Перехожу на прием.

(В главное меню)

    В этом месте автору очень хочется сделать одно сугубо личностное заявление люблю приемники! Конструировать и налаживать приемник - огромное удовольствие даже в наше время персональных компьютеров и шикарных электронных автоматов Когда-то радиолюбители конструировали приемники, пытаясь конкурировать с промышленностью, получить более высокие технические характеристики и дополнительные удобства Или реализовать в своем любительском приемнике какую-нибудь журнальную новинку, которая в серийной аппаратуре появится через годы Или, наконец, построить приемник с хорошими параметрами при минимальных затратах Сейчас же все это ушло в область воспоминаний Промышленность выпускает широкий ассортимент самых разных приемников, и ^ке давно приемник из предмета роскоши (когда-то говорили «У него есть радиоприемник!»-с таким же почтением, с каким сейчас, наверное, сказали бы «У него есть вертолет!») стал рядовым явлением

    И все же радиолюбители, особенно начинающие, продолжают сами строить приемники Почему1? Скорее всего, по двум причинам Во-первых, потому, что, построив приемник, можно сразуже получить практически полезную вещь - играет музыка, рассказывают последние известия Да и все это слышно так громко, что каждый может убедиться - человек сделал дело А во-вторых, приемник-это прекрасная база для обучения радиоэлектронике Об этом мы еще поговорим в конце этой главы, после того, как уже будет изложено существо дела А сейчас пора начинать, нам предстоит пройти непростой, но очень интересный путь по радиоприемнику Но начнем мы этот путь с радиопередатчика

    Движущиеся заряды, в частности заряды, образующие ток в проводнике, создают вокруг себя магнитное поле Причем вдали это поле появляется не в тотже момент, что и у самой поверхности проводника, а с некоторым опозданием Электрические и магнитные поля распространяются со скоростью света, то есть проходят в секунду 300 000 км, и на расстоянии 30 м от проводника поле появится через 0,0000001 сек (через одну десятимиллионную секунды)

    Опоздание очень небольшое, но все же опоздание есть, и оно играет принципиально важную роль в процессе излучения свободных электромагнитных волн

    Когда по проводнику течет постоянный ток и вокруг него появляется магнитное поле, то это поле нельзя назвать свободным Оно привязано к породившему его току прекратите ток - и полетутже исчезнет Электрическоеполе существует вокруг скопления зарядов, тоже крепко привязано к этим зарядам уберите заряд-и поля нет Но совсем иначе ведут себя электрические и магнитные поля, если их создает непрерывно и быстро меняющийся ток или непрерывно и быстро меняющийся электрический заряд

    Старый, добрый, испытанный метод - мысленный эксперимент пропускаем по проводнику переменный ток и следим за тем, что происходит с электрическими и магнитными полями на некотором расстоянии от этого проводника (Р-117. 1) Первое же нарастание тока создаст нарастающее магнитное поле сначала оно появится у самой поверхности проводника, а затем, перемещаясь в пространстве со скоростью света, доберется и до точки х Когда же ток начнет уменьшаться, то магнитное поле тоже будет ослабевать И тоже не сразу - у поверхности проводника уже поля нет, а в точке х оно еще существует

    Теперь представьте себе, что ток в проводнике меняется очень быстро И что в точке х еще не успело исчезнуть старое магнитное поле, как в проводнике начал действовать следующий полупериод тока и пошла в пространство следующая порция магнитного поля Заглянув профилактически в Т-8, мы сможем в упрощенном виде так описать события под действием переменного тока проводник один за другим посылает в пространство сгустки магнитных полей - каждый последующий новый сгусток подталкивает предыдущий, старый, отсекает его от проводника, и в пространство уходят свободные магнитные поля

    Ток в проводнике всегда появляется под действием напряжения, а значит, некоторого накопления зарядов А они создают вокруг проводника и некоторое переменное электрическое поле Переменное потому, что раз ток переменный, то и напряжение переменное, а значит, концентрация зарядов тоже меняется С электрическим полем, по сути, происходит то же самое, что и с магнитным один сгусток поля следует за другим, сгустки электрических полей, подталкиваемые следующими такими же сгустками, уходят от проводника, начинают самостоятельную свободную жизнь в пространстве

    Но электричество и магнетизм - это лишь два разных проявления одного электромагнитного процесса И электрические поля, выброшенные в пространство, также, как и магнитные, оказываются лишь составляющими единого сложного образования - электромагнитного поля В этом поле происходит непрерывный обмен энергией между его составляющими, их взаимные превращения - изменения электрического поля рождают магнитное поле, а его изменения в свою очередь рождают электрическое поле Проводник с переменным током излучает одновременно обе составляющие поля - электрическую и магнитную, они непрерывно переходят одна в другую, их уровень и направление все время меняются (Р-117, 2)

    В самых разных по своей природе волновых процессах есть некоторые общие черты Так, скажем, волны на поверхности воды и звуковые волны имеют кое-что общее с таким не похожим на Них объектом, как волны электромагнитные Для всех для них, в частности, может быть введена одна и та же характеристика - длина волны У морских волн - это расстояние между двумя соседними гребнями, у звуковых - расстояние между двумя участками с максимальным давлением (Р-63)

    Длина электромагнитной волны - это расстояние между двумя соседними одинаковыми сгустками (одного и того же направления), электрической или магнитной составляющей Если в мысленном эксперименте взять в руки компас и, остановив электромагнитную волну, перемещаться вдоль нее и наблюдать за отклонением стрелки, то можно будет сказать длина волны - это расстояние между двумя точками, где стрелка отклоняется в одну сторону и притом с одинаковой силой (Р-117, 3) Этот эксперимент относится к числу мысленных не потому, что его трудно осуществить, а потому, что его осуществить невозможно электромагнитную волну остановить нельзя, она всегда в движении, всегда несется вперед со скоростью света

    Чем выше частота переменного тока, создавшего электромагнитную волну, тем чаще следуют друг за другом сгустки ее электрических и магнитных составляющих, тем, следовательно, короче длина волны (Р-117, 3) Чтобы подсчитать длину волны I, нужно знать частоту f переменного тока и вспомнить, что скорость света I = 300 000 км/с За одну секунду ток совершит f полных циклов изменения (Т-68), а волна за эту же секунду успеет пройти 300000 км Поэтому между каждой парой соседних одинаковых сгустков окажется расстояние А-=300000 f (Р-117, 4) Можно, кстати, дать такое определение длине волны это расстояние, которое электромагнитная волна успевает пройти за время, равное одному периоду

    Проводник с переменным током, излучающий электромагнитные волны, сразу же назовем передающей антенной На некотором расстоянии от него расположим другой проводник и назовем его приемной антенной (Р-117. 5, 6) Электромагнитные волны, добравшись от передающей антенны к приемной, наведут в ней переменный ток Можно так описать появление тока в приемной антенне электрическая составляющая поля будет двигать свободные заряды в проводе также, как электрическое поле двигало в свое время наэлектризованные клочки бумаги Кроме того, магнитная составляющая поля, поскольку она непрерывно меняется, наведет в приемной антенне ток своим испытанным методом - за счет электромагнитной индукции (Т-57) А поскольку и электрическая и магнитная составляющие поля непрерывно меняются, то меняются и силы, которые двигают заряды в приемной антенне Меняются и по величине, и по направлению И наводится поэтому в приемной антенне переменный ток (Р-118. 1, 2)

    Ток, который электромагнитная волна наведет в приемной антенне, будет, разумеется, очень слабым, потому что мощность излучающего тока, которая передается электромагнитным волнам, разносится ими во все стороны, размазывается по огромному пространству Но важно другое мощность излучения, интенсивность электромагнитного поля, следует по пятам за изменением тока в передающей антенне А за мощностью излучения следует по пятам ток в приемной антенне Поэтому ток в приемной антенне повторяет все изменения тока в передающей, оказывается его копией Слабой копией, но точной А это значит, что по линии связи - от передающей антенны к приемной - можно передавать информацию без соединительных проводов, используя электромагнитную волну как быстрого и исполнительного гонца Главный процесс в такой системе беспроволочной электросвязи - это излучение И поэтому сразу же назовем ее системой радиосвязи - «радио» можно перевести на русский как «связанный с излучением», это слово происходит от латинского «радиус» - «луч»

    Первое, что хочется сделать, так это построить простейшую линию радиотелефонной связи, включив в передающую антенну микрофон, а в приемную антенну - громкоговоритель (головной телефон) Расчет прост - микрофон переведет звук на электрический языки создаст в передающей антенне меняющийся ток, который будет излучать радиоволны Они в свою очередь наведут ток в приемной антенне, а громкоговоритель воспроизведет с его помощью звук, копию звука, услышанного микрофоном

Несмотря на простоту и привлекательность такой системы, на практике она неприменима И вот одна из причин Чтобы передающая антенна эффективно излучала электромагнитные волны, эта антенна должна быть как можно выше, во всех случаях ее высота должна быть соизмерима с длиной волны (Р-117. 5) Это требование связано с самим механизмом излучения трудно представить себе, чтобы громкоговоритель размером с булавочную головку эффективно излучал звук Хорошо, если высота антенны равна половине I, неплохо, если четверть Можно смириться даже с тем, что высота антенны составляет несколько процентов от длины волны, хотя при этом мощность излучения составит чрезвычайно малую часть мощности переменного тока в передающей антенне Теперь подсчитаем даже на средней звуковой частоте 1000 Гц длина волны оказывается 300 км и, если смириться с тем, что высота антенны составляет всего 1 % от I (это очень плохо, но пусть хоть так), то понадобится антенна высотой 3 км Построить такую высокую антенну непросто А ведь н^жно еще излучать и более низкие частоты, для которых антенну пришлось бы делать намного выше

