Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

1 — звуковые колебания; 2 — микрофон.

Л. — Схемы настоящих ЧМ передатчиков значительно сложнее. Но это не имеет для тебя особого значения.

Н. — Конечно. Но меня очень интересует способ приема этих необычных колебаний.

Л. — Потерпи до следующей беседы, и мы рассмотрим этот вопрос.

Беседа двадцать первая

После изучения принципов передачи с частотной модуляцией наши юные друзья рассмотрят различные особенности ЧМ приемников, в частности каскадную схему, дискриминатор, детектор отношений, ограничитель и пр…

Незнайкин. — Все, что ты объяснил в последний раз о частотной модуляции, не давало мне покоя. Все эти понятия довольно неопределенны. Различным интенсивностям низкой частоты соответствует более или менее значительная девиация несущей частоты. А частоте модулирующего напряжения соответствует… Как это сказать?., частота изменения частоты несущей?

Любознайкин. — Хотя ты и не очень изящно излагаешь свои мысли, но говоришь вполне здраво.

Н. — Я думал также о способах приема ЧМ колебаний. Полагаю, что обычные радиоприемники, предназначенные для амплитудной модуляции, не годятся для этой цели. Ведь если продетектировать такую модулированную высокую частоту, у которой все амплитуды одинаковы, получится постоянное напряжение, а не низкочастотное модулирующее. Прав я или нет?

Л. — Безусловно прав. Обычные схемы детектирования при ЧМ модуляции не применяются. Но это не единственная особенность ЧМ приемников.

Н. — Я не вижу причин отказа от классической схемы супергетеродина, если не считать детекторного каскада.

Л. — Супергетеродин является схемой, повсеместно принятой для частотной модуляции. Но и сама схема и ее элементы существенно отличаются от классических. Ты, кажется, забыл, что передача осуществляется в метровом диапазоне волн, т. е. на частотах порядка сотен миллионов герц, и что, кроме того, боковые полосы простираются в стороны от несущей на сотню тысяч герц вместо тощих 4 500 гц при AM модуляции.

Н. — Правильно, об этом я не подумал. Следовательно, нужно предусмотреть как в высокой, так и в промежуточной частоте колебательные контуры с полосой пропускания порядка 200 кгц.

Л. — Это так. Даже до 300 кгц. И так как это было бы крайне трудно осуществить на промежуточной частоте 465 кгц, для усилителя промежуточной частоты выбрана частота 8,4 Мгц (в телевидении иногда 6,5 Мгц).

Н. — Мне это ясно. Для трансформатора промежуточной частоты, настроенного на 465 кгц, полоса пропускания 300 кгц составляет больше половины резонансной частоты, в то время как для 8,4 Мгц та же полоса пропускания не превышает 4 %.

Л. — Все относительно… Но каждая медаль имеет обратную сторону. При усилении широкой полосы частот нельзя получить большой коэффициент усиления. Поэтому приходится применять два и даже три каскада промежуточной частоты.

Н. — А это не освобождает от необходимости применения предварительного усиления по высокой частоте?

Л. — Ни в какой степени. Следует рекомендовать применение одного каскада усиления высокой частоты перед смесителем. Но обычные схемы усиления для столь высоких частот недостаточно удовлетворительны. Не очень пригодны для этого и пентоды вследствие повышенного уровня их шумов. Несмотря на более низкий коэффициент усиления, лучше применять триоды.

Н. — Все качества несовместимы!

Л. — Не изрекай, Незнайкин. И не забывай, что триод обладает очень серьезным недостатком, о котором мы много говорили.

Н. — Ты говоришь о пресловутой емкости катода или сетки относительно анода, которую уменьшают с помощью экранирующей сетки.

Л. — Вот именно. Поскольку мы не хотим прибегать ни к тетродам, ни к пентодам, необходимо известное ухищрение для компенсации действия этой емкости. Оно заключается в том, что управляющей сетке поручается роль экранирующей. Для этого на сетке поддерживается постоянный потенциал, равный потенциалу отрицательного вывода источника питания (заземления). Такая схема называется схемой с заземленной сеткой (рис. 123).

