Доработка Midland G7

Автор: MaxP вкл. . Опубликовано в Статьи от MaxP

Портативные радиостанции Midland G7 известны многим – и, даже несмотря на нашествие китайских дешёвых трансиверов, до сих пор актуальны.

image001

 

 

Причины этому в достаточно неплохих параметрах ВЧ-части и потенциальных возможностях для доработки. Дело в том, что создатели предусмотрели регулировку параметров трансивера с помощью перемычек на плате – в т.ч. повышение выходной мощности.

 

Итак, по умолчанию MidlandG7 имеет 2 диапазона – т.н. LPD (LowPowerDevice) и PMR (PersonalMini-Radio) с 69 и 8 каналами соответственно, один уровень мощности на LPD (10 мВт) и два на PMR(10 мВт и 0,5 Вт), имеют сертификат соответствия продукции № РОСС IT.АЕ.68.Н12056. Стоимость пары таких станций в магазинах составляет от 1800 до 2500 рублей.

 

Напомню, что к эксплуатации на территории РФ без регистрации согласно Постановления правительства РФ от 25.07.2007 г. №476 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 12 октября 2004 года №539 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств»» разрешены в частности:

-  Маломощные радиостанции в полосе радиочастот 433,075 - 434,750 МГц с мощностью излучения передающих устройств не более 10 мВт включительно.

- Портативные радиостанции в полосе радиочастот 446 - 446,1 МГц с мощностью излучения передающих устройств не более 0,5 Вт включительно.

 

Основные технические характеристики маломощных радиостанций диапазона 433 МГц описываются в Решении ГКРЧ от 6 декабря 2004 г. № 04-03-04-001

"О выделении полосы радиочастот 433,075-434,750 МГц для маломощных радиостанций":

№ п.п., Наименование параметра, Значение параметра, Единицы Измерения

1. Полоса радиочастот 433,075-434,750 МГц

2. Максимальная излучаемая мощность передатчика, не более 10 мВт

3. Класс излучения 16K0F3E

4. Тип излучения симплексная одноканальная ЧМ телефония

5. Шаг сетки частот 25 кГц

6. Нижняя звуковая частота 300 Гц

7. Верхняя звуковая частота 3000 Гц

8. Девиация частоты, не более 5 кГц

9. Количество программируемых каналов не регламентируется ед.

10. Относительный уровень побочных излучений передатчика, не хуже - 60 дБ

11. Допустимое отклонение частоты передатчика, не более 5´10-6

12. Тип антенны приемопередающая, штыревая

13. Ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости 360 град.

14. Коэффициент усиления антенны, не более 0 дБ

 

Примечания:

1. Полоса частот 433,075-434,750 МГц используется на вторичной основе.

2. Маломощные радиостанции должны использоваться в локальных сетях подвижной радиосвязи.

3. Параметры приемных устройств маломощных радиостанций не регламентируются.

 

 

 

А также Решение ГКРЧ от 28 ноября 2005 г. № 05-10-02-001

"О выделении полосы радиочастот 446-446,1 МГц для портативных радиостанций"

№ пп, Наименование характеристики, Значение характеристики

1. Тип радиосвязи симплекс

2. Эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ) не более, Вт 0,5

3. Максимальная девиация частоты, кГц 2,5

4. Класс излучения передатчика 12К5F3E

5. Шаг сетки, кГц 12,5

6. Номиналы частот, МГц 446,00625+0,0125n, где n=0…7

7. Ширина полосы излучения передатчика на уровне, кГц –3 дБ, –30 дБ, –60 дБ: 12,5; 15; 22

8. Уровень побочных излучений передатчика не более, мкВт 0,25

9. Относительная нестабильность частоты передатчика 3×10-6

10. Тип антенны интегрированная

 

Срок действия настоящего решения до 01.11.2015

 

Также стоит напомнить, что использование выделенных настоящим решением ГКРЧ полос радиочастот для применения портативных радиостанций на территории Российской Федерации без оформления отдельных решений ГКРЧ должно осуществляться при выполнении следующих условий:

- соответствия основных технических характеристик используемых портативных радиостанций техническим характеристикам, указанным в приложении к настоящему решению;