    А вот другой серьезный недостаток если одновременно будет работать несколько таких систем радиосвязи и в приемную антенну попадут все сигналы, то разделить их будет невозможно, слушатель получит невообразимую смесь голосов и мелодий

    Выход такой создавать радиоволны нужно с помощью токов высокой частоты, а каждому передатчику разрешать работать только на одной, именно за ним закрепленной частоте Во-первых, это позволит в приемнике с помощью резонансных фильтров (Т-86) отделять сигнал нужной станции от всех остальных (Р-117, 6) А во-вторых, для эффективного излучения высокочастотному току понадобятся уже сравнительно небольшие антенны Так, например, частоте 150 кГц, одной из самых низких высоких частот, применяемых для радиовещания, соответствует длина волны 2 км Высота антенны, если принять для нее 10% от длины волны, составит 200 м А инженеры уже давно умеют строить передающие антенны высотой в несколько сот метров

    Правда, использование высокочастотных токов в линии беспроволочной связи создает новые проблемы - на передатчике иужио как-то записать информацию в высокочастотном токе, а в приемнике иужио эту информацию извлечь

    Включив в передающую антенну телеграфный ключ, а в приемную-приемный телеграфный аппарат, можно создать линию беспроволочной радиотелеграфной связи (Р-118. 1) Именно это в конце прошлого века сделал изобретатель радио Александр Степанович Попов Свои работы он так и называл - телеграфирование без проводов Передавать по радио речь, то есть осуществлять телефонирование без проводов, научились значительно позже   

    Чтобы записать в высокочастотном токе речь или музыку и таким образом заставить радиоволны переносить эту информацию к приемнику, можно просто включить угольный микрофон в антенну Также, как его включали в цепь постоянного тока (Р-69) Под действием звуковых волн сопротивление микрофона меняется, а значит, будет меняться и амплитуда высокочастотного тока, как в свое время менялся ток в линии телефонной связи (Т-111) Этот процесс называется амплитудной модуляцией Высокочастотный ток, модулированный по амплитуде, излучает модулированные радиоволны - их интенсивность тоже меняется, повторяя все изменения звукового давления перед микрофоном Модулированные радиоволны наводят в приемной антенне модулированный высокочастотный ток, а довольно простой электронный блок (заранее назовем его детектором) позволяет расшифровать этот ток (Р-119) и получить переменный ток низкой частоты, точную копию звука Амплитудная модуляция, сокращенно AM,- это лишь один из способов зашифровывания информации в высокочастотном токе Другой распростра ненный способ-частотная модуляция ЧМ (Р-118, 3) Здесь амплитуда высокочастотного тока остается неизменной, а под влиянием микрофона в сравнительно небольших пределах меняется сама частота переменного тока Сделать это несложно генератор высокочастотного тока в передатчике - это всегда ламповый или транзисторный генератор, частоту которого определяют параметры колебательного контура (Т-167) Существуют несложные схемы, которые под действием микрофонного тока в небольших пределах меняют емкость контура и таким образом осуществляют частотную модуляцию

    Передатчики многоканальных линий радиосвязи часто работают в импульсном режиме, это позволяет использовать много разных способов модуляции Например, менять амплитуду импульса (амплитудно-импульсная модуляция, АИМ), ширину импульса (широтно-импульсная модуляция, ШИМ), время его появления (фазово-импульсная модуляция, ФИМ) или отображать изменения микрофонного тока в различных комбинациях импульсов (импульсно-кодовая модуляция, ИКМ) Естественно, что для всех этих способов модуляции существуют свои способы детектирования, извлечения информации из модулированного сигнала

    Слово «детектор» в переводе на русский означает «обнаружитель», оно происходит от того же корня, что и «детектив» - «сыщик» Прежде чем разбираться в том, как работает детектор, нужно убедиться в том, что он действительно нужен А для этого достаточно включить громкоговоритель (головной телефон) прямо в антенну Даже если передающая станция находится близко и в приемной антенне наводится достаточной силы высокочастотный сигнал, то с помощью одного только громкоговорителя все равно ничего услышать не удастся Начнем с того, что подвижная система громкоговорителя (телефона) просто не будет поспевать за изменениями высокочастотного тока А если бы она даже поспевала, то создавала бы неслышимые высокочастотные колебания воздуха, ультразвук А нужно, чтобы звуковая катушка громкоговорителя или мембрана телефона двигались бы под действием низкочастотного тока, под действием электрической копии того самого звука, который слышал микрофон и который нужно воспроизвести в приемнике

    Не пытайтесь найти такой низкочастотный ток в приемной антенне, его там просто нет В приемной антенне циркулирует только наведенный радиоволнами ток высокой частоты с изменяющейся, модулированной амплитудой А для того чтобы получить низкочастотный ток, нужно прежде всего преобразовать спектр этого высокочастотного тока, пропустить его через нелинейный элемент Только в результате нелинейных процессов в спектре могут появиться новые составляющие и, в частности, низкочастотный ток, который нам необходим (Р-119.1)

    Самый простой приемник из всех возможных показан на Р-119, 3 Телефон Тлф шунтирован полупроводниковым диодом Д, который закорачивает телефон, причем «через такт»,- во время одного полупериода сопротивление диода мало, во время следующего велико И поэтому через телефон, также как через диод, уже идет не переменный высокочастотный ток, а пульсирующий А он, как всякий пульсирующий ток, состоит из двух составляющих - постоянной и переменной Но постоянная составляющая будет постоянной только до тех пор, пока перед микрофоном тишина, пока нет модуляции Как только начнется модуляция, начнет меняться и постоянная составляющая продетектированного сигнала, повторяя все изменения амплитуды высокочастотного тока А эта амплитуда тем больше, чем больше в данный момент микрофонный ток на той, на передающей стороне А значит, постоянная составляющая будет повторять все изменения низкочастотного тока в цепи микрофона, все изменения звукового давления перед ним Можно сказать так постоянная составляющая продетектированного сигнала сама содержит две составляющие - истинно постоянную 1пости низкочастотную 1нч А значит, весь продетектированный сигнал состоит из трех составляющих - 1вч, 1нч и 1пост

    В простейшем приемнике Р-119, 3 сравнительно медленные, низкочастотные изменения тока заставят двигаться мембрану телефона, и она создаст звук В большинстве же случаев детектор должен выделить низкочастотный электрический сигнал 1нч, в чистом виде и уже потом, как правило, после усиления, этот сигнал попадет на громкоговоритель Поэтому в типичный детектор Р-119, 4, кроме диода, входят еще и разделительные фильтры Конденсатор Сфвч, сразуже замыкает никому не нужную составляющую ВЧ (высокой частоты) Этому способствует резистор Рфвч который не пускает ее дальше Емкость Сфвч сравнительно невелика - сотни, тысячи пикофарад, но этого вполне достаточно, чтобы создать легкий путь для ВЧ составляющей (на частоте 150 кГц конденсатор емкостью 0,01 мкФ = 10000 пФ имеет сопротивление 100 Ом, С^) Низкочастотную составляющую выделяет цепочка Ср Rh, в которой конденсатор имеет достаточно большую емкость и легко пропускает токи НЧ (низких частот)

    Если к этой схеме добавить колебательный контур LkCk, несколько расстроенный по отношению к частоте принимаемой станции, то получится частотный детектор Р-119, 5 Введем обозначения без модуляции частота сигнала-/о, а при модуляции она меняется OTfMHH до fMaKC По мере того как частота сигнала приближается к резонансной частоте контура fpe3 или удаляется от нее, меняется напряжение на элементах контура (Т-84), и в итоге ЧМ превращается в AM А дальше AM детектор делает свое обычное дело - превращает переменный ток ВЧ в пульсирующий и из него уже выделяет низкочастотную составляющую

    Основная профессия колебательного контура, основная его работа в радиоприемнике - выделение сигнала принимаемой станции из бессчетного множества сигналов, наведенных в приемной антенне радиоволнами разных радиостанций (Р-117. 6) Чтобы познакомиться с этой деятельностью контура, н^жны некоторые дополнительные сведения

    Пока нет модуляции, ток в передающей антенне - чисто синусоидальный ток Но как только начнется модуляция, он^ке перестает быть синусоидой в результате медленного изменения амплитуды (в процессе модуляции) высокочастотного тока, форма его несколько искажается Короче говоря, модуляция есть процесс нелинейный, и в спектре модулированного сигнала появляются новые составляющие (Т-117) Математический анализ и точные измерения показали, что эти составляющие появляются обязательно парами и что их частоты чуть выше и чуть ниже основной, или, как ее называют, несущей, частоты fHec При этом верхняя боковая частота fB и нижняя боковая частота fH отличаются от несущей ровно на частоту модуляции F (Р-120) Модуляция - это частный случай нелинейного преобразования двух сигналов, при котором появляются составляющие суммарной и разностной частоты (Т-182)

