrebi. Pojavom radija od 1930-tih godina razvili su se i sustavi radio-telefaksa. Sve do 1960-tih godina telefaksi su bili veliki i skupi uređaji te su ih koristile uglavnom novinske i telekomunikacijske tvrtke te državne službe.
Kod takvih telefaksa slika bi se “čitala” tako da se papir osvijetli a fotoćelija bi zatim prolazila redak po redak preko nje i hvatala odbijenu svjetlost koja bi na tamnim mjestima bila manjeg, a na svijetlim mjestima puno većeg intenziteta (u nekim sistemima fotoćelija bi bila fiksirana, a bubanj sa slikom bi se vrtio ispod nje). U oba slučaja, na fotoćeliji bi se sukladno primljenoj svjetlosti pojavljivale veće (svjetla područja) ili manje struje (tamna područja). Ova struja se koristila za upravljanje generatorom tona, odnosno za njegovu modulaciju, tako da bi se kod male struje generirala jedna, a kod velike struje druga tonska frekvencija. Kod prvih telefaksa koji nisu imali birače telefonskog broja, ton bi se puštao na zvučnik koji bi se jednostavno približio mikrofonu telefonske slušalice. Isto tako na prijemu preneseni zvuk bi se preko mikrofona hvatao sa zvučnika telefonske slušalice. Primljeni zvuk bi svojom frekvencijom preko jednostavnog filtarskog “demodulatora” kontrolirao mehaničko kretanje pisaljke (na elektromagnetu) ispod koje bi se sinkroniziranom brzinom kretao bubanj sa papirom. Sistem foto-telegrafa sa bubnjem (valjkom) razvila je 1958. godine i tvornica LZТА pod nazivom “Neva” za potrebe MUP-a i nacionalne novinske kuće.
Sredinom 1960-tih godina američka tvrtka Xerox proizvela je prvi telefaks prihvatljive težine od 46 kg koji se mogao spojiti na bilo koju standardnu telefonsku liniju i koji je mogao poslati stranicu dokumenta za otprilike 6 minuta. Do kraja 1970-tih godina već je veliki broj tvrtki proizvodio faks uređaje koji su postajali sve kompaktniji i sve brži. Telefaks sustavi su naravno dobili i funkciju telefona te automatskog biranja broja. U cilju bržeg prijenosa više nisu slali i primali podatke (tonske frekvencije) slijedno u realnom vremenu, nego se na odašiljačkom dijelu slika prvo digitalno skenira i komprimira, a zatim se u komprimiranom (reduciranom) obliku šalje na prijemni faks uređaj koji onda prvo učita komprimirani tonski kod u memoriju, a zatim vrši dekomprimiranje i cjelokupni ispis dokumenta. U daljnjem razvoju telefaksa dvije tonske frekvencije za crno i bijelo proširene su na osam tonskih frekvencija te su se tako mogle prenositi i sive nijanse u šest stupnjeva.
U 1990-tim godinama faks uređaje kao takve su dijelom počela zamjenjivati osobna računala opremljena modemom te po potrebi pisačem i skenerom. Širenjem modernih internetskih multimedijalnih komunikacija upotreba telefaksa je dodatno smanjena no isti se i dalje koristi u nekim zemljama, sredinama ili poslovanjima gdje iz nekih razloga ne postoje bolje alternative.
Zavojnica sa više izvoda u krugu LC oscilatora vremenske baze sa pentodom.
Sklopka za preklapanje izvoda zavojnice na LC oscilator vremenske baze.
