Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Допустим теперь, что твой сосед слушает передачу на частоте 1000 000 гц и что твой регенеративный приемник излучает колебания на частоте 1 005 000 гц. Эти два тока, накладываясь в радиоприемнике твоего несчастного соседа, вызывают появление тока, частота которого будет равна разности принимаемых частот: 1 005 000 — 1 000 000 = 5 000 гц.

Этот результирующий ток с частотой 5 000 гц прекрасно слышен и проявляется в виде резкого свиста высокого тона. Вот каким образом ты донимаешь своего соседа.

Н. — Я тебя уверяю, что грешил по неведению, и теперь, когда я знаю…

Л. — …ты можешь понять легко теорию работы супергетеродинного приемника — приемника, основанного на явлении интерференции.

Н. — Значит, это приемник свистит постоянно?

Л. — Нет… или, если хочешь, это приемник, свист которого не слышен.

Н. — И после таких объяснений ты продолжаешь утверждать, что радио — это очень просто!..

Л. — Не сердись, мой дорогой. В супергетеродинах создают биения между током высокой частоты принимаемой станции и током высокой частоты маленького генератора, называемого гетеродином, имеющимся в самом приемнике. Только настраивают гетеродин на такую частоту, при которой результирующая частота биений была бы относительно высокой, выше 100 кгц (обычно порядка 465 кгц); ток такой частоты, конечно, не слышен.

Н. — Я не вижу смысла в замене принимаемой высокой частоты — менее высокой, но еще не слышимой.

Л. — Позволь мне в двух словах объяснить тебе принцип работы супергетеродина, тогда тебе все будет ясно. Рассмотрим блок-схему супергетеродина, изображенную на рис. 92.

Рис. 92. Блок-схема супергетеродина.

УВЧ — усилитель высокой частоты; Г — гетеродин; С — смеситель; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; Д — детектор; УНЧ — усилитель низкой частоты; Гр — громкоговоритель.

С одной стороны, мы имеем ток высокой частоты, наведенный в антенне волнами передатчика, а с другой — ток, несколько отличающийся по частоте и вырабатываемый местным гетеродином. Эти два тока накладываются друг на друга и образуют третий ток с частотой, которую называют промежуточной частотой (ПЧ). Этот ток промодулирован так же, как и первоначальный ток из антенны, так как произведенное преобразование не отразилось на модуляции, полученной в результате воздействия студийного микрофона на ток высокой частоты.

Однако ток промежуточной частоты значительно легче усилить, чем ток, полученный из антенны, в тех случаях, когда его частота ниже и, следовательно, паразитные емкости меньше сказываются. Этот ток усиливается в каскадах промежуточной частоты, затем детектируется, как и всякий ток высокой частоты; после этого выделенный ток низкой частоты усиливается в каскадах усиления низкой частоты и подается на громкоговоритель.

Н. — Я вижу, что супергетеродин — прибор ужасно сложный. Приемники, которые мы до сих пор изучали, состояли из каскадов высокой частоты, детекторного каскада и каскадов низкой частоты, в то время как в супергетеродинном приемнике имеются местный гетеродин, преобразователь частоты, каскады усиления промежуточной частоты, детекторный каскад и каскады усиления низкой частоты. Вероятно, настроить такой приемник очень трудно, так как вместо настройки на одну частоту, как мы делали до сих пор, необходимо настраивать входную цепь на частоту принимаемой станции, цепь гетеродина — на другую частоту, а цепи усилителя промежуточной частоты — на третью частоту.

Л. — Успокойся, я тебе не открыл еще одного из главных преимуществ супергетеродина: цепи усилителя промежуточной частоты настроены раз и навсегда на одну и ту же постоянную частоту. Гетеродин настраивают так, чтобы для каждой принимаемой частоты его ток, складываясь с током антенны, давал всегда одну и ту же результирующую частоту, равную промежуточной.

Н. — Я думаю, что числовой пример здесь не будет лишним.