- портативные радиостанции не должны создавать вредных помех и не могут требовать защиты от вредных помех со стороны РЭС других радиослужб, работающих в общей полосе радиочастот;

- портативные радиостанции не должны применяться на территории аэродромов;

- использования портативных радиостанций для организации симплексной радиосвязи для личных, семейных, домашних и иных, не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности, нужд;

 

Портативные маломощные радиостанции MidlandG7 по всем заявленным параметрам соответствуют требованиям и могут быть использованы на территории РФ без получения регистрации, в отличие от большинства китайских UHF-трансиверов, которые необходимо регистрировать – а при регистрации вполне можете столкнуться с отсутствием сертификата на станцию, а значит, Вам нужно будет проводить измерение параметров трансивера как для самодельного аппарата в отделениях РЧЦ на платной основе. И если в данном случае параметры станции не будут укладываться в требуемые – в регистрации Вам откажут.

После всего этого стоит несколько раз подумать – а нужно ли Вам это, или лучше чуть поднакопить и приобрести более серьёзный аппарат, который уже нести на регистрацию? Но этот разговор стоит отдельной темы, а здесь хотелось бы коснуться нюансов, связанных с MidlandG7.

 

Допустим, станции Вы уже купили – благо, они присутствуют в магазинах мобильной электроники, и их вполне можно покрутить в руках перед покупкой.

Итак, у Вас на руках комплект из пары Midland'ов. Уверен, большинство пользователей интересует практическая дальность связи между ними, и тут G7 может сильно разочаровать – мощность на LPD-диапазоне у него столь мала, что если в условиях плотной городской застройки удастся связаться на два квартала - хорошо. К тому же короткая спиральная антенна G7 перешла к нему по наследству от европейского предка, который имел только один диапазон – PMR, и как следствие, резонанс имеет ближе к последнему.

На PMR уже вполне можно в городских условиях уверенно общаться в пределах двух кварталов, и можно было бы на этом и остановиться, не будь на этом диапазоне всего восьми каналов. Рядом с большими торговыми центрами эти каналы почти всегда забиты.

Бытует мнение, что можно избежать конфликтов, используя в станциях т.н. режим тонального шумоподавления – CTSS (продвинутые трансиверы имеют цифровой режим DCS), или как некоторые неправильного их называют, «подканалы».

На самом деле никакие это не подканалы, а всего лишь дополнительные несущие тоны. Установив на своей станции  код CTSS (а их всего на портативных трансиверах 38 либо 39), Ваш шумоподавитель не откроется от сигнала других станций (а следовательно, Вы ничего и не услышите) до тех пор, пока на них не будет выставлен одинаковый с Вами код.

Но на канале может идти активный радиообмен, и в таком случае вполне может случиться так, что как Ваша группа, так и чужая будут вещать одновременно, а значит, Вы услышите чужую группу, а они услышат Вас.

Причём попытки установить контакт с чужой группой не увенчаются успехом – ведь в этой ситуации нужно убрать тон как у Вас, так и у респондентов в другой группе. Так что тоны – средство с серьёзными побочными эффектами.

Второй нюанс заключается в том, что т.к. данный диапазон выделен в РФ для безлицензионного пользования относительно недавно,  на нём могут работать организации, получившие частоту в официальном порядке, и работающие там на первичной основе – а значит, создавать им помехи не стоит.

Ну и третий – на 446 МГц почти не замечено радиолюбительского обмена. Так что если хотите послушать в эфире не только детей, строителей-монтажников, охранников, «пиликалки» и «роджер-бип» (сигнал окончания передачи на многих дешёвых станциях), то Вам – хотя бы на сетку LPD.

Если теоретические выкладки Вас устроили, то предлагаемые модификации станции позволят Вам уже более-менее сносно общаться на 70-см диапазоне (70 сантиметров – длина радиоволны для частоты 433 МГц, отсюда и название). Для улучшения характеристик станции можно предпринять следующие меры:

- заменить антенну на более эффективную (для проверки очень желательно собрать индикатор поля);

- увеличить выходную мощность;

- уменьшить уровень открытия шумоподавителя;

- установить более ёмкие аккумуляторы.

