Danas je nabavljen komunikacijski prijemnik ESM 180, proizvod njemačke tvrtke Rohde & Schwarz iz druge polovice 1950-tih godina.
Tvrtka Rohde & Schwarz (R&S) osnovana je 1933. godine i do danas je prerasla u globalnu elektroničku korporaciju specijaliziranu za elektroničke mjerne instrumente, radio tehniku i komunikacije te kibernetičku sigurnost. Prvi proizvod tvrtke Rohde & Schwarz bio je mjerač dielektričnih gubitaka na keramičkim disk izolatorima na frekvencijama 50-200 MHz, koji je izrađen po narudžbi britanske tvornice za proizvodnju keramičkih izolatora. Godine 1938. R&S je proizvela prvi na svijetu prijenosni kvarcni sat (težine 36 kg). Prelazak na serijsku tvorničku proizvodnju započet je 1942. godine proizvodnjom radio-lokatora, a po završetku 2. svjetskog rata R&S je po nalogu američke vojske izvršila provjeru, kalibraciju i popravak kompletne radio opreme u centralnom skladištu zrakoplovstva SAD-a u Njemačkoj. Isto tako 1949. godine po nalogu Radio Münchena gradi i testira prvi FM VHF probni odašiljač. U idućim desetljećima tvrtka R&S razvija i proizvodi veliki broj različitih uređaja i opreme za radio tehniku i mjernu tehniku, a najvažnija pionirska postignuća su bila: prvi složeni mrežni vektorski analizator (1950), prvi automatski radio-lokator kao dopuna radarima za zrakoplovstvo (1955), prvi radio-lokator na principu Dopplerovog efekta (1959), prvi sustav praćenja buke zračnog prometa na aerodromima u Njemačkoj (1964), prvi europski automatski sustav za testiranje integriranih krugova (1967), prvi mikroprocesorski kontrolirani radio tester (1974). Nakon 1980-tih godina tvrtka R&S prati svu modernu tehnologiju i odgovara na zahtjeve vezane za radio difuzne te sve ostale civilne i vojne radio komunikacije. Od 2000-tih godina R&S preuzima više drugih tvrtki sa srodnim proizvodnjama (uključujući i poznati Hameg) i širi se na svjetska tržišta. R&S je 2007. godine proizvela prvi na svijetu RF spektralni analizator s kontinuiranim frekvencijskim rasponom do 67 GHz, a godinu dana kasnije prvi prijenosni prijemnik (skener) za praćenje slabih ili kratkotrajnih signala u frekvencijskom rasponu od 9 kHz do 7,5 GHz.
ESM 180 je superheterodinski prijemnik koji omogućuje prijem AM i FM radio signala u frekvencijskom opsegu 30-180 MHz podijeljeno u pet opsega:
- 30-42,5 MHz
- 42,5 – 61 MHz
- 61 – 87,5 MHz
- 87,5 – 126 MHz
- 126 – 180 MHz
Namijenjen je za prijem svih uobičajenih analognih modulacija u radio prometu toga doba. Osim AM i FM telefonije te modulirane telegrafije (CW) prijemnik ESM 180 zahvaljujući ugrađenom BFO oscilatoru omogućuje i prijem nemodulirane telegrafije, te prijem raznih modemskih i pulsnih modulacija (30 Hz – 100 kHz) čiji oblik se može pratiti na vanjskom osciloskopu preko priključnice Oszillogr.-Ausgang.
Moguće je birati između dvije širine prijemnog pojasa: 40 kHz i 200 kHz (ZF-Bandbreite kHz). MF filtar od 40 kHz namijenjen je za uskopojasne AM modulacije limitirane u audio opsegu 300 Hz – 3 kHz, odnosno za uskopojasne (N)FM modulacije sa devijacijom do 18 kHz. MF filtar od 200 kHz pak je namijenjen je za širokopojasne AM modulacije u audio opsegu 30 Hz – 15 kHz, odnosno za širokopojasne (W)FM modulacije sa devijacijom do 75 kHz. Općenito gledano širina pojasa od 40 kHz bila je primjenjiva na telegrafiju i službenu AM/FM komunikaciju, dok je širina pojasa od 200 kHz primjenjiva na komercijalne AM/FM radio difuzne postaje.