Općenito gledano faks signal se dakle sastoji od slijeda dvije tonske frekvencije gdje jedna predstavlja tamno mjesto slike, a druga svjetlo mjesto slike. Jednako tako, u nekom drugom sistemu tonskog prijenosa informacije, jedna frekvencija može služiti za prijenos logičke 1, a druga frekvencija za prijenos logičke 0, pa je takav signal pogodan i za prijenos digitalne informacije. Jedan od najstarijih takvih standarda je Bell 103 gdje se tonski signal frekvencije 1270 Hz koristi za jedinicu, a tonski signal frekvencije 1070 Hz za nulu. Sličan sistem sa dvije frekvencije koristi se i za radio-teleprintersku komunikaciju (RTTY) preko koje se šalju karakteri (slova, znakovi), a svaki karakter čini kombinacija od 5 tonova gdje svaki ton može imati jednu od dvije frekvencije, npr. 2125 Hz ili 2295 Hz (postoje i drugi standardi za RTTY). Kod RTTY sistema jedna frekvencija se naziva MARK, a druga SPACE. S obzirom da sve ove dvotonske signale kad se promatraju u kontinuitetu čini neprestana izmjena (pomak) dvije tonske frekvencije, ovakve modulacije se zovu FSK – Frequency-shift keying (modulacije s frekvencijskim pomakom). FSK modulacije naravno mogu sadržavati i više od dvije frekvencije te je kroz povijest razvijeno više standarda i protokola komunikacije pomoću FSK modulacija. Svaka FSK modulacija ima definirane frekvencije koje prenose informaciju, razmak između frekvencija, brzinu njihovih izmjena u baudima (bd) kao i specifični komunikacijski protokol po kojem se sinkroniziraju predajni i prijemni uređaji te kodiraju informacije.
Zadaća našeg osciloskopa je dakle kontrolirati tonske frekvencije praćenjem sinusoida tih signala koje na odgovarajućoj vremenskoj bazi moraju biti potpuno sinkronizirane, dakle mirne (da ne putuju), čiste, stabilne i dovoljne amplitude. To će biti slučaj samo ukoliko se frekvencija ispitnog signala poklapa sa frekvencijom vremenske baze (ili je njezin višekratnik). Međutim, naš osciloskop ima i mogućnost rada u X-Y modu, dakle bez vremenske baze sinkronizirane sa frekvencijom signala. U ovom modu mogu se istovremeno pratiti obje frekvencije u dvotonskoj FSK modulaciji te vizualno lako uočiti bilo kakve devijacije u njihovom odnosu, točnosti i jačini.
Na slici smo prikazali dvotonski FSK signal kako se vidi na analizatoru frekvencijskog spektra i kako se vidi na osciloskopu kad je konfiguriran kao monitor podešenosti prijemnika na takav signal. Takav osciloskop kod ispravnog dvotonskog FSK signala pokazuje dvije međusobno okomite elipse, gdje svaka predstavlja jednu tonsku frekvenciju. Elipse moraju biti međusobno okomite, što uže i iste dužine da bi predstavljale dobru podešenost na FSK signal. Ukoliko elipse nisu pod pravim kutom, nisu iste dužine ili se stalno međusobno zakreću, isprepleću ili iskrivljuju to je indikacija nepodešenosti ili potpunog izostanka FSK signala.
Evo kako to funkcionira. Na osciloskop se dovodi demodulirani FSK signal sa filtriranim tonskim frekvencijama iz prijemnika, tako da se jedna frekvencija dovede na X i druga na Y ulaz osciloskopa. Osciloskop je u X-Y modu pa ukoliko nema nikakvog signala na ulazima na ekranu će biti prikazana točka. Tonske frekvencije su (idealno) sinusnog oblika pa će takve amplitude napona na Y ulazu ispisivati vodoravnu liniju, a na X ulazu će ispisivati horizontalnu liniju. S obzirom da se frekvencije na ulazima osciloskopa stalno vrlo brzo izmjenjuju, zbog perzistencije ekrana zapravo ćemo u većini slučaja vidjeti obje linije, odnosno križ. U praksi tonske frekvencije zauzimaju nešto širi opseg od točne frekvencije (vidi crtež signala na spektralnom analizatoru) pa će se umjesto crte vidjeti uža ili šira elipsa.