    Две боковые составляющие с частотами fB и fH появляются в том случае, когда высокочастотный ток модулируется одним чисто синусоидальным низкочастотным сигналом Если же таких модулирующих сигналов несколько, то каждый из них создаст свою пару боковых частот (Р-120, 4) Реальный звуковой сигнал состоит из большого числа синусоидальных составляющих (Т-100), и при модуляции появляются целые полосы боковых частот (Р-120, 5) Причем граничные боковые частоты - самая низкая из низших fH мин и самая высокая из верхних fB макс определяются высшей модулирующей частотой fB макс Так, например, если несущая частота 100 кГц, а низкочастотный модулирующий сигнал имеет спектр от 200 Гц до 3 кГц (спектр речи), то получается fB макс - 103 кГци^ мин - 97 кГц А если туже несущую модулировать сигналом, спектр которого 50 Гц- 10 кГц (спектр музыки), то получаются уже такие граничные боковые частоты-верхняя fB макс = 110 кГц и нижняя Сн мин = 90 кГц

    Эти числовые примеры помогают сделать важный вывод передатчик излучает не одну частоту, а целую полосу частот ДелтаГ, и ширина этой полосы частот зависит оттого, каким сигналом модулирован высокочастотный ток она равна удвоенной наивысшей частоте модуляции F макс В частности, при передаче речи (первый пример, полоса ДелтаГ = 6 кГц) передатчик излучает более узкую полосу частот, чем при передаче музыки (второй пример, полоса ДелтаГ = 20 кГц) Все это значит, что фильтр, который будет выделять нужную станцию, должен пропустить к детектору не только несущую частоту, но и все боковые частоты, весь спектр модулированного сигнала, всю полосу частот, излучаемых передатчиком (Р-120, 9,10) И еще один вывод нельзя назначать радиостанциям очень близкие рабочие частоты, н^жно раздвигать несущие частоты так, чтобы спектр одного передатчика не налезал на спектр другого (Р-120, 6, 7) Именно поэтому на некоторых диапазонах, не мешая друг другу, может работать очень много станций, а на других диапазонах мало

    Все высокочастотные токи, используемые для радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиолокации и других целей, принято делить на несколько участков, диапазонов Такое деление на диапазоны, в частности, связано с тем, что радиоволны разной длины по- разному проходят путь от передатчика к приемнику

    Границы между диапазонами весьма расплывчаты, бывает, что разные специалисты по-разному определяют граничные частоты Но границы частотных участков, которые отводятся для радиовещательных станций, установлены очень точно Всего таких участков выделено четыре, и названы они диапазонами длинных волн ДВ, средних волн СВ, коротких волн KB и ультракоротких волн УКВ (Р-121. 1) Коротковолновых участков, на которых работают радиовещательные станции, несколько, и их называют по средней длине волны - «диапазон 25 метров» или «25-метровый диапазон», «диапазон 41 метр» или «41-метровый диапазон» и так далее Условия распространения радиоволн разной длины различны Это связано с тем, что волны разной длины неодинаково реагируют на препятствия, которые встречаются на их пути, неодинаково отражаются от одних и техже «зеркал» Влияние длины волны на характер взаимодействий с внешним миром - характерная черта любых волновых процессов Так, например, мелкие волны, рябь на воде, разрушаются, наткнувшись на небольшой камешек, а длинная, большая волна огибает его совершенно незаметно Или другой пример световые волны почти полностью отражаются от человеческого тела или поглощаются в нем, а волны более короткие, рентгеновские лучи, пронизывают его почти беспрепятственно, проходят насквозь, лишь слегка поглощаясь в сравнительно плотных тканях Длинные радиоволны лучше всех других распространяются надземной поверхностью, легко огибают большие препятствия в виде оврагов и гор, огибают и сам земной шар (Р-121, 2), подобно тому как большая морская волна перекатывается через мелкую скалу (Р-131, 3) Поэтому в любое время дня и ночи длинноволновые станции можно услышать на очень больших расстояниях, если только быстро ослабевающие радиоволны доносят к приемной антенне достаточно энергии Вдоль земной поверхности распространяются и все остальные радиоволны - средние, короткие и УКВ, но с ростом частоты сама земля все сильнее поглощает их энергию И к тому же эти волны, особенно короткие и УКВ.^ке не огибают Землю и почти не проходят за линию горизонта

    Но почему же тогда, спросит наблюдательный читатель, мы слышим далекие средневолновые и коротковолновые станции'? Только потому, что их радиоволны приходят к приемнику, отразившись от огромного зеркала, которое находится над землей Это зеркало-ионосфера, ионизированные слои атмосферы, где под действием солнечных лучей нейтральные атомы газов превращаются в ионы (Т-19) И хоть мала плотность ионов в этих ионизированных слоях, радиоволны все же отражаются от них, как от металлических предметов В разное время суток и в разное время года из-за изменения солнечной активности плотность различных слоев ионосферы меняется, и поэтому меняются условия отражения и распространения радиоволн Средние волны, например, днем вообще от ионосферы не отражаются, и поэтому дальние средневолновые станции слышны только с наступлением темноты Плохо слышны днем станции и на коротковолновых диапазонах 41 м и 49 м , а станции диапазонов 25 м и 19 м, наоборот, лучше слышны днем

    А ультракороткие волны, как правило, вообще не отражаются от ионизированных слоев ионосферы, они протыкают ее и уходят в космическое пространство Поэтому на УКВ слышны только очень близкие радиостанции, те, что находятся на расстоянии прямой видимости, и радиоволны которых добираются от передатчика к приемнику над землей (Р-121, 4) В последнее время, правда, человек перехитрил природу, научился передавать УКВ на очень большие расстояния Делается это с помощью цепочки приемопередающих радиостанций или с; помощью искусственного спутника Земли, который можно было бы назвать активным зеркалом-электронная аппаратура на спутнике принимает сигнал земной УКВ станции, усиливает его, а затем излучает обратно на Землю

    На разных диапазонах может работать, не мешая друг другу, разное количество станций Чтобы боковые частоты соседних станций не налезали друг на друга, между несущими частотами устанавливают интервал 10 кГц, и при этом оказывается, что на ДВ диапазоне может уместиться не больше 26 станций, на СВ - 108, на каждом из коротковолновых радиовещательных участков по 25-30, в диапазоне УКВ - 360 станций Общая ситуация такая с укорочением волны «частотная территория» становится больше Так, например, на всем коротковолновом диапазоне, на волнах от 10 м до 100 м, можно было бы разместить в двадцать раз больше станций, чем на длинных и средних, вместе взятых А на сантиметровых волнах (длина волны от 1 см до 10 см, граничные частоты, соответственно, 30000 МГц-3000 МГц) разместилось бы около трех миллионов станций с полосой 10 кГц Этому не н^жно искать каких-то сложных объяснений просто чем короче волна, тем более высокая частота ей соответствует и тем меньше оказывается в сравнении с ней «порция», которая нщна одной станции Если из булочки можно нарезать десяток бутербродов, то из большого каравая размером с диван такихже бутербродов может получиться несколько тысяч.

    На рисунке Р-122, 1 показан простейший детекторный приемник с колебательным контуром, включенным прямо в приемную антенну Здесь антенна - генератор, контур с детектором - нагрузка На резонансной частоте сопротивление контура резко возрастает (Т-85). и при этом возрастает напряжение в нем и мощность, которую контур отбирает у приемной антенны и передает детектору А это значит, что для одной станцииг частота которой равна резонансной частоте контура, создаются особо благоприятные условия, контур старается поднять уровень сигналов этой принимаемой станции над всеми остальными Насколько это ему удается, выясним чуть позже (Т-201.Т-202). пока несколько слов о том, как перестраивать контур с одной станции на другую

    Чтобы перейти от приема одной станции к другой, нужно просто изменить резонансную частоту контура (Р-122. 2), изменив для этого его индуктивность 1_к или емкость Ск (Т-166. н^жно обязательно повторить этот раздел, начиная знакомиться с радиоприемником) Чаще всего плавную настройку производят конденсатором переменной емкости, сокращенно КПЕ (Р-122, 5), хотя в некоторых случаях плавно меняют индуктивность катушки, перемещая в ней ферромагнитный сердечник чем глубже такой сердечник вдвинут в катушку, тем больше ее индуктивность (Р-122, 4) В конденсаторе переменной емкости две группы соединенных параллельно пластин - неподвижный статор и поворачивающийся ротор По мере того как роторные пластины входят в промежутки между статорными, становится больше «работающая» площадь пластин и увеличивается емкость конденсатора (Т-43, Т-44)

    Чем в большей степени меняется емкость конденсатора, тем больше меняется и резонансная частота контура К этому очевидному факту нужно сделать несколько примечаний

    Наибольшей емкости, которую обозначают Смаке соответствует самая низкая из резонансных частот Fmhh (самая длинная волна), а самой малой емкости Смин соответствует самая высокая частота Fmbkc (самая короткая волна) Число, которое показывает, во сколько раз меняется емкость, называют коэффициентом перекрытия по емкости кс а число, показывающее, во сколько раз при этом меняется частота,- коэффициентам перекрытия по частоте кг" (Р-122, 5) В известной формуле для резонансной частоты (Р-58) емкость контура, как и индуктивность 1_к, находится под корнем, и поэтому изменение емкости не очень-то сильно влияет на частоту Например, если при полном повороте ротора емкость возрастает в девять раз (кс = 9), то резонансная частота уменьшается всего в три раза (ki = 3), а чтобы уменьшить резонансную частоту в два раза (ki = 2), емкость н^жно увеличить в четыре раза (кс= 4)