AM modulacije je moguće primati sa uključenom ili isključenom automatskom regulacijom pojačanja AVC (AM ungeregelt / AM geregelt). AVC se obično koristi za prijem AM telefonije (govornih kanala), a isključuje se kod prijema nemodulirane telegrafije te raznih modemskih i pulsnih signala gdje je potrebno promatrati stvarne amplitude signala. Za prijem FM modulacija moguće je uključiti ili isključiti pre-emphasis audio signala 50 µsec (FM mit NE / FM ohne NE) ovisno da li ga predajnik koristi ili ne koristi emphasis metodu poboljšanja odnosa signal/šum kod odašiljanja (amplitudno uzdizanje visokih tonskih frekvencija).
ESM 180 ima dva indikacijska instrumenta, jedan za pokazivanje jačine prijemnog AM/FM signala i drugi za pokazivanje podešenosti na točnu frekvenciju kod FM prijema (Abstimmanzeiger). Zahvaljujući ugrađenom kristalnom kalibracijskom oscilatoru (21,4 MHz), skala prijemnika se može precizno ugoditi te se sam prijemnik može koristiti i kao mjerač frekvencije (2. Überlagerer). Na šasiji je i izlazna priključnica za MF signale (ZF-ausgang), čija frekvencija iznosi 3,4 MHz na širini pojasa 40 kHz i 21,4 MHz na širini pojasa 200 kHz. Amplituda izlaznog MF signala je 100 mV na 60 Ω te se može koristiti za spajanje drugih uređaja poput monitora prijemnog frekvencijskog spektra (panadaptera) ili indikatora radiofrekvencijske interferencije (RFI). Lijevo i desno od skale su kontrole za kalibraciju skale uređaja (sklopka i promjenjivi kondenzator).
Antenski konektor na prijemniku ESM 180 je specijalni koaksijalni konektor tvrtke Rohde & Schwarz impedancije 60 Ω naziva Dezifix B. Mi smo uz naš uređaj dobili adapter na standardni BNC konektor.
- Rö 1 – EC 80 – trioda – RF pojačalo
- Rö 2 – EF 42 – pentoda – RF pojačalo
- Rö 3 – EF 42 – pentoda – mješač
- Rö 4 – EC 81 – trioda – lokalni oscilator
- Rö 5 – EF 42 – pentoda – 1. MF pojačalo i samooscilirajući mješač za MF 3,4 MHz
- Rö 6 – EF 42 – pentoda – 2. MF pojačalo
- Rö 7 – EF 42 – pentoda – 3. MF pojačalo
- Rö 8 – EF 42 – pentoda – 4. MF pojačalo (mješač za kalibracijski signal i BFO)
- Rö 9 – PCF 80 – pentoda + trioda – amplitudni limiter za FM + MF pojačalo za izlaznu priključnicu
- Rö 10 – EF 42 – pentoda – NF pojačalo za osciloskopsku priključnicu (AM)
- Rö 11 – ECC 81 – trioda + trioda – kristalni oscilator 21,4 MHz + LC oscilator 3,4 MHz
- Rö 14 – EF 42 – pentoda – NF pretpojačalo
- Rö 15 – EL 41 – pentoda – NF pojačalo za zvučnik/slušalice
- Rö 16 – EZ 40 – ispravljačica punovalna – ispravljačica anodnog napona
- Rö 17 – EZ 40 – ispravljačica punovalna – ispravljačica anodnog napona
- Rö 18 – PL 81 – pentoda – izlazni regulator napona serijski sa trošilom
- Rö 19 – PL 81 – pentoda – izlazni regulator napona serijski sa trošilom
- Rö 20 – EF 40 – pentoda – senzorsko/kontrolno pojačalo za izlazni regulator napona
- Rö 21 – 85 A 2 – stabilizator napona izvor referentnog napona 85 V za serijski regulator napona
Tko se malo razumije u radio tehniku odmah pri prvom pogledu na shemu i blok shemu našeg prijemnika može procijeniti o kakvom je uređaju riječ. U krugu tunera su dva stupnja RF pojačanja sa tri podesiva selektivna pojasna filtra što svakako ukazuje na osjetljiv i selektivan prijemnik. Nadalje, jasno se vide čak četiri stupnja selektivnog MF pojačanja što dodatno ovaj prijemnik svrstava u kategoriju viših performansi. AM demodulator je standardno diodni, a FM demodulator je ratio-detektor. Ratio detektor je jednostavan ali vrlo učinkovit demodulator za FM i zadržao se u prijemnicima sve do kraja 1980-tih godina. U naš uređaj (BN 15073/2) za ratio-detektor su ugrađene poluvodičke diode (germanijske AA 118), no u osnovnoj inačici ovog uređaja (BN 15073) su se koristile elektronske cijevi, dvostruke diode EB 41. Automatska regulacija pojačanja djeluje na prvi stupaj RF i treći stupanj MF pojačanja.