Iz svega vidimo da se demodulirani audio signal ne može izravno dovesti na osciloskop nego se prije mora provesti kroz filtre koji će izdvojiti svaku pojedinu tonsku frekvenciju na zasebni kanal. Ovo u principu radi i demodulator (dekoder) svakog RTTY prijemnika te su neki modeli vjerojatno imali i već izvedene gotove izlaze za monitoring tih signala na osciloskopu. Danas, pojavom računala i razvojem jeftinih hardverskih ili softverskih digitalnih spektralnih analizatora i osciloskopa, ovakve vizualne monitore podešenosti prijemnika na frekvenciju PSK signala (obično radioamaterskog RTTY signala) možemo naći posvuda i u različitim grafičkim oblicima. No i elektronika je toliko napredovala glede stabilnosti oscilatora, kontrole frekvencije te selektivnosti prijemnika da ova vizualna kontrola sada zapravo više služi kao ukras nego kao stvarna potreba.
Ruski vintage tip kondenzatora sa papirom natopljenim u ulju kao dielektrikom (PIO) između elektroda od aluminijske folije, sve smješteno u hermetički zatvoreno keramičko tijelo.
Osciloskop OP-59 s obzirom na upotrijebljene elektronske cijevi i ugrađene vremenske baze možemo koristiti samo za prikaz niskofrekventnih (audio) signala. No i ovdje je ograničen na prikaz samo pet frekvencija i eventualno njihove bliske višekratnike jer nema ugrađene sklopove ni za automatsku ni za ručnu sinkronizaciju vremenske baze sa frekvencijama unutar čitavog audio opsega. Vremenske baze osciloskopa OP-59 odabrane su za sinkronizirani prikaz pet tonskih frekvencija koje se u telefoniji koriste kao kontrolni signali, a u slikovnoj telegrafiji (telefaksu, PSK modulaciji) kao signali koji prenose digitalnu informaciju. Zbog toga vremenske baze (oscilator pilastog napona) moraju biti točno podešene i stabilne u radu, pa je svaku frekvenciju LC oscilatora (oscilator s rezonantnim titrajnim krugom) moguće fino podesiti trimer kondenzatorima. U X-Y modu osciloskop OP-59 može se koristiti kao i svaki drugi osciloskop za prikaz Lissajousovih krivulja koje oblikuju dva signala, no za monitoring dvotonskih PSK signala promatranjem “ukriženih elipsa” potrebno je imati odgovarajući dekoder (filtar za razdvajanje tonova) između audio signala i osciloskopa.
Za radioamatere i radioamaterske RTTY postaje koje uobičajeno rade na KV USB području bili su razvijeni slični osciloskopi, odnosno monitori RTTY signala sa ukriženim elipsama koji su uz to imali i druge funkcije poput osciloskopskog prikaza moduliranog AM/SSB signala iz predajnika i tzv. “trapez test” za vizualni prikaz linearnosti, odnosno izobličenja koje unosi vanjsko izlazno antensko pojačalo (linear) u odnosu na signal iz predajnika. Neki takvi specijalni osciloskopi imali su ugrađene i testne NF generatore i slične funkcije za jednostavno i brzo testiranje primopredajnika, no to tada svakako nisu bili jeftini uređaji i rijetko koji radioamater si ih je mogao priuštiti. Danas u doba SDR-a (Software-defined radio) vizualni prikazi signala postali su sveprisutni na modernim radioamaterskim uređajima te radio skenerima i mora se priznati da je traženje, podešavanje i praćenje signala kao i opći uvid u promet na nekom radio bandu puno ugodniji uz spektralni analizator u kombinaciji sa niz drugih grafičkih prikaza parametara signala. Šteta je samo što se i ovdje moramo osvrnuti na činjenicu da što radioamaterski uređaji postaju napredniji i jeftiniji to radioamaterizam postaje manje popularan i polako odumire. Valjda je veći izazov predstavljalo doba kad se za svaku radio vezu i radio uređaj trebalo dobro potruditi kako bi se raznim indirektnim, zaobilaznim i improviziranim, da ne kažemo jeftinim i dostupnim metodama i dosjetkama trebalo rješavati probleme koji se odnose na mjerenja i podešavanja unutar radio sustava, a što nam je danas dostupno na displeju radio uređaja kao automatska standardna opcija koja je stalno u pogonu i kad treba i kad ne treba 🙂