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

Итак, подведем итоги: ты видишь, что модулированная по частоте волна имеет постоянную амплитуду. Ее частота изменяется в соответствии с частотой модулирующих сигналов. Если, например, используются сигналы с частотой 1000 Гц, то частота излучаемой волны изменяется 1000 раз в секунду. А размах этих изменении частоты зависит от амплитуды модулирующих сигналов.

Н. — Если я правильно понял, здесь частота передаваемых звуковых сигналов не ограничена полосой 4500 Гц, как при AM.

Л. — Разумеется. И именно в этой ширине передаваемой полосы частот, а также в неограниченном соотношении их амплитуд заключайся несомненное превосходство ЧМ над AM. Кроме того, стабильность амплитуды волн обеспечивает прекрасный коэффициент полезного действия (к. п. д.) передатчиков.

Н. — Как осуществляют в передатчике модулирование несущей волны по частоте? Я предполагаю, что здесь нужно изменять настройку колебательного контура генератора высокой частоты.

Л. — Твое предположение логично и справедливо. А ты знаешь, от чего зависит частота настройки этого контура?

Н. — Разумеется. От величины его индуктивности и емкости. Но как удается изменять их в зависимости от токов НЧ?

Л. — Изменяют емкость. Для этой цели можно даже сделать микрофон в виде конденсатора, одна из обкладок которого жесткая, а другая достаточно эластичная, чтобы вибрировать под воздействием звуковых волн (рис. 166).

Рис. 166. Для осуществления ЧМ можно использовать в качестве микрофона конденсатор, емкость которого изменяется под воздействием звуковых волн и тем самым заставляет изменяться частоту передатчика.

Однако такой микрофон страдал бы недостаточной верностью воспроизведения звуков. Поэтому используют схемы, в которых внутренняя емкость между двумя электродами электронной лампы изменяется под воздействием напряжений НЧ