 

 

 

 

 

 

РАЗБОРКА СТАНЦИИ

 

Всё начнётся с разборки станции. Для начала Вам нужно будет снять заднюю крышку станции, предварительно отсоединив поясную клипсу, и вынуть аккумуляторную батарею, после чего открутить 4 винта, крепящих заднюю часть корпуса. Аккуратно приподнимите крышку в нижней части, и снимите её. Будьте осторожны – к задней крышке идут два провода, питающие вибромотор.  Честно говоря, ценность сего элемента сомнительна – кроме его основной функции (вибровызова) у него есть ещё одна крайне раздражающая черта – после выключения станции вследствие разряда аккумуляторов вибромотор включается и работает до тех пор, пока станция не окажется в зарядном стакане, или аккумулятор не будет подзаряжен другим способом. Лично я обрезал провода, ведущие к нему, практически рядом с платой. Кстати, после обрезки проводов и модифицировать станцию будет намного легче.

Далее нужно  снять кожух антенны. Аккуратно подденьте правый край платы (со стороны кнопки PTT), и начинайте поднимать её за этот край, одновременно освобождая кожух антенны из пазов корпуса.

Снимите кожух, плату на место пока можно не ставить.

Лобзиком или иным инструментом отпилите верхнюю часть антенного кожуха на расстоянии примерно 10 мм от верхнего края. У нас образовалось посадочное отверстие, куда с натягом влезет 6-мм кабель, да к тому же будет колпачок для конца антенны.

Вставив потенциальную антенну в отверстие, оцените натяг.

 

Теперь предстоит решить, как будет выглядеть точка подключения антенны. Идеальным представляется вариант пайки прямо к площадке на плате, в имеющемся отверстии, изогнув небольшую часть  на конце центральной жилы новой антенны под прямым углом, и Вы можете воспользоваться именно этим способом – в таком случае на пути до антенного полотна исчезнут неоднородности, ухудшающие параметры антенны. Только выпаивать антенну необходимо достаточно мощным паяльником – около 60 Вт, чтобы не перегреть плату. Но для простоты можно выбрать и другой путь – обрезать стальное полотно родной антенны до формирования спирали, и подпаять центральную жилу к нему. В таком случае придётся всё равно подгибать центральный проводник, так как оставшийся элемент антенны проходит вплотную к задней части станции.

 

 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УСТАНОВКА АНТЕННЫ

 

Дошла очередь изготовления антенны. На радиостанции установлена т.н. RubberDucky-антенна, спираль длиной около 75 мм.  Несмотря на то, что антенна вполне может быть в резонансе на какой-либо частоте, эффективность её всё равно прямо зависит от площади диаграммы тока по длине антенны, т.е. более длинная значит и более эффективная (до определённых пределов). Оптимальная по соотношению эффективность/габариты – штыревая антенна с длиной l/4 (т.н. четвертьволновая), второй половиной антенны в этом случае будет являться связь с Вашим телом через руку. Таким образом, у нас получится «неполноценный» вертикальный полуволновой диполь. Желающие и ищущие творчества могут улучшить работу антенны установкой противовеса/ов (чем приведут сопротивление излучения антенны ближе к выходному сопротивлению трансивера), но для портативной станции это почти всегда излишне, т.к. противовесы привносят неудобства в работе.

Я бы не рекомендовал встраивать в станцию разъёмы типа SMA или BNC для подключения соответствующих антенн по одной простой причине – в такой конструкции весьма сложно обеспечить механическую жёсткость. Но если решитесь, то это лучше делать, во-первых, с разъёмом BNC (он практичнее, удобнее и больше), а во-вторых, нужно будет залить эпоксидной смолой достаточно большой объём внутри станции ближе к антенному разъёму.

Но на этом варианте я останавливаться не буду, по причине того, что вариант с 6-мм кабелем, который я собираюсь рассмотреть, в плане механической прочности ни в какое сравнение не идёт с вариантом «разъёмным».

 

Нашу самодельную антенну лучше всего изготовить из цельного медного провода – и брать именно медь. Во-первых, как более гибкий материал, а во-вторых, как материал с очень низким сопротивлением. Обратите внимание, что широкополосность антенны будет зависеть от толщины проводника – чем больше диаметр, тем выше широкополосность, но тем менее ярко выражен резонанс.