    У каждого типа КПЕ своя минимальная и максимальная емкость, свой коэффициент перекрытия кс Однако в реальной схеме использовать его полностью не удается Потому что параллельно конденсатору подключены разные паразитные емкости, которые увеличивают начальную емкость Смии и тем самым сильно уменьшают кс (Р-122, 6)

    Простая логика подсказывает если желательно с помощью КПЕ перекрыть частотный участок побольше, то н^жно по возможности уменьшать собственную паразитную емкость контура А если хочется, чтобы поворот ротора не так резко менял частоту (с такими задачами мы встретимся в Т-224 и Т-225), то н^жно, наоборот, вместе с КПЕ включать в контур конденсаторы постоянной емкости, которые, увеличивая Смин или уменьшая Смаке, ослабляли бы влияние конденсатора настройки на резонансную частоту

    С помощью КПЕ плавно перестраивают контур в пределах диапазона Для перехода с диапазона на диапазон заменяют контурные катушки, переключают их или замыкают накоротко часть катушки, уменьшая тем самым ее индуктивность (Р-122, 5) Ясно, что для перехода на более коротковолновый диапазон, то есть на диапазон с более высокими частотами, индуктивность контура н^жно уменьшать Поэтому в катушках диапазона ДВ могут быть сотни витков, СВ - десятки, KB - всего несколько витков И индуктивность катушек для радиовещательных диапазонов при разных типах КПЕ приводится в С-18 Там также указаны числа витков, необходимые для получения расчетной индуктивности При налаживании приемника индуктивность контура подгоняют с помощью сердечника или, если его нет, сближая либо раздвигая витки

    Идеальная резонансная кривая должна, как говорят радисты, иметь столообразную форму (Р-123. 1) Это значит, что контур должен одинаково хорошо пропускать к детектору все боковые частоты своего модулированного сигнала, все, что излучает принимаемая станция И совсем не должен пропускать к детектору посторонние частоты Резонансная кривая реального одиночного контура весьма далека от идеала, контур и свои частоты пропускает неодинаково хорошо, и соседние, мешающие, ослабляет не до конца (Р-123, 1) И чтобы оценить деятельность реального контура, вводят две характеристики - полосу пропускания и избирательность Первая из них предполагает, что если контур ослабляет какую-нибудь составляющую в 1,4 раза или, иначе, до уровня 0,7 от максимума (на 6 дБ), то это не страшно и можно считать, что контур эту составляющую пропускает Предположим, что на резонансной частоте 200 кГц напряжение на контуре 10 В и что оно падает до 7 В (уровень 0,7 от 10В) по мере удаления от резонанса на 15 кГц в ту или другую сторону В этом случае мы говорим, что полоса пропускания 30 кГц-от 185 до 215 кГц

    А избирательность указывает, насколько хорошо контур справляется с обязанностями резонансного фильтра - во сколько раз или на сколько децибел он ослабляет сигналы мешающих станций Самая опасная - соседняя станция, и именно для нее определяется самая важная характеристика контура - избирательность по соседнему каналу Определяют ее так подводят к контуру сигнал с частотой принимаемой станции, на которую этот контур настроен точно в резонанс А затем подводят к контуру такой же по уровню сигнал, отличающийся от принимаемого на 10 кГц, то есть с частотой соседней мешающей станции И сравнивают напряжения, которые получаются на контуре в первом и втором случаях Число, которое показывает, во сколько раз первое напряжение (принимаемая станция) больше, чем второе (соседняя станция), как раз и есть избирательность по соседнему каналу

    Обе характеристики контура - полоса пропускания и избирательность - зависят от добротности контура Q Чем выше добротность, тем лучше избирательность и тем уже полоса пропускания, так как с увеличением добротности усиливаются резонансные явления в контуре, большую роль играют реактивные сопротивления xl_ и хс, которые меняются с частотой, и меньше влияет активное сопротивление Rk которое старается, чтобы контур на все частоты реагировал одинаково Это хорошо видно и по частотной характеристике контура чем больше Q, тем острее и выше резонансная кривая (Р-123. 2, 3)

    Есть еще одна зависимость, очень важная и очень неприятная Полоса пропускания и избирательность по соседнему каналу зависят не только от добротности Они зависят еще и оттого, насколько велика сама резонансная частота

    В науке и технике, в самой жизни часто сталкиваются два вида оценок-абсолютная и относительная Не будем далеко ходить за примером - полтинник, который н^жно заплатить за билет в кино, кажется относительно большой суммой мальчику, имеющему в кармане 80 копеек, и представляется мелочью взрослому, в кошельке которого 30 рублей Другой пример, он касается уже непосредственно нашего предмета У колебательного контура с добротностью Q = 100 полоса пропускания составляет 1 % от резонансной частоты, и эта относительная оценка сохраняется на всех частотах И вот у такого контура, настроеного на частоту 150 кГц (начало длинноволнового диапазона), этот один процент составит 1,5 кГц, а на частоте 12,5 МГц (коротковолновый участок «25 м») он^ке будет 125 кГц И еще контуру, настроенному на 100 кГц, намного проще подавить соседнюю станцию, чем контуру, настроенному на 10 МГц И в том, и в другом случае соседняя станция отстоит от принимаемой на 10 кГц по абсолютной величине Но в первом случае это относительно большая расстройка, примерно на 10%, а во втором случае расстройка относительно невелика, всего десятая доля процента Контур и не почувствует, что частота изменилась на такую относительно небольшую величину Одним словом, деятельность контура определяется относительным изменением частоты, изменением «на столько-то процентов в сравнении с резонансной частотой» А нас интересует ослабление сигнала при абсолютной расстройке на 10 кГц (Р-123. 4)

    Тщательный анализ приводит к малоприятным выводам Один контур даже с хорошей добротностью (Q = 50 - 100) на длинных волнах ослабляет сигнал соседней станции по сравнению с принимаемой в восемь-десять раз, на средних - в два - четыре раза, а на коротких волнах - всего на несколько тысячных долей процента То есть на коротких волнах у контура вообще нет никакой избирательности, а на длинных и особенно на средних волнах избирательность явно мала Поэтому прием коротковолновых станций отложим, как говорится, до лучших времен (Т-219), а от средневолнового и длинноволнового приемника с одним контуром не будем требовать особой избирательности. Есть, правда, во всей этой невеселой истории одно утешительное обстоятельство Рабочие частоты передатчикам назначают с очень точным и тонким расчетом Учитывается и мощность передатчика, и место его расположения, и участок диапазона, где он работает, особенности распространения радиоволн Стараются, чтобы свои, местные радиостанции, которые особенно хорошо слышны в данном районе, не работали на очень близких частотах А чем дальше по частоте отстоят друг от друга станции, тем проще контуру отделить их сигналы И в итоге даже очень простой приемник с одним колебательным контуром удовлетворительно работает на средних и особенно на длинных волнах, неплохо принимает местные станции Но конечно, выделить сигналы далеких станций, если на близкой частоте работает мощная местная станция, такой приемник не может

    Колебательный контур - основной элемент входной цепи приемника, в которую входят еще элементы связи контура с антенной и с последующими цепями, например с детектором Передача энергии в контур и из него может осуществляться по-разному через конденсатор (емкостная связь, Р-124. 1), с помощью отдельной катушки связи (индуктивная или трансформаторная связь, Р-124; 2), через отводы от контурной катушки (автотрансформаторная связь, Р-124, 3) В одной схеме могут быть разные виды связи с антенной и детектором (Р-124, 4) Различной может быть и степень связи В частности, связь с антенной или с детектором усиливается, если увеличить емкость конденсатора связи Сев, сближать катушки 1_св и 1_к или увеличивать число витков в секции 1_"к

    На первый взгляд может показаться, что чем сильней связь антенны с контуром или контура с детектором, тем лучше - больше энергии передается из одной цепи в другую Но, подбирая связь между элементами входной цепи, нельзя забывать о добротности контура Q она очень сильно влияет и на его избирательность, и на уровень сигнала, который снимается с контура

    Дело в том, что в контур входит не только его собственное сопротивление Rk но еще и вносимое сопротивление Rbh, которое напоминает, что какая-то часть энергии у контура отбирается (Р-124, 5) И чем больше отбираемая энергия, тем больше вносимое сопротивление и тем, следовательно, меньше добротность контура Вот почему, например, нельзя устанавливать слишком сильную связь контура с детектором (Р-124, 8), пытаясь отобрать у контура и передать дальше как можно больше энергии Связь подбирают с таким расчетом, чтобы достаточно много выиграть и не очень много проиграть Чаще всего устанавливают оптимальную связь (Р-124, 7), при которой Rk = Rbh и контур передает дальше максимум той мощности, которую он может передать (Т-185) Но бывает, что связь выгодно сделать меньше оптимальной, проиграв в уровне сигнала, но зато выиграв в добротности, в избирательности (Р-124, 5)

    Существуют определенные ограничения для выбора степени связи с антенной В частности, нужно, чтобы собственная емкость антенны Са, которая может достигать нескольких сот пикофарад, в минимальной степени входила в контур (Р-124, 10,11) В случае емкостной связи с антенной емкость С сц выбирают очень небольшой - 20 - 50 пФ При этом к контуру подключена цепочка из последовательно соединенных Сев и Са, а в такой последовательной цепочке общая емкость меньше наименьшей (Р-52. 6)