Audio NF pojačalo sadrži dvije elektronke (EF 42 i EL 41) koje preko izlaznog audio transformatora pogone interni zvučnik (0,5 W) te po potrebi vanjski zvučnik impedancije 3,5 kΩ (utičnice označene sa 80 V / 2 W) ili pak dvoje slušalice impedancije 2 kΩ (50 mW). Vidimo da su unatoč transformatoru audio izlazi visokoomski jer su takvi bili uobičajeni za zvučnike i slušalice iz doba elektronskih cijevi. Oznaka 80V / 2W računski odgovara impedanciji oko 3,2 kΩ i ovdje svakako nije pametno spajati moderne niskoomske zvučnike. Pa ipak, ovi izlazi mogu sasvim dobro poslužiti za spajanje nekog pojačala ukoliko je potrebna veća zvučna snaga.
Ispravljač anodnog napona (220 V) je visoko stabiliziran serijskim regulatorom napona sa pentodama PL 81.
Što se pak tiče specifičnosti, one se odnose na način dobivanja dvije širine MF propusnosti i na dva dodatna oscilatora za kalibraciju frekvencijske skale i za prijem nemodulirane telegrafije. Međufrekvencija na 21,4 MHz se dobiva na izlazu iz mješača tunera, a za dobivanje MF na 3,4 MHz se koristi dodatni samooscilirajući mješač sa elektronkom Rö 5 i kristalom od 18 MHz (21,4-18=3,4 MHz). Tako se smanjivanjem MF frekvencije 21,4 MHz sa propusnosti 200 kHz, automatski smanjuje i propusnost dobivene MF frekvencije od 3,4 MHz na 40 kHz.
U ESM 180 su ugrađena dva posebna oscilatora. Jedan je vrlo stabilan kristalni oscilator na 21,4 MHz, a drugi je LC oscilator na 3,4 MHz. Ovi oscilatori se koriste za preciznu kalibraciju frekvencijske skale prijemnika i kao pomoćni (BFO) oscilator za prijem nemodulirane telegrafije. Kada je odabran uskopojasni prijem od 40 kHz u radu je LC oscilator na 3,4 MHz, a kada je odabran širokopojasni prijem od 200 kHz u radu je kristalni oscilator na 21,4 MHz.
Kristalni oscilator na 21,4 MHz proizvodi i niz harmoničkih frekvencija koje se mogu koristiti za kalibraciju frekvencijske skale na više točaka preko cijelog prijemnog opsega (koristi se drugi do osmi harmonik). Kalibracija se mora vršiti na odabranoj prijemnoj širini od 200 kHz jer samo u tom slučaju radi precizni kristalni oscilator, kako smo gore i naveli. Ovakva kalibracija bi s toga bila relativno neprecizna jer MF propušta signale u širini od 200 kHz. Stoga se osim na antenski ulaz (ulaz drugog RF pojačala) kalibracijski signal istovremeno dovodi i na ulaz 4. MF pojačala gdje se miješa sa MF od 21,4 MHz. S obzirom da kalibracijski signal ima usku širinu, zero-beat će se postići samo na sredini MF krivulje propusnosti. Kod uskopojasnih prijemnika kalibracijski signal se uvodi samo na ulaz u mješač i ovo je prvi put da susrećemo ovaj princip svojevrsne dodatne selekcije kalibracijskog signala.
