Радио и телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Н. — Прости, что перебиваю тебя, но мне кажется, что теперь я понимаю причины замирания. Когда волны приходят на приемную антенну в фазе, все идет хорошо. Наводимые ими токи складываются, и прием происходит хорошо. Однако, если отраженная и прямая волны оказываются не в фазе, наводимые в антенне токи мешают друг другу. А если волны находятся явно в противофазе, токи взаимно уничтожаются. Не в этом ли кроется причина замирания?

Л. — Ты превосходно уяснил эту причину.

Н. — Однако не вижу, как происходит замирание на КВ, излучаемых очень далекими передатчиками. Ты сказал, что эти волны не способны огибать поверхность земного шара. В этом случае мы принимаем только отраженные волны. И я напрасно ломал себе голову — я не вижу, что здесь может вызывать замирание.

Л. — Причина кроется в одновременном приеме волн, которые отразились между ионосферой и Землей разнос количество раз (рис. 112).

Рис. 112. Одновременный прием двух волн, исходящих из одного передатчика, но отраженных неодинаковое количество раз в ионосфере (здесь 1 и 2 раза).

Н. — Понял, но как объяснить характеризующие замирание изменения? Разве длина пути, проходимого отраженными волнами, изменяется?

Л. — И еще как! Не нужно думать, что ионосфера похожа на твердое зеркало. Она колеблется, ее высота изменяется в зависимости от направления солнечных лучей, а ее поверхность далеко не однородна. Вот почему сдвиг по фазе принимаемых одновременно волн тоже быстро или медленно изменяется.

Н. — У меня возник вопрос, нельзя ли во избежание неприятного явления замирания воспользоваться направленным приемом?

Л. — Это, несомненно, возможно. И для установления постоянной связи между двумя точками на земном шаре применяют направленные антенны как при передаче, так и при приеме. Однако в радиовещании такой способ рекомендовать нельзя. Для того чтобы радиостанцию могли принимать повсюду, передающая антенна не должна посылать свои волны только в одном направлении. А приемник для легкой перестройки с одной станции на другую тоже не может оснащаться антенной направленного действия.

Н. — Иначе говоря, мы должны терпеть замирания, так как воспрепятствовать им не можем?

Л. — Успокойся, Незнайкин. Все приемники оснащены антифединговым устройством, которое называется также автоматической регулировкой усиления (АРУ). Это устройство позволяет избежать воздействия замирания на громкость звучания громкоговорителя. АРУ изменяет чувствительность приемника, уменьшая ее при увеличении мощности принимаемых волн и повышая, когда замирание ослабляет принимаемые волны.

Н. — Как я понял, это устройство воздействует на лампы в УВЧ и УПЧ, от которых зависит чувствительность приемника? И если это так, то воздействует ли оно на характеристики ламп?

Л. — На оба твои вопроса я отвечаю утвердительно. Да, устройство воздействует на усиление этих ламп. Величина же усиления в основном зависит от крутизны. Поэтому для достижения поставленной цели применяют лампы с переменной крутизной.

Н. — Как же можно изменять крутизну? Ведь ты объяснил мне, что на сетки ламп подается такое смещение, чтобы рабочая точка лампы находилась на прямолинейном участке кривой, характеризующей изменение анодного тока в зависимости от потенциала сетки. А я знаю, что, если рабочая точка расположена на нижнем изгибе характеристики, лампа совершенно не усиливает, а детектирует.

Л. — Все это, мой дорогой друг, правильно, когда мы имеем дело с лампами, обладающими прямолинейной характеристикой, о чем ты только что сказал. А для обеспечения АРУ используют лампы с переменной крутизной. Кривая… есть кривая.

Как ты видишь, по мере того как отрицательный потенциал рабочей точки становится меньше, крутизна повышается. В точке В она выше, чем в точке А (рис. 113). Кривизна характеристики, однако, очень плавная, в результате чего небольшой участок этой кривой практически не отличается от отрезка прямой линии. Следовательно, колебания с малой амплитудой напряжения Uc не способны вызвать искажений анодного тока.