Я рекомендую использовать для изготовления такой антенны коаксиальный кабель диаметром 6 мм. Идеально подойдёт РК50-4-11 или аналог (цена около 15-17 р/м), но при выборе другого кабеля уделите особое внимание гибкости и пластичности кабеля. Свисающая под собственным весом «сопля» не улучшит ни вида станции, ни тем более характеристик. Волновое сопротивление кабеля на характеристики антенны не скажется никак, так что можно брать и 75-Омный.

Коаксиальный кабель хорош тем, что для наших целей предоставляет выбор – использовать только центральный проводник, удалив оплётку, либо соединить их, повысив широкополосность антенны. Если планируете активно использовать все каналы LPD-сетки – оставьте оплётку на её законном месте.

 

Рассмотрим для начала установку антенны в варианте с оплёткой

Отрежьте кусок коаксиального кабеля длиной около 20 см. С одной стороны удалите внешнюю изоляцию примерно на 20 мм и соберите оплётку, освободив внутреннюю изоляцию. Удалите внутреннюю изоляцию примерно на 15 мм, оголив центральную жилу.

Если Вы выбрали вариант с подпайкой к стальному стержню родной антенны, то, откусив в нужном Вам месте антенну, сделайте на конце центральной жилы изгиб, сместив её на 2,5-3 мм от центра кабеля в сторону передней панели (от себя) – для параллельного расположения относительно остатка провода. Сгибать проводник не советую – у него большая упругость, и можно повредить плату. Если выбрали пайку прямо к плате – выпаяйте стандартную антенну, и очистите площадку, удалив лишний припой, после чего по месту загните конец центральной жилы кабеля.

Хорошо облудите со всех сторон центральную жилу и оплётку кабеля, а также остаток стандартного антенного полотна, к которому будете подпаиваться. Вставьте кабель в кожух. Если кожух можно чуть сдвинуть в сторону верхнего конца антенны – будет ещё удобнее.

Подпаяйте центральную жилу и оплётку к стальному выводу.

Подтяните кожух к посадочному месту и установите его в пазы.

 

РАСКРЫТИЕ ПО МОЩНОСТИ

 

Для раскрытия станции по мощности (и для добавления некоторых новых возможностей, в частности использования тонов CTCSS в режиме DoubleWatch) нужно снять запаянные на плате перемычки. Обычно G7 поставляется с запаянной перемычкой JP2, это позволяет использовать на PMRдва режима мощности. Вот описание режимов:

 

JP1 | JP2 | Configuration
. 0 .|. 0 .|. LPD 69 CH only LO power
. 0 .|. 1 .|. PMR 8 CH (HI/LO power) + LPD 69 CH (only LO power) DEFAULT SETTING
.
1 .|. 0 .|. PMR 8 CH (HI/LO power)
. 1 .|. 1 .|. PMR 8 CH (HI/LO power) + LPD 69 CH (HI/LO power)
----------------------------------------------------
NOTE: JS3 closed (default setting) the radio transmits with high power of 500 mW and low power 10 mW, in PMR channels, while LPD channels to 10 mW).
1 = open
0 = close

При снятии перемычки 3 мы получим следующие значения мощности:

LPD
HI - 3 Вт
LO - 0.5 Вт

PMR
HI - 3 Вт
LO - 1.5 Вт

 

На самом деле приблизительные замеры говорят о ещё большем приросте мощности при питании от свежезаряженной 6В-штатной аккумуляторной батареи, но при использовании четырёх аккумуляторных батарей АА мощность будет ниже (что будет лучше и для выходного тракта).

Заметьте, что чаще всего слово «открыть» применительно к перемычкам означает «открыть для протекания тока», т.е. «запаять», но в данном тексте "open" означает как раз разомкнутую перемычку.

 

Перемычки, которые нужно распаять (справа вверху JP1 и JP2, слева под экраном JP3):

image002

 

Для снятия припоя достаточно очистить жало паяльника, взять на него немного флюса, и коснуться перемычки.

Не используйте паяльник с толстым жалом - можете закоротить что-либо рядом.

Закрытие можно проверить мультиметром.