Za prijem nemodulirane telegrafije koristi se širina opsega od 40 kHz i tu nije potreban posebno stabilan oscilator te se koristi klasični LC Hartley oscilator na 3,4 MHz koji radi kao BFO. Uobičajeno se kao BFO koriste audio oscilatori čiji signal se dovodi na AM demodulator. Ovdje pak se koristi oscilator koji radi na frekvenciji međufrekvencije te se miješa sa istom za dobivanje razlike frekvencija u čujnom audio opsegu. Visina audio tona će se ovdje mijenjati (namjestiti) malim pomakom frekvencije lokalnog oscilatora (birača postaja) u tuneru prijemnika.
Za kalibraciju se signal dovodi na tuner i na MF, dok se za CW BFO signal dovodi samo na MF. Stoga se lijevo od skale prijemnika nalazi tipkalo Eichen, koje uzemljuje signal iz oscilatora koji ide na tuner prijemnika. Ovo tipkalo se zato mora osloboditi samo kod kalibracije prijemnika, a kalibracija se onda vrši trimer-kondenzatorom u LC krugu lokalnog oscilatora. Dostup do ovog trimer-kondenzatora omogućen je pomoću posebnog vijka također označenog sa Eichen desno od skale prijemnika.
Na kraju moramo komentirati oko 25 podesivih LC elemenata koje sadrži samo MF krug. Priručnik za ESM 180 koji je dostupan na internetu ne sadrži servisnu dokumentaciju za ugađanje MF krugova, no svakako bi bilo potrebno nekoliko sati strpljivog ugađanja da se ispravno podesi svaki promjenjivi MF LC krug ovog prijemnika. Naravno, osnovni princip ugađanja MF krugova za dobivanje ispravnih MF krivulja propusnosti ne razlikuje se puno kod različitih prijemnika, no uvijek je poželjno imati tvorničke specifikacije i točne podatke o izgledu MF krivulje na svakom stupnju MF pojačanja. Bez detaljne servisne dokumentacije gdje su prikazane pozicije svih promjenjivih LC elemenata na šasiji i gdje je snimljen izgled MF krivulje na svakom MF stupnju, najbolje se ne upuštati u nikakva fina podešavanja, pogotovo ako prijemnik ima očekivanu selektivnost i osjetljivost.
Elementi prijemnika ESM 180 montirani su na robusnu metalnu šasiju i raspoređeni u zatvorene metalne komore (elektromagnetski oklop) kako je i standard za profesionalne RF uređaje toga doba. Zbog ovakve montaže pristup svim elementima nije lak te je za otvaranje pojedinih komora potrebno potpuno demontirati okolne montažne blokove.
Ovdje smo poskidali poklopce komora sa gornje strane uređaja gdje god je to bilo moguće lako napraviti.
Ulazni antenski pojasni LC filtar.
Mrežni transformator i blok napajanja sa prigušnicom (šest elektronskih cijevi ispravljača i stabilizatora napona smo izvadili). Ovdje je također i izlazni audio transformator i zvučnik. Ispod zvučnika se naziru tri elektronske cijevi u krugovima NF pojačala.
U središnjem dijelu je tuner prijemnika (slika lijevo). Vide se jedino četiri elektronske cijevi tunera (EC 80, EF 42, EF 42, EC 81) dok je mehanizam skale sa spregnutim promjenjivim kondenzatorima i mehanizam preklapanja induktiviteta smješten u oklopljeni blok koji je nemoguće rastaviti bez da se ne rastavi praktički cijela šasija. Sa bočne strane (slika desno) se vide elektronske cijevi PCF 80 (amplitudni limiter za FM i MF pojačalo za izlaznu priključnicu) i ECC 81 (kristalni oscilator 21,4 MHz i LC Hartley oscilator 3,4 MHz). Ni ovdje se blokovi ne mogu otvoriti bez rastavljanja šasije.
Ovdje smo poskidali poklopce komora sa donje strane uređaja gdje god je to bilo moguće lako napraviti.
Na slici desno mogu se zamijetiti dvije germanijske diode koje služe kao ispravljači napona za indikacijske mjerne instrumente. Na slici lijevo su LC filtri za uvođenje napona grijanja i anodnih napona zasebno za dvije triode elektronke ECC 81, koja će ovisno o tome raditi kao kristalni oscilator 21,4 MHz (jedna sekcija triode) ili kao Hartley oscilator 3,4 MHz (druga sekcija triode).