Рис. 113. Характеристика с переменной крутизной позволяет при разных амплитудах напряжения на сетке получить одинаковые амплитуды анодного тока. Для этого перемещают рабочую точку, изменяя потенциал сетки.

Н. — Так вот в чем дело! Благодаря рисунку, который ты мне показал, я понял, что происходит. В точке А с малой крутизной ты прилагаешь напряжение с большей амплитудой, чем в точке В, где крутизна выше. И оба напряжения на сетке порождают колебания анодного тока с одинаковыми амплитудами. Я предполагаю, что проблема решается путем перемещения рабочей точки в зависимости от амплитуды колебаний, поступающих на вход приемника. Чем слабее эти колебания, тем сильнее они сдвигают рабочую точку вправо, чтобы более высокая крутизна обеспечила лучшее усиление.

Л. — Именно это происходит в лампах с переменной крутизной.

Н. — Подведем итоги: чем мощнее принимаемые волны, тем большее отрицательное напряжение нужно подать на сетку ламп УВЧ и УПЧ. Как это осуществляется системой АРУ?

Л. — Очень просто. Для этого используют напряжение, полученное после диода детектора. Это напряжение пропорционально амплитуде колебаний, принимаемых антенной. Напряжение АРУ, подаваемое на сетки предшествующих детектору ламп, снимается с резистора R, по которому протекает продетектированный ток (рис. 114).

Рис. 114. Напряжение АРУ, снимаемое с резистора R1 нагрузки детектора, после прохождения через фильтр R1С1 подается на сетки обеих ламп УВЧ.

Н. — Но, мой дорогой Любознайкин, то, что ты делаешь, просто безумие! В точке А мы имеем продетектированное напряжение, т. е. напряжение НЧ. Ты же не станешь устраивать своеобразную обратную связь, я бы даже сказал отрицательную обратную связь, прилагая напряжения НЧ к сеткам ламп, стоящим перед детектором.

Л. — Успокойся Незнайкин. К названным тобою сеткам это напряжение НЧ непосредственно не прикладывается. На своем пути оно проходит через резистор с высоким сопротивлением, который препятствует прохождению быстро изменяющихся напряжении. А те из них, которым все же удается пройти через резистор, конденсатором С1 с большой емкостью возвращаются на катод диода — детектора.

Н. — Цепочка R1С1 сейчас напоминает мне звено сглаживающего фильтра. Теперь-то я понимаю, что на сетки ламп с переменной крутизной подаются не напряжения НЧ, а только отрицательные потенциалы, изменяющиеся в зависимости от наведенного в антенне сигнала. Чем мощнее принимаемые волны, тем больше становится отрицательное напряжение, подаваемое на сетки ламп с переменной крутизной, что снижает чувствительность приемника. Так, несмотря на замирание, громкость звучания может удерживаться на одном уровне.

Л. — Я вижу, что ты хорошо понял принцип действия системы АРУ. Мне остается лишь добавить, что часто используют лампу, содержащую два диода с общим катодом. Один из диодов служит для детектирования сигнала, т. е. выделения колебаний НЧ, другой — детектирует колебания для создания напряжения АРУ, которое подается на сетки ламп УВЧ и УПЧ (рис. 115). Такое разделение функций позволяет создать задержанную АРУ, регулирующее действие которой начинается только после того, как мощность принимаемых волн превысит некоторую величину. Если мощность меньше этой величины, снижения чувствительности приемника не происходит. В отсутствие напряжения АРУ приемник работает с максимальной чувствительностью.

Рис. 115. Использование двойного диода позволяет разделить функции детектора и автоматической регулировки усиления и сделать последнюю задержанной, что повышает чувствительность преемника.

Задержанная АРУ осуществляется путем подачи отрицательного напряжения на анод диода, служащего для создания напряжения АРУ. Причем АРУ начинает действовать тогда, когда подаваемые на этот диод колебания по своей амплитуде превосходят отрицательное напряжение на аноде.