    Долгое время антенной приемников был одиночный провод, по возможности высоко поднятый Ток в такой антенне восновном наводит электрическая составляющая электромагнитной волны Чтобы заставить эффективно работать ее магнитную составляющую, стали применять рамочные антенны - катушки больших размеров Если вставить в катушку ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью, то эффективность антенны-катушки резко повышается и можно заметно уменьшить ее размеры Вот такая катушка, намотанная на ферромагнитном сердечнике, и называется магнитной антенной (Р-124. 12)

    В большинстве случаев магнитная антенна одновременно выполняет роль индуктивности входного контура - прямо к ней подключается конденсатор настройки, и если н^жно менять индуктивность, то переключают обмотки магнитной антенны (К-8) На резонансной частоте в цепи магнитной антенны резко возрастает ток, потому что сопротивление последовательной LCR-цепи на резонансной частоте оказывается минимальным (Т-84) И на резонансной частоте магнитная антенна передает наибольшую энергию в катушку связи L ев, а через нее и дальше, к детектору Число витков в катушке связи очень небольшое, и получается, что из магнитной антенны сигнал передается детектору через понижающий трансформатор При этом в контур вносится очень небольшое сопротивление, и его высокая природная добротность почти не ухудшается Хотя, конечно, из-за слабой связи в уровне сигнала мы проигрываем Но проиграть в уровне сигнала не так-то страшно имея транзисторы и лампы, сигнал всегда можно усилить Кроме того, магнитная антенна дает свой особый выигрыш - она имеет определенную направленность, с некоторых направлений хорошо принимает сигнал, а с других во много разх^ке

    Детекторный приемник создает звук только за счет той энергии, которую отдали антенне радиоволны, и поэтому работает более или менее громко только в непосредственной близости от мощных радиостанций Повысить громкость приема можно, сделав более высокую антенну и заземление, которое при приеме длинноволновых и средневолновых станций всегда дает заметный эффект Но, конечно, по-настоящему поднять громкость звучания детекторного приемника способен только усилитель низкой частоты.

    В принципе это может быть любой усилитель с достаточно высокой чувствительностью и желательно высоким входным сопротивлением Входное сопротивление усилителя, который, по сути, подключен параллельно к детектору, войдет в общее сопротивление всей детекторной цепи это сопротивление вносится во входной контур Детекторная цепь отбирает у контура часть энергии, то есть вносит в него последовательное сопротивление Rbh» и чем больше это вносимое сопротивление, тем х^ке для контура, тем ниже его добротность (Р-124)

    Не следует думать, что, повышая чувствительность усилителя НЧ, можно принимать сколь угодно слабые сигналы Практически детекторный приемник с усилителем НЧ хорошо принимает только те станции, которые создают на входе детектора напряжение в несколько десятых долей вольта Более слабые сигналы детектор детектирует плохо, они попадают на участок загиба вольт-амперной характеристики диода, на «ступеньку», и создают очень небольшой пульсирующий, ток, низкочастотная составляющая которого сильно искажена (Р-125, 1) Чтобы принимать более слабые станции, нужно усиливать сигнал до детектора, используя усилители высокой частоты По самой своей сути усилители ВЧ мало отличаются от усилителей НЧ

    Те же цепи питания, смещения на базу, те же схемы температурной стабилизации Первые бросающиеся в глаза отличия - это меньшие емкости конденсаторов межкаскадной связи и фильтров (Р-125, 2) на высоких частотах даже конденсаторы сравнительно небольшой емкости имеют достаточно малое сопротивление (С^) В усилителях ВЧ в качестве нагрузки довольно часто можно встретить высокочастотный дроссель (Р-125, 3) или колебательный контур, слабо связанный с коллекторной цепью и особенно с базовой цепью следующего каскада (Р-125, 4) Необходимость ослабления связи все та же - выходное сопротивление транзистора и особенно низкое входное сопротивление следующего каскада могут сильно испортить добротность контура

    Не всегда транзисторы, пригодные для усилителей НЧ, подходят для усилителей ВЧ Здесь все зависит оттого, какие частоты может усиливать транзистор и какие нужно усиливать в приемнике (С-15) К важным различиям между усилителями ВЧ и НЧ нужно прежде всего отнести то, что высокочастотные усилители больше склонны к самовозбуждению С увеличением частоты легче возникают паразитные обратные связи между входными и выходными цепями усилительного каскада, например, через общие цепи питания или «по воздуху», из-за наводок с одних проводов на другие, или через магнитные поля катушек (Р-116, 1) По этой причине входные и выходные цепи каскада стараются не располагать слишком близко, а иногда некоторые их элементы, например колебательные контуры, помещают в экран

    Правда, в некоторых случаях в усилителях ВЧ умышленно вводят положительную обратную связь она позволяет уменьшить собственное сопротивление контура и поднять его добротность (Р-125, 5) Обратную связь делают регулируемой с тем, чтобы ее можно было увеличивать, но не доходить до порога генерации

    Приемники, в которых имеется усилитель ВЧ, детектор и усилитель НЧ, называют приемниками прямого усиления С давних времен существует сокращенное обозначение схем таких приемников - детектор обозначается латинской буквой V, цифра перед этой буквой указывает число каскадов усилителя ВЧ, цифра после буквы V - число каскадов усилителя НЧ (Р-125, 6) Так, например, обозначение 2-V-3 соответствует такой схеме приемника два каскада усиления высокой частоты, детектор и три каскада усиления низкой частоты В самом общем виде можно сказать, что чем больше усилительных каскадов в приемнике, чем больше общее усиление, тем выше чувствительность Эта бесспорная, казалось бы, истина требует, однако, несколько важных пояснений и дополнений

    Прежде чем ввести характеристику «чувствительность приемника», нужно договориться, какими цифрами будет подкреплена оценка «станция слышна» Конечно, хорошо, если уровень принимаемого сигнала позволяет усилителю НЧ работать с его максимальной мощностью Если сигнал сильнее, тоже неплохо, его всегда можно ослабить регулятором громкости, чтобы усилитель НЧ не заходил в область искажений А вот если сигнал слабее, то этого уже ничем не исправишь, выходная мощность усилителя, а значит, и громкость звучания, будет меньше максимальной И чем слабее принимаемый сигнал, тем тише звучит приемник

    До каких пор можно мириться с уменьшением громкости'? Где та граница, после которой принимаемой станции будет поставлена оценка «слишком тихо»1? Договорились, что допустимая граница проходит там, где выходная мощность становится в десять раз меньше максимальной Если приемник, принимая слабую станцию, дает такую, как ее называют, нормальную мощность, то считается, что станция еще слышна А напряжение на входе приемника, соответствующее нормальной выходной мощности (10%-от максимальной),- это как раз и есть чувствительность приемника Чем меньше это напряжение, тем, значит, более слабые сигналы может нормально принимать приемник, тем лучше его чувствительность Так, например, если мы говорим, что чувствительность 100 мкВ.то это значит, что приемник нормально работает при входном сигнале 100 мкВ, а если чувствительность 200 мкВ, то, значит, на вход приемника для нормальной его работы подать в два раза более сильный сигнал, то есть чувствительность приемника в два раза х^ке Для приемников с магнитной антенной указывают напряженность поля (в милливольтах на метр), необходимую для нормальной работы

Т-218. В приемниках прямого усиления трудно, а на коротких волнах невозможно получить хорошую избирательность.

    Увеличивая число усилительных каскадов, можно было бы построить приемник с весьма высокой чувствительностью, хотя, конечно, с повышением частоты принимаемого сигнала эта задача осложняется (Т-216). И совсем уже трудно с повышением принимаемой частоты обеспечить хорошую избирательность приемника. А на коротких волнах добиться хорошей избирательности практически вообще невозможно.

    Если не считать положительной обратной связи, которая применяется редко из-за ее неустойчивости, капризности, то есть только один способ повышения избирательности - нужно увеличивать число контуров, через которые проходит сигнал

    Предположим, что один контур ослабляет соседнюю станцию (по напряжению) в 2 раза (на б дБ) и что сигнал последовательно проходит через три таких контура. В итоге сигнал соседней станции будет ослаблен в2х2х2 = 8 раз (избирательность по соседнему каналу 6+6+6=18 дБ (С-9). А если ввести 5 контуров, то соседняя станция будет ослаблена уже в 32 раза (избирательность 30 дБ). Много это или мало, судите сами: у самых простых промышленных радиовещательных приемников избирательность по соседнему каналу не хуже 20 дБ (в десять раз по напряжению), а у приемников высокого класса не хуже 60 дБ (в тысячу раз).

    Простой, казалось бы, способ повышения избирательности - увеличение числа контуров-на практике встречает серьезные трудности. Хотя бы потому, что каждый контур нужно настраивать, для него нужна отдельная секция в конденсаторе переменной емкости КПЕ. И еще для каждого контура нужны свой полный комплект катушек на все диапазоны и своя секция в переключателе диапазонов (Р-126). Кроме того, чем больше контуров, тем сильнее суммируются их личные недостатки. В процессе перестройки контура с помощью КПЕ и переключения катушек меняется соотношение между индуктивностью и емкостью контура, то есть меняется его добротность. И чем больше контуров в приемнике, тем сильнее меняются чувствительность и избирательность в пределах диапазона и при переключении диапазонов. А для диапазона коротких волн практически вообще нельзя создать приемник прямого усиления: относительное различие в частоте соседних станций слишком мало, чтобы контур мог его заметить (Р-123; 4). С учетом реальных возможностей одного контура в таком приемнике надо бы иметь 50-100 настраиваемых контуров, а это трудно сделать даже в мысленном эксперименте.