Filtarski kondenzator anodnog napona (radi u kombinaciji sa prigušnicom) vizualno je u dobrom stanju.
Pojedinačni elementi funkcionalnih sklopova prijemnika, osim što su smješteni u zasebne oklopljene metalne blokove sa gornje strane, također su raspoređeni i u metalne blokove sa donje strane što se viđa samo kod profesionalnih RF uređaja. Time je maksimalno smanjena mogućnost bilo kakve intermodulacije, interferencije i drugih neželjenih prijenosa, miješanja ili povrata signala sa jednih na druge sklopove prijemnika.
Pojedini elementi su označeni oznakama koje odgovaraju onima na originalnoj elektroničkoj shemi, no bez obzira to dostup do velikog broja elementa nije moguć bez značajnog rastavljanja i razlemljivanja komponenti šasije.
Ovdje smo prikazali razmještaj sklopova prijemnika. Osim elektronskih cijevi zapravo je vrlo malo drugih komponenti lako dostupno za servis. MF transformatori nisu nikako označeni te je potrebno dobro usporediti elemente i veze pojedinih MF lonaca sa elektroničkom shemom kako bi se našlo koji MF lonac pripada uskopojasnoj, a koji širokopojasnoj MF. Osim toga, ovi MF lonci su tvornički zapečaćeni i bez nužne potrebe najbolje ih je ne otvarati. Već smo rekli u uvodu da podešavanje ovolikih MF krugova zahtijeva puno vremena i to uz servisnu dokumentaciju koja ovdje nije dostupna.
Na svakoj od pet skala nalazi se marker za kalibraciju skale na tom opsegu. To su viši harmonici osnovne frekvencije kristalnog oscilatora na 21,4 MHz: 42,8 MHz / 64,2 MHz / 85,6 MHz / 107,0 MHz / 128,4 MHz / 149,8 MHz i 171,2 MHz.
Naš primjerak komunikacijskog prijemnika ESM 180 se na testu pokazao kao vjerojatno ispravan. Uočena je moguća neispravnost jedne ispravljačice EZ 40. Za ispravljanje anodnog napona paralelno rade dvije EZ 40 (2×90 mA) no moguće da i samo jedna može isporučiti dovoljnu anodnu struju za rad prijemnika. Kako god bilo ovo ćemo svakako morati provjeriti.
Drugi uočen problem s uređajem je zaglavljeno tipkalo za kalibraciju. Ovo tipkalo samo spaja signal iz kalibracijskog/BFO oscilatora na masu ili ga propušta prema tuneru, ovisno da li vršimo kalibraciju frekvencijske skale ili prijem nemodulirane telegrafije. Trebali smo rastaviti čitav ovaj mehanizam pritiskanja tipkala da bi našli gdje je problem.
Tipkalo čine dva elastična metalna kontakta.
Ovo je mehanički sistem pomoću kojeg se sila pritiska sa kontrole Eichen preko elastične čelične žice prenosi na kontakte tipkala, koji se onda pod pritiskom te žice razdvoje. Na slici desno vidimo metalni klin unutar žlijeba mesinganog elementa. Ovdje je netko prejako pritisnuo i zakrenuo gumb Eichen tako da je klin izašao iz žlijeba i zapeo na gornjoj ivici mesinganog elementa.
Ovakvi mehanički kvarovi najčešće se događaju se zbog nepravilnog rukovanja s uređajem. Netko je vidio zanimljiv prijemnik te nije odolio izvrtjeti i istiskati sve moguće kontrole iako nije znao čemu iste služe i kako se pravilno koriste. Kalibracijske kontrole “Eichen” su specifične za prijemnik ESM 180 i ništa se neće postići njihovim nasumičnim okretanjem. Samo će se razdesiti frekvencijska skala i izazvati nepoželjni električni spojevi i mehanička oštećenja. Ovdje je očito netko želio okretati kontrolu koja se zapravo samo pritišće. Izvana ništa ne upućuje da li je iza ove kontrole tipkalo, sklopka, potenciometar ili nešto četvrto. Čak i ako se ne može naći nikakva dokumentacija za neki takav uređaj, onda je prvo treba izvaditi uređaj iz kućišta i vidjeti što je s druge strane neke nepoznate, neoznačene ili na neki drugi način dvojbene kontrole.