 

 

Кстати, пока станция открыта, можно изменить уровень открытия шумоподавителя – резистор на фото первоначально находится в положении около двух часов (при обычном вертикальном положении станции). Поверните его плоской отвёрткой против часовой стрелки до положения примерно как на фото. Это должно уменьшить «хлопанье» шумопоподавителя при приёме станций с широкой девиацией.

image004

Теперь станцию можно закрывать. Обратите внимание на пазы под местом выхода антенны – заднюю крышку нужно заводить движением вниз-вперёд, чтобы фиксаторы вошли в пазы сразу.

 

 

НАСТРОЙКА АНТЕННЫ

 

Новорождённую антенну ещё нужно будет настроить – для этого желательно собрать несложный индикатор напряжённости поля. Вам понадобится микроамперметр на 100-500 мА, кусок проволоки и высокочастотный диод. Можно взять СВЧ-диод, типа КД419 или КД522, а можно и менее высокочастотные – просто придётся держать станцию намного ближе.

Катод диода подключите к плюсу стрелочного индикатора, а анод – к минусу. Будьте аккуратны при монтаже столь чувствительных диодов – статический заряд на руках вполне может вывести его из строя. Перед установкой на индикатор временно соедините его клеммы любым проводником, обеспечив равные потенциалы. К плюсовой клемме подключите кусок проволоки длиной 17 см, ориентируя его вверх.

image006

Чем высокочастотнее диод, тем чувствительнее у Вас получится детектор, и тем точнее можно будет отстроить антенну, но и влияние различных факторов, типа положения людей в комнате, тоже будет выше. Индикатор с диодом КД419 достаточно неплохо детектирует даже излучение передатчиков мобильных телефонов сетей GSM.

 

Итак, начинацию операем. Установите станцию на одном уровне с индикатором, возьмите в основную руку бокорезы, второй обхватите станцию, зафиксируйте свою позицию (вообще, все эти операции удобнее выполнять с помощником). Выставьте высокую мощность, выберите первый канал LPD – даже если Вы откусите от антенны чуток лишнего, это лишь будет означать, что резонанс у антенны придётся на более удалённые каналы (старайтесь только не попасть на 32-36, в этом диапазоне много помех от разнообразных устройств, в т.ч. от сигнализаций автомобилей).

Отмерив от края резинового кольца (к которому прикреплена резиновая заглушка гарнитурного разъёма) 17,8 см, обозначьте на антенне точку повышенного внимания.

Нажмите на кнопку передачу и смотрите на индикатор – Вам нужно добиться внятно считываемого показания, не более 50% от полной шкалы индикатора (потому что показания будут увеличиваться по мере подрезки антенного полотна). Далее начинайте обрезать антенну, откусывая бокорезами по 3-5 мм, с каждым «откусом» наблюдая за показателями индикатора. При этом старайтесь сохранять в точности ту позицию, с которой начали отсчёт. При приближении к отмеченной точке откусывайте миллиметра по 2, и как только показания индикатора начнут уменьшаться – прекращайте обрезку.

Осталось спаять между собой на конце оплётку и центральную жилу, для этого лучше удалить несколько миллиметров внутренней изоляции.

Далее, проведите пробные замеры для нахождения канала, на котором показатели максимальны – для собственного успокоения.

 

Если же при изготовлении антенны Вы выбрали вариант узкорезонансной антенны с тонким проводом, то тут обнаружатся некоторые отличия. Вам понадобится аккуратно разрезать внешнюю изоляцию куска кабеля вдоль всей длины. Аккуратно здесь относится не столько к возможности повредить кабель (потому что в данном случае это не страшно), а к опасности травмы. Лучше взять обычный нож и резать на столе, держа за край кабеля. После этого нужно снять оболочку и изоляцию – они снимаются достаточно просто. Теперь, оголив, как и в первом варианте, часть центральной жилы, её можно сразу подпаять к остатку антенного полотна, и только потом можно надеть кожух, а после его фиксации и внешнюю изоляцию, плотно вставив её в отверстие кожуха.