Рис. 123. Схема усилителя с заземленной сеткой.

Н. — Но это чистейшая глупость! При заземлении сетки ты уже не можешь подать на нее напряжение, подлежащее усилению.

Л. — Совершенно очевидно. Поэтому напряжение подают на катод, как это отчетливо видно на схеме.

Н. — Час от часу не легче! Значит, катод, если я понял, становится управляющим электродом?..

Л. — Не все ли равно? Для управления анодным током важно ведь только, чтобы изменялась разность потенциалов между сеткой и катодом. Совершенно безразлично, меняется ли напряжение на сетке относительно катода или напряжение на катоде относительно сетки.

Н. — Действительно, ты прав. Схема с заземленной сеткой не так уж отличается от обычных схем. Совсем как в семействе моих соседей…

Л. — Какую еще глупость ты собираешься изречь?

Н. — Это не глупость. У моих соседей мать не ладит с дочерью. То одна из них нападает на другую, хотя бы та и была мирно настроена, то наоборот. Но независимо от инициатора очередной ссоры отец семейства каждый раз обрушивается на обеих, так как он играет роль усиленного анодного тока.

Л. — Ты это придумал специально для данного случая…

Н. — Меня интересует одно обстоятельство в схеме. Почему на катод подается часть напряжения от вывода на катушке контура, а не все напряжение колебательного контура?

Л. — Потому что в схеме с заземленной сеткой входное сопротивление лампы весьма незначительно. В случае включения всего колебательного контура в цепь катода его затухание значительно увеличилось бы и коэффициент усиления упал бы. Поэтому напряжение на катод снимают с части контура. Существует, однако, другой способ, позволяющий избежать увеличения затухания входного контура. Ты не догадываешься?

Н. — Нет, я пасую.

Л. — Достаточно включить перед триодом с заземленной сеткой другой усилительный триод с обычной схемой включения (рис. 124).

Рис. 124. Схема каскодного усилителя. Включение резистора R1 необязательно.

Н. — Не издеваешься ли ты надо мной, Любознайкин? Такая схема не может работать, так как нагрузка первого каскада — резистор — заземлена, иными словами, присоединена к минусу источника питания Поэтому на аноде лампы отсутствует положительное напряжение. И хоть становись на колени перед таким триодом, который по-твоему (какая самоуверенность!) включен по обычной схеме, он не только не усилит, но даже не передаст на следующую лампу входное напряжение.

Л. — Это ты слишком самоуверен. Такая схема, называемая каскодной, незначительно отличается от обычной схемы, столь рьяно тобой защищаемой. Вопреки твоему утверждению на анод первой лампы подается положительное напряжение и схема xoрошо работает.

Н. — Откуда же берется напряжение?

Л. — Из анодной цепи второй лампы, присоединенной к плюсу источника питания.

Н. — Значит, в качестве анодного напряжения первой лампы используется падение напряжения на резисторе R1 в цепи катода второй лампы? Этот резистор включен последовательно с резистором R2, шунтирующим конденсатор связи С?

Л. — Конечно. Оба эти резистора и сопротивление промежутка анод — катод второй лампы соединены последовательно и образуют делитель напряжения, включенный между плюсом и минусом источника питания. Поэтому точка соединения резисторов R1 и R2, куда присоединен и анод первой лампы, находится под положительным потенциалом. Он достаточно велик, так как сопротивление резистора R1 составляет около 0,5 Мом, а сопротивление R2 — несколько сотен ом.

Н. — Каюсь! Я мог бы это и сам сообразить. Вдобавок можно отметить, что разности потенциалов на электродах второй лампы с заземленной сеткой правильно распределены, так как ее катод находится под положительным потенциалом и, следовательно, сетка отрицательна относительно катода. Все к лучшему в этом лучшем из миров!