Najgore što možete napraviti s nepoznatim uređajem i nepoznatim kontrolama je nasumično okretanje i pritiskanje svega i svačega ne bi li se tako nekim čudom istog časa shvatilo što čemu služi. Ja osobno kad krenem raditi sa nekim novim uređajem prvo proučim svu dostupnu dokumentaciju, a zatim otvorim uređaj i uvjerim se da je kompletnost i opće stanje dovoljno dobro za prvo kontrolirano uključivanje. Time se nećete dovesti u situaciju da u startu napravite više štete nego koristi.
Na ovim slikama se vidi mehanizam kontrole za odabir širine pojasa (40 kHz / 200 kHz).
Kontrola za odabir širine pojasa uključuje istovremeno prebacivanje desetak preklopnika koji su razmješteni po više različitih sklopova (najviše po MF stupnjevima). Vidimo kako se mehanizam sastoji od zupčanika izrađenih od bakelita ili nekog sličnog materijala koji okreću dugu osovinu sa ekscentričnih elemenata. Ovi pak dalje pritišću izravno sklopke ili slijedeći mehanizam koji uključuje dugačke vodilice sa potisnim elementima za sklopke raspoređene u MF stupnjevima (vidi slike donje strane elemenata).
Čini se kao je izvođenje svih tih mehanizama do svih pojedinačnih sklopki moglo biti zamijenjeno jednom kombiniranom sklopkom izravno montiranom na prednjoj ploči. Međutim, u tom slučaju bi bile potrebne duge povezne žice do osjetljivih VF stupnjeva čime bi se, čak i uz upotrebu oklopljenih vodova, uvelike unosilo prigušenje signala. Također, što je još gore, značajno bi se povećala mogućnost međusobne intermodulacije i miješanja VF signala koji se preklapaju na zajedničkoj sklopki. Stoga su ovdje radije sve pojedinačne sklopke zadržane u svojim oklopljenim komorama unutar sklopova kojima pripadaju, a onda je osmišljen najpogodniji razmještaj istih kako bi se mogle što lakše mehanički povezati na zajednički preklopni sistem. Isto vrijedi i za kontrolu Eichen gdje je sklopka zadržana u svojoj oklopljenoj komori tunerskog dijela, a pritišće se “daljinski” mehanizmom sa elestičnom žicom.
Komunikacijski prijemnik ESM 180 napravljen je kao profesionalni robusni uređaj namijenjen službama za praćenje (prisluškivanje) radio prometa u opsegu 30-180 MHz unutar kojeg su se tada nalazile praktično sve službene i komercijalne VHF komunikacije. Danas se od analognih AM/FM modulacija u tom opsegu mogu još čuti samo radio amateri (144-148 MHz), zrakoplovne komunikacije (118-136 MHz) i naravno radiodifuzni FM UKV opseg 88-108 MHz. Sve druge komunikacije su uglavnom prešle na digitalne (često kriptirane) modulacije.
Općenito gledano, kod komunikacijskih prijemnika naglasak je uvijek stavljen na performanse i mogućnosti VF i RF sklopova, a najmanje je bitna jačina zvučnika i zvučničkog pojačala, pogotovo je nebitan stereo prijem. Kod komercijalnih koncertnih cijevnih prijemnika pak je naglasak stavljen upravo na NF dio u kojem rade jača audio pojačala često sa vanjskim tonskim kontrolama, te je ugrađen veći broj većih zvučnika. Koncertni prijemnici također imaju topliji i bogatiji vanjski dizajn kućišta, a velika drvena kućišta odlično služe i kao svojevrsne zvučničke kutije koje dodatno obogaćuju dojam izlaznog zvuka. Osobno sam mišljenja da “toplini” zvuka kod starih cijevnih prijemnika više doprinosi veličina zvučnika i veliko drveno kućište kao zvučna kutija, nego same elektronske cijevi.
No, s druge strane, komercijalnih cijevnih prijemnika ima puno i posvuda, a tko želi imati doista nešto posebno za prijem danas raširenog UKV FM radiodifuznog programa, onda je sa jednim ovakvim cijevnim profesionalnim komunikacijskim prijemnikom već u startu u velikoj prednosti 🙂