    Главные недостатки приемника прямого усиления можно устранить, используя так называемый супергетеродинный метод приема Вот его главная идея любой сигнал, независимо от его частоты, н^жно сначала преобразовать в сигнал с другой частотой, постоянной для данного типа приемника, а затем уже на этой, как ее называют, промежуточной частоте производить усиление и ослаблять мешающие станции Несколько слов о том, как это делается и что дает

    Вспомните, что в нелинейном элементе два генератора создают не только гармоники своих напряжений, но и частотные гибриды-сигналы разностной и суммарной частоты (Т-182. Р-127. 1) Теперь представьте себе, что один из этих генераторов - приемная антенна, в которой пока действует только один сигнал Uc (в мысленном эксперименте и такое возможно) с частотой fc (Р-127, 2) Источник второго напряжения Ur-внутренний маломощный генератор приемника, так называемый гетеродин, его частота fr А на выходе нелинейного элемента -давайте сразуже его назовем, как принято, преобразователем частоты-включен колебательный контур LnpCnp, настроенный на одну из двух гибридных частот, а именно на разностную, или, по общепринятой терминологии, промежуточную fnp Эта промежуточная частота будет численно равна fnp = fr - fc, если частота гетеродина fr выше частоты принимаемого сигнала fc или будет равна fnp = fc - fr, eoinfc чис-ленно больше, чем fr Как это уже часто бывало, здесь все дело в арифметике (Р-127, 1, 2)

    А теперь семь особенностей супергетеродина, которые сделали его основным типом радиоприемников Сигнал ПЧ (промежуточной частоты) Unp точно также промодули-рован, как и сам принимаемый сигнал Uc, и поэтому после
детектирования Unp получается точно такая же по форме низкочастотная составляющая, какая получилась бы при детектировании сигнала Uc От мысленного эксперимента с одной станцией вернемся к реальности, к антенне, в которой одновременно действует много сигналов самых разных частот (Р-127, 3) В этом случае, изменяя частоту гетеродина, мы будем получать промежуточную частоту то с одной станции, то с другой, то с третьей А значит, контур LnpCnp будет выделять сигнал той станции, которую укажет ему гетеродин, создав именно с этой станцией разностную частоту, численно равную промежуточной частоте fnp

    С соседними станциями гетеродин тоже создаст разностные частоты, они будут на 10 кГц больше и меньше, чем промежуточная fnp И все остальные станции тоже создадут разностные частоты (для преобразователя частоты все сигналы равны, со всеми он поступает одинаково), которые еще больше будут отличаться от промежуточной Естественно, что контур LnpCnp будет ослаблять все эти разностные частоты, будет выделять только сигнал с частотой fnp To есть контур LnpCnp будет выполнять туже работу, которую выполнял входной контур

    Если выбрать промежуточную частоту не очень высокой, то абсолютная расстройка на 10 кГц, соответствующая самой опасной соседней станции, может оказаться довольно большой относительной расстройкой и контуру будет несложно ослабить эту соседнюю станцию В радиовещательных приемниках стандартом установлена промежуточная частота 465 кГц, которая ниже всех частот СВ и KB диапазона Поэтому даже один контур, настроенный на промежуточную частоту, обеспечит лучшую избирательность, чем один входной контур на СВ и тем более на KB диапазоне Практически "Р" fnp = 465 кГц один контур ослабляет напряжение соседней станции в десять раз

    Поскольку контур LnpCnp всегда настроен на одну и туже частоту, то в супергетеродинном приемнике можно использовать много таких контуров и получить хорошую избирательность без громоздкого блока КПЕ и сложного переключателя диапазонов (Р-126, Р-131) Подбирая определенным образом связь между контурами ПЧ, можно получить их общую резонансную кривую, близкую к идеальной, столообразной(Р-129)

    Основное усиление и выделение принимаемого сигнала в супергетеродине всегда производится на одной и той же частоте, и для этого приемника характерны равномерные избирательность и чувствительность как в пределах каждого диапазона, так и при переходе с диапазона на диапазон Достоинства, как видите, серьезные, они с лихвой перекрывают некоторые специфические недостатки супергетеродина (Т-223 Т-224), с которыми ко всему еще научились эффективно бороться

    В качестве резонансного фильтра можно использовать один колебательный контур, а можно и несколько связанных друг с другом контуров (Р-126) Связь между контурами может быть индуктивной, когда катушки двух контуров связаны общим магнитным потоком, и емкостной, через конденсатор связи Сев Характер общей резонансной кривой зависит от степени связи между контурами Причем здесь действуют те же законы согласования, что и в любой другой системе передачи энергии В частности, усиливая связь между контурами, можно обнаружить, что энергия, передаваемая из одного контура в другой на резонансной частоте, сначала растет, а затем уменьшается (Р-129; 1, 2, 3) Максимальная энергия передается, когда вносимое в контур сопротивление равно его собственному, внутреннему сопротивлению, и такая связь называется оптимальной (Т-186)

    Если установить связь меньше оптимальной, то энергии будет передаваться меньше, но зато острее будет общая частотная характеристика, общая резонансная кривая связанных контуров А если немного превысить оптимальную связь, то резонансная кривая станет двугорбой на частотах, удаленных от резонанса, напряжение на выходе фильтра будет чуть больше, чем на резонансной частоте Потому что, как только мы отойдем от резонанса, один контур будет потреблять от другого меньше энергии, вносить в него меньшее сопротивление и связь опять станет оптимальной Правда, при дальнейшем уходе от резонансной частоты напряжение на выходе фильтра падает с удвоенной скоростью и за счет того, что связь становится слабее оптимальной, и за счет самого ухода от резонансной частоты В итоге форма резонансной кривой приближается к столообразной в пределах полосы пропускания напряжение изменяется не очень сильно, за ее пределами падает резко (Р-129, 3) Такой двухконтурный фильтр сравнительно хорошо пропускает целую полосу частот, и его называют полосовым В усилителях ПЧ можно встретить самые разные варианты многоконтурных фильтров Иногда контуры распределяют по нескольким усилительным каскадам, а иногда их объединяют вместе в так называемый фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), а в усилительных каскадах в качестве нагрузки используют резисторы (1^8). В последнее время в качестве ФСС применяют пьезокерамические фильтры - конструкцию из взаимосвязанных механических резонаторов с пьезоэлектрическими свойствами (Р-131)

    В усилителе ПЧ связь контуров с транзисторами, особенно с входными цепями транзисторов, как всегда, делают слабой, чтобы эти цепи как можно меньше шунтировали контуры, не снижали ихдобротность

    В принципе преобразователем частоты может быть любой нелинейный элемент, и в некоторых приемниках с этой ролью прекрасно справляется диод В радиовещательных приемниках преобразователь частоты обычно собирают на лампе или на транзисторе, причем здесь возможны два основных варианта схемы - с отдельным гетеродином и с совмещенным В схемах с отдельным гетеродином два транзистора на одном собран сам гетеродин (маломощный генератор, Т-17. Т-172), а второй транзистор только выполняет функции преобразователя, создает сигнал промежуточной частоты А бывает, что для экономии транзисторов сам же гетеродин одновременно является преобразователем к нему подводится еще и сигнал принимаемой станции

    Шутливое равенство, составленное для усилителя, 2+2=3 (Р-107. 1), для преобразователя частоты с отдельным гетеродином превращается в 2+2+2=3 и в 2+2+2+2==3 для преобразователя с совмещенным гетеродином Потому что в первом случае на транзистор нужно подать уже не один усиливаемый сигнал, как в обычном усилительном каскаде, а два сигнала - сигнал принимаемой станции и напряжение гетеродина Ur А во втором случае сюда добавляется еще и напряжение обратной связи гетеродина Uocr Подвести два или три разных сигнала к единственному входу транзистора, к участку база - эмиттер, не так-то просто, и в схемах преобразователей частоты можно встретить немало остроумных схемных решений

    В одной из самых распространенных схем преобразователя с отдельным гетеродином (Р-131) напряжение Ur подается в цепь эмиттера преобразователя частоты Т1, подводится к резистору Rs Таким образом для напряжения Ur этот транзистор включен по схеме ОБ Сопротивление входного контура на частоте гетеродина невелико, для нее этот контур заметно расстроен (Т-85) Резистор Рэ шунтировать конденсатором теперь уже нельзя на нем действует напряжение Ur

    В одной из распространенных схем преобразователей с совмещенным гетеродином (Р-131) в цепь эмиттера включен сам контур гетеродина, точнее, часть этого контура В этом случае, как и в предыдущем, на входе-транзистора, на участке эмиттер - база, действуют соединенные последовательно два «генератора»-катушка связи и резистор Рэ Сам гетеродин здесь собран по трехточечной схеме с индуктивной обратной связью, причем один из двух конденсаторов, необходимых для такой схемы,-это не что иное, как сопрягающий конденсатор (Т-224)

    На первый взгляд может показаться странным, что в супергетеродинных приемниках сохраняется входной контур, в то время как контуры ПЧ и без его помощи могут прекрасно ослабить соседние мешающие станции, обеспечить нужную избирательность по соседнему каналу И действительно входной контур н^жен совсем не для улучшения избирательности по соседнему каналу, он необходим для борьбы с помехами совсем иного рода - с так называемыми зеркальными помехами, которых не было и в принципе не могло быть в приемнике прямого усиления