Останется лишь обжать выходящий из кожуха кусок антенны термоусадкой 7-8 мм, и приклеить к концу отпиленный колпачок, с усилием накрутив его на конец антенны. Кстати, рекомендую края колпачка перед монтажом стесать до получения фаски хотя бы 2-3 мм – иначе он будет весьма некстати цепляться за одежду.

 

Если изготовление индикатора поля не входит в Ваши планы, то даю точную длину моей собственной антенны в варианте с удалённой оплёткой – 174 мм от верхней части резинового кольца. При такой длине Вы с большой вероятностью попадёте в резонанс на одном из каналов, у меня же максимальные показания индикатора достигаются при передаче на 16-18 канале.

Да, и слова «резонанс» бояться не надо – на других каналах станция тоже будет работать намного лучше, чем со штатной антенной, но на каких-то частотах эффективность просто будет чуть выше.

image008

К сожалению, один недостаток приёмо-передающей части радиостанции устранить пока не удалось, хотя наблюдается она почти во всех станциях. Это негромкий свистяще-звенящий фоновый гул при передаче – возможно, наводки на цепь микрофона, возможно что-то дальше, но мириться вполне можно.

 

 

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ПИТАНИЕ

 

Осталось подобрать что-то на замену стандартным аккумуляторам 800 мАч, т.к. с такими режимами мощности они не протянут и суток в активном режиме.

Основной принцип – не гонитесь за ёмкостью. У NiHM-аккумуляторов достаточно высокий саморазряд, так что при нечастом использовании разница в ёмкости нивелируется. Некоторые элементы за месяц простоя могут потерять до трети ёмкости. Присмотритесь к аккумуляторам с пониженным саморазрядом – это модели VartaRead2Use, и другие «заряженные» элементы. Ёмкости в 2500 мАч будет вполне достаточно.

Одни из лучших аккумуляторов, представляемых на российском рынке – Varta, Energizer, Duracell, Sanyo. К сожалению, под Sanyo попадается очень много подделок, Varta тоже изредка проскакивает, насколько я знаю. Запомните, как выглядят оригинальные аккумуляторы и упаковка, и ориентируйтесь при выборе.

Второй аспект долговечности альтернативного питания – зарядное устройство. Хорошее ЗУ может продлить жизнь не очень хорошим аккумуляторам, а вот плохое может быстро убить любые.

Прежде всего, ЗУ должно иметь по одному каналу на элемент, т.е. в случае 4 элементов быть четырёхканальным. Для элементов большой ёмкости очень важны такие параметры, как контроль степени заряда по –dV (изменению напряжения) и по температуре. Из недорогих и доступных в розничной продаже можно порекомендовать SamsungPleomax 1011, как отвечающий всем требованиями, или модели от Sanyo – к сожалению, они раза в два дороже, и найти их сложнее.

Ну а один из лучших вариантов – LaCrosseTechBC-900 или MahaMH-C9000.

К сожалению, найти их в продаже в России сложно, и возможно, что придётся заказывать в интернет-магазинах.

 

P.S. Добавление спустя пару недель использования.

Первые две станции, купленные пару лет назад, отработали около года в раскрытом режиме, потом были проданы.

Последняя в раскрытом режиме проработала пару недель, после чего вылетел выходной транзистор – даже при питании пониженным напряжением четырёх аккумуляторов LR6. На LPD излучаемая мощность упала до десятков милливатт, судя по показаниям индикатора поля, на PMR, что интересно, осталась около ватта – т.е. даже со сгоревшим транзистором пользоваться вполне возможно.

Установлен был NE5510279A-T1-4 

После замены было замечено, что чувствительность станции упала, как говорится, «ниже плинтуса». Причины сего феномена выясняются, но сказать однозначно, что стало причиной - процесс замены транзистора, либо что-то ещё, - пока нельзя.

При максимальной указанной рассеиваемой мощности в 100 мВт вроде как ничего странного в выходе из строя нет, но существенен сам факт такого разброса надёжности.

 В любом случае при раскрытии необходимо помнить о том, что выходной транзистор не имеет достаточного теплоотвода, и ограничиваться при эксплуатации короткими передачами. На сайте radioscanner.ru можно найти описание установки на транзистор радиатора (вместо экрана).

В общем, раскрывать по мощности или нет – решать Вам.