Л. — Допустим, что мы имеем супергетеродин, каскады промежуточной частоты которого настроены на частоту 465 кгц. Чтобы принять сигнал передающей станции с частотой 600 кгц (волна 500 м), необходимо настроить гетеродин на частоту 1 065 кгц; тогда результирующая частота будет равна разности составляющих частот: 1 065–600 = 465 кгц.

Чтобы принять другой сигнал с частотой 850 кгц надо настроить гетеродин на частоту 1 315 кгц; тогда мы снова получим 1 315 – 850 = 465 кгц.

Н. — Теперь мне кажется, что я понял. В результате контуры настройки усилителя промежуточной частоты совсем не надо настраивать каждый раз при переходе от одной станции к другой. Я думаю, что поэтому нам и не надо применять конденсаторы переменной емкости, потому что настройка контуров не меняется. Следовательно, в супергетеродине имеются только два контура, требующих настройки: входной контур (настраиваемый на принимаемый сигнал) и контур гетеродина (который надо настраивать на частоту, большую или меньшую, чем принимаемый сигнал, на величину промежуточной частоты).

Таким образом, настройка оказывается очень простой.

Л. — Еще проще, чем ты думаешь. Оба конденсатора обычно управляются одной и той же ручкой. При этом разность частот настройки постоянна, независимо от положения роторов конденсаторов.

Н. — Но каким образом осуществляют практически наложение двух колебаний?

Л. — Существует тысяча и один способ преобразования частоты, принцип действия которых примерно один и тот же. Поэтому достаточно рассмотреть основные и особенно наиболее распространенные.

Одна из наиболее старых схем (рис. 93) хорошо иллюстрирует принцип работы супергетеродина. В контур L2C2 гетеродина на отдельной лампе Л2 включена маленькая катушка связи L3, которая индуктивно связана с катушкой L1 входного контура. Благодаря этой связи колебания гетеродина вводятся в контур Л1С1. Таким образом, на сетку лампы Л1, одновременно подаются два переменных напряжения: напряжение, возбуждаемое в антенне, и напряжение от гетеродина. Лампа Л1 работает как анодный детектор благодаря смещению за счет сопротивления в ее катоде. В результате детектирования двух колебаний, поданных на сетку лампы Л1, образуется промежуточная частота.

Схема приемника включает также два каскада усиления промежуточной частоты (Л3 и Л4) с настроенной трансформаторной связью, затем детектор (Л5) и усилитель низкой частоты (Л6).

Pиc. 93. Схема супергетеродина с гетеродином на отдельной лампе.

Н. — Рассматривая схему, я вижу, что цепи настройки усилителя промежуточной частоты имеют шесть колебательных контуров. Думаю, что в результате этого приемник должен иметь огромную избирательность.

Л. — Конечно. В этом состоит еще одно преимущество супергетеродина. В приемниках прямого усиления на высокой частоте нельзя увеличивать число настраивающихся контуров, хотя бы из-за трудности одновременной настройки их конденсаторами переменной емкости. В то же время в супергетеродинах ничто не мешает увеличению числа колебательных контуров, потому что их настройка, по крайней мере в каскадах усиления промежуточной частоты, является неизменной.

Н. — Я чувствую, что очарован преимуществами приемника с преобразованием частоты. Могу я начать строить приемник по схеме, приведенной на рис. 93?

Л. — И не мечтай. Эта схема полна недостатков. Уже давно не подводят к одному электроду лампы два колебания, а также избегают такой сильной связи между входным колебательным контуром и контуром гетеродина.

Н. — Сильная связь имеет недостатки?

Л. — Да, и серьезные. Так как разница в настройке контуров незначительна, гетеродин может начать генерировать колебания не на частоте контура L2C2, а на частоте входного контура L1C1; тогда не будет происходить преобразования частоты.

Это явление называют затягиванием колебаний.

Н. — Как это неприятно. Но я не вижу другого способа наложения колебаний, кроме индуктивной связи между контурами входа и гетеродина.