    В реальных условиях, когда в антенне бесчисленное множество переменных токов самых разных частот, кроме принимаемой, нужной нам станции, всегда найдется еще одна станция, которая вместе с гетеродином создаст еще один, но уже, конечно, никому не нужный сигнал промежуточной частоты, создаст, как ее называют, зеркальную помеху (Р-128. 1) Это будет станция, частота которой fc3n, также как и частота принимаемой станции fc, тоже отличается от частоты гетеродина, но уже в противоположную сторону Если, например, мы выбрали fr с таким расчетом, чтобы она была больше, 4eMfc на величину fnp, то зеркальную помеху создаст станция, частота которой fc3n меньше частоты гетеродина на туже величину fnp Эта станция создаст свое собственное напряжение промежуточной частоты, потому что преобразователю частоты безразлично, (]^8), какая из подводимых к нему частот выше, а какая ниже, ему важно только, чтобы разница между частотами равнялась промежуточной частоте fnp на которую настроены контуры усилителя ПЧ А если на вход преобразователя попадают два сигнала, для которых выполняется это условие, то он создаст составляющие промежуточной частоты с обоими этими сигналами

    Бороться с зеркальной помехой после преобразователя частоты бесполезно, она уже неотличима от принимаемой станции, потому что имеет точно такую же промежуточную частоту Единственное, что можно сделать для борьбы с «зеркалкой»,такэто ослабить потенциального врага до того, как он попадет в преобразователь частоты И сделать это может только входной контур (Р-128, 2) он настроен на частоту принимаемой станции и за счет резонанса именно ее сигнал поднимается над остальными А значит, эти остальные сигналы, в том числе и будущая зеркальная помеха, оказываются ослабленными

    Для супергетеродинных приемников вводится особая характеристика- избирательность по зеркальному каналу, она показывает, на сколько децибел резонансные входные цепи приемника ослабляют зеркальную помеху Если, скажем, избирательность по зеркальному каналу 40 дБ (в сто раз по напряжению), то зеркальная помеха будет слышна наравне с принимаемой станцией, если эта помеха создаст в антенне в сто раз большее напряжение А если сигнал и помеха на входе приемника равны, то на выходе помеха окажется в сто раз слабее Чтобы улучшить избирательность по зеркальному каналу в приемниках высокого класса до преобразователя частоты, имеется второй контур, ослабляющий зеркальную помеху Ввести такой контур непросто его н^жно перестраивать, а для этого необходимы отдельная секция КПЕ, комплект катушек, переключатель (Р-128, 4, Р-133. 3,4)

    Можно сразу же сказать, что чем выше добротность входного контура, тем больше он ослабляет зеркальную помеху, увеличивая одновременно уровень основного сигнала, то есть повышая чувствительность приемника Наиболее трудные условия для подавления зеркальной помехи на KB диапазоне, где опять-таки из-за широкой полосы пропускания входного контура даже зеркальная помеха зачастую ослабляется недостаточно

    Одна интересная особенность разница между частотой принимаемой станции fc и частотой fc3n, которая создает зеркальную помеху, зависит оттого, какая промежуточная частота fnp выбрана для приемника Чем выше fnp, тем больше разница между каждой из этих частот и частотой гетеродина и тем, следовательно, дальше отстоят друг от друга сами частоты fc nfc3n (Р-128, 3)

    Для борьбы с зеркальной помехой промежуточную частоту надо бы выбирать побольше, облегчая тем самым работу входного контура Но в тоже время с повышением / пр ухудшаются условия работы усилителя ПЧ и, в частности, его контурам становится труднее бороться с соседними мешающими станциями Стандартную промежуточную частоту 465 кГц в этом отношении можно считать компромиссной-она позволяет получить хорошую избирательность по соседнему каналу и удовлетворительную избирательность по зеркальному каналу

Т-224. Чтобы в пределах диапазона настройка входного контура совпадала с частотой принимаемой станции, в контур гетеродина приходится вводить сопрягающий конденсатор.

    В преобразователе частоты мы встречаемся еще раз с проблемой несогласованности абсолютного и относительного (Т-213) Если во входном и гетеродинном контуре применяются одинаковые КПЕ (конденсаторы переменной емкости), то при повороте ручки настройки они в одно и то же число раз меняют частоту своих контуров А значит, относительное изменение частоты fc и fr оказывается одинаковым если одна увеличивается в пять раз, то другая увеличивается тоже в пять раз, если одна уменьшается на 20%, то на те же 20% уменьшается и другая А нам нужно совсем другое, нам нужно, чтобы при настройке приемника не менялась абсолютная разница между этими частотами, чтобы она всегда была равна промежуточной частоте Если не выполняется это условие, то входной контур окажется настроенным уже не на частоту принимаемого сигнала, который вместе с гетеродином создает промежуточную частоту А значит, входной контур, вместо того чтобы увеличивать уровень принимаемого сигнала, будет его ослаблять, будет ухудшать чувствительность приемника Или наоборот если подобрать КПЕ так, чтобы входной контур всегда был настроен на принимаемую станцию, то частота гетеродина в процессе настройки приемника будет все сильнее отличаться оттого, что необходимо для создания промежуточной частоты именно стой принимаемой станции, на которую настроен входной контур (Р-130, 2, 3)

    Согласование, или, как принято говорить, сопряжение, настроек гетеродинного и входного контуров получится, если в них применить две разны секции КПЕ, с разным коэффициентом перекрытия по емкости Но такой сдвоенный блок из разных конденсаторов подошел бы только для однодиапазонного приемника, потому что на разных диапазонах разница между коэффициентами перекрытия по емкости (а значит, и по частоте) у входного и у гетеродинного контуров должна быть различной При промежуточной частоте 465 кГц на диапазоне ДВ частота гетеродина fr должна измениться в 1,4 раза, а частота настройки входного контура fc-в 4,5 раза, на средних волнах, соответственно, в 2,1 раза и в 3,1 раза, на коротких волнах (обзорный диапазон от 25 до 60 м) частоту  нужно изменить в 2,3 раза, a fc-в 2,4 раза (Р-174) Задачу сопряжения решают с помощью конденсаторов постоянной емкости, включаемых последовательно с КПЕ гетеродина Эти сопрягающие конденсаторы Ссопр (Р-130, 4) уменьшают максимальную емкость контура (у двух последовательно соединенных конденсаторов общая емкость меньше наименьшей, Р-52, 6), а значит, уменьшают коэффициенты перекрытия по емкости кс и по частоте кг" (Т-210) На каждом диапазоне-свой сопрягающий конденсатор, он подключается к КПЕ вместе с катушкой индуктивности К сожалению, добиться идеального сопряжения контуров во всех точках диапазона невозможно, и поэтому контуры точно сопрягают на трех частотах (Р-178), на остальных входной контур настроен на принимаемую станцию не совсем точно Сопряжение контуров на расчетных частотах - задача непростая, требующая терпения и, главное, понимания, как тот или иной элемент контура влияет на резонансную частоту, на ее изменение в процессе настройки (Т-299)

    Огромные частотные просторы коротковолнового диапазона создают определенные трудности для тех, кто пользуется приемником Если на длинных волнах на каждый градус поворота ротора КПЕ приходится примерно 1,5 кГц, то в KB диапазоне при повороте ротора на один градус частота настройки меняется на 35 кГц Если даже в несколько раз замедлить вращение ротора КПЕ, как это часто делают, с помощью пассика и шкивов, то все равно точно настроиться на коротковолновую станцию довольно трудно И потому многие станции при настройке могут просто оказаться потерянными, их легко проскочить даже при небольшом повороте ручки настройки

    Чтобы сделать настройку на коротких волнах более плавной, растянутой, уменьшают коэффициент перекрытия КПЕ на этом диапазоне, включая в контур конденсаторы постоянной емкости (Р-132. 2) Конденсатор, подключенный параллельно КПЕ, повышает его минимальную емкость, а включенный последовательно с КПЕ - уменьшает его максимальную емкость И оба конденсатора уменьшают коэффициент перекрытия по емкости к с (Т-210), а значили коэффициент перекрытия по частоте кг"-при повороте ротора КПЕ частота меняется не так резко Такие конденсаторы растяжки С рас-у включаются и в контур гетеродина, и во входной контур

    Существуют два основных способа растягивания KB диапазона. 1) можно весь этот диапазон разделить на два-три участка и таким образом сделать настройку в два-три раза более плавной, 2) каждый из коротковолновых радиовещательных участков KB диапазона превратить в самостоятельный диапазон радиоприемника-диапазон 25 м, диапазон 31м, диапазон 41 м ит д При этом, правда, усложнится переключатель диапазонов, но зато густота станций будет не выше, чем на длинных волнах

    Есть еще один способ - плавная настройка в любой точке KB диапазона с помощью так называемой электронной лупы Это подстроечный конденсатор небольшой емкости, у которого ручка изменения емкости выведена на переднюю панель приемника (Р-132, 3) А можно в качестве элемента растяжки использовать катушку с высокочастотным ферромагнитным сердечником (Р-132, 4) Элемент растяжки подключается к контуру гетеродина или к части контура, и чем к меньшей части он подключен, тем более плавно меняет частоту Во входной контур элемент растяжки не вводится - у этого контура на KB очень широкая полоса пропускания, и он пропустит все станции в пределах растянутого участка

    Супергетеродинный метод позволяет строить приемники с очень высокой избирательностью и чувствительностью Некоторые приемники систем космической связи, например, улавливают такие слабые сигналы, что их, наверное, можно сравнить лишь с энергией света, который приходил бы в Москву от спички, зажженной в Ленинграде Но, конечно, за улучшение параметров всегда нужно платить сложностью схемы, количеством ламп, транзисторов, контуров и других элементов, а это не всегда целесообразно А иногда просто и не нужно Так, например, на СВ и ДВ диапазонах нет смысла стремиться к чувствительности лучше 50-100 мкВ (для приемников с магнитной антенной 1-2 мВ/м) Потому что на средних и особенно на длинных волнах очень велик уровень атмосферных и промышленных помех, на их фоне просто теряются слабые станции Или другой пример - улучшение параметров переносного приемника может потерять смысл, если из-за усложнения схемы он станет тяжелым и громоздким И наконец, есть еще такой параметр приемника, как стоимость (единица измерения-рубли), на него обращают внимание радиослушатели, а значит, должны обращать внимание и конструкторы приемников Все радиовещательные приемники принято делить на четыре основных класса (С-19), и некоторые типичные блок-схемы супергетеродинов разных классов показаны на Р-133 Первые блок-схемы (Р-133, 1, 2) относятся к сравнительно простым приемникам, они различаются в основном схемой преобразователя частоты и построением схемы усилителя ПЧ (усилители ПЧ на всех схемах показаны одинаковыми квадратиками, хотя, конечно, схемы их могут заметно различаться) Отличительная особенность блок-схемы (Р-133, 3)-двухконтурный перестраиваемый фильтр на входе Второй входной контур, естественно, улучшает избирательность по зеркальному каналу, он иногда вводится на СВ, а заодно уже и на ДВ диапазонах Для приемника с такой входной цепью нужен уже не сдвоенный, а строенный блок КПЕ (две секции во входных контурах, одна в гетеродине), дополнительный комплект катушек и более сложный переключатель На коротких волнах, вместо двухконтурного фильтра, чаще используется резонансный усилитель ВЧ (Р-133, 4), то есть усилитель сигнала на его собственной частоте, до преобразователя Такой усилитель, благодаря своему контуру, тоже улучшает избирательность по зеркальному каналу, но к тому же повышает чувствительность, что для диапазона KB весьма полезно уровень помех на коротких волнах поменьше, здесь может пригодиться чувствительность до 5-10 мкВ

    На Р-133, 5 показана блок-схема приемника с УКВ диапазоном УКВ радиовещательные передатчики, также, кстати, как и звуковые передатчики телецентров, работают с частотной модуляцией (Т-205) Из-за особенностей распространений ультракоротких волн (Т-208) на этом диапазоне слышны только близкие, местные станции, и, несмотря на это, популярность УКВ с каждым годом растет Огромные частотные территории УКВ диапазона позволяют не скупиться, не жалеть полосу частот для каждого передатчика одна радиовещательная станция занимает на УКВ полосу в 150 кГц (в процессе модуляции частота отклоняется от несущей на 75 кГц в ту или другую сторону) вместо 10 кГц на всех остальных диапазонах При этом передается очень широкая полоса звуковых частот, вплоть до самых высоких, 12-16кГц Кроме того, использование ЧМ позволяет очень эффективно бороться с помехами - их просто срезают в самом приемнике, ограничивают уровень сигнала Чтобы усилитель ПЧ пропускал полосу 150 кГц, в УКВ/ЧМ приемниках выбирают весьма высокую промежуточную частоту, обычно-8,4 МГц Блок-схема относится к комбинированному AM - ЧМ приемнику, в котором не делают двух усилителей ПЧ, а просто вводят в общий усилитель два комплекта контуров Одни настроены на промежуточную частоту 8,4 МГц и работают лишь при приеме на УКВ, другие настроены на стандартную промежуточную частоту 465 кГц, которую они выделяют при приеме на всех остальных диапазонах. Преобразователь частоты для ультракоротких волн - отдельный, его часто называют «УКВ-блок»

    На Р-133, 6 схема приемника с двойным преобразованием частоты с принимаемым сигналом последовательно производят два преобразования-сначала получают первую промежуточную частоту fnp1,а затем ее с помощью еще одного гетеродина еще раз преобразуют и получают вторую промежуточную частоту fnp2 Частота fnp1 выбирается весьма болыцой, обычно в несколько мегагерц, и поэтому входные цепи могут эффективно бороться с зеркальной помехой А вторая промежуточная частота выбирается не очень большой, чтобы во втором усилителе ПЧ можно было справиться с соседними станциями

    Приемник с двойным преобразованием получается и в том случае, когда к обычному средневолновому супергетеродину подключают приставку для приема на коротких волнах-конвертер (Р-133, 7, К-9) Сама приставка-это просто преобразователь частоты коротковолновых станций в частоту, которая лежит в границах средневолнового диапазона Эту частоту (ее можно считать первой промежуточной fnp1) выделяет входной контур приемника, а затем она в обычном порядке преобразуется в нормальную промежуточную

    В коротковолновом конвертере может быть несколько диапазонов, каждый соответствует одному радиовещательному участку-25м, 31 м и т д Перестройка с одной станции на другую в пределах одного участка производится самим средневолновым приемником Коротковолновая приставка создает разностные частоты со всеми станциями вещательного участка, а приемник при перестройке выбирает одну из них, как выбирал бы одну из средневолновых станций Так что KB приставка с СВ приемником - это супергетеродин с двойным преобразованием и плавно изменяемой первой промежуточной частотой

    Справедливости ради нужно заметить, что приемники с двойным преобразованием требуют тщательнейшего расчета и налаживания, а иначе огромное число самых разных комбинационных частот создает огромное количество неустранимых помех Это особенно заметно в такой сравнительно простой, можно даже сказать примитивной, системе, как средневолновый приемник с коротковолновым конвертером На Р-133 показаны также некоторые элементы схем, которые можно встретить в приемниках разных классов Одна из них - система автоматической регулировки усиления, сокращенно АРУ (Р-133, 8) Ее вводят в чувствительный приемник, чтобы, вращая ручку настройки на станцию, не н^жно было одновременно вращать ручку регулировки громкости Сигналы на входе приемника могут быть разной силы, и если установить нормальную громкость для сравнительно слабого сигнала, то при переходе на сильный громкость резко подскочит и появятся страшные искажения А если установить регулятор громкости в расчете на сильный сигнал, то при перестройке слабый можно вообще не услышать и проскочить мимо него Автоматическая регулировка усиления нщна еще и в тех случаях, когда уровень сигнала одной и той же станции сильно меняется с течением времени Как, например, в автомобильном приемнике, когда во время движения машины в городе антенну могут периодически закрывать троллейбусные провода и массивные железобетонные здания Сильные изменения уровня сигнала, его замирания (фединги), наблюдаются на коротких волнах, например из-за изменения условий отражения радиоволн от ионосферы (Т-208) Система АРУ - это, по сути дела, цепь отрицательной обратной связи по постоянному току, управляющая работой усилительных каскадов Регулирующее напряжение Uapy снимается с нагрузки детектора и каким-то способом уменьшает усиление сигнала до детектора При этом получается, что чем больше сигнал, тем меньше он усиливается Таким образом система АРУ старается (Т-8) поддержать одинаковый уровень сигнала на выходе усилителя ПЧ при изменении уровня сигнала на его входе Существует несколько способов регулировки усиления с помощью напряжения Uapy Вот один из самых распространенных напряжение Uapy подается «плюсом» на базу транзистора и меняет его режим таким образом, что усиление каскада уменьшается

    Другая система автоматики, которую можно встретить в приемниках высокого класса,- автоматическая подстройка частоты, сокращенно АПЧ (Р-133, 10) Она должна ликвидировать изменение частоты гетеродина (в результате медленного прогрева деталей, уменьшения напряжения батареи и т л ), из-за которого теряется точная настройка на станцию, станция «уходит» В систему АПЧ обязательно входит частотный детектор, колебательные контуры которого реагируют на малейшие изменения промежуточной частоты в ту или иную сторону, вырабатывают управляющий сигнал иапч Этот сигнал подается на управляемую емкость, например незакрытый полупроводниковый диод (собственная емкость диода зависит от приложенного к нему напряжения (Т-136), есть специальные диоды, предназначенные на роль управляемого конденсатора, они называются варикапами) Управляемая емкость включена в контур гетеродина и меняет его частоту до тех пор, пока промежуточная частота не вернется к своему исходному значению, то есть пока не восстановится точная настройка на станцию В усилителях ПЧ некоторых приемников можно встретить полосовой фильтр с переменной полосой пропускания полосу сажают, ослабляя связь между контурами (Р-133, 9) При этом хотя и ухудшается звучание, но зато уменьшается энергия помех, которые проходят к детектору В приемниках встречается немало других интересных узлов, немало остроумных схемных решений Приемник - прекрасный радиолюбительский университет, в нем сходятся усилители ВЧ, усилители НЧ, генераторы, системы автоматического регулирования, резонансные цепи, преобразователи спектра, разнообразные фильтры и многое другое Кроме того, за успехи в изучении электроники приемник сразуже выставляет оценку улучшается избирательность, чувствительность, качество звучания Не говоря уже о том, что изучать электронику, копаясь в приемнике, в буквальном смысле легко и весело как только приемник начал «дышать», то все дальнейшие занятия могут идти на фоне приятной музыки

    Но, перечислив все эти достоинства, мы все же покидаем царство радиоприемников - настал момент перейти в другой, тоже достаточно веселый учебный класс, перейти к звукозаписывающей аппаратуре

(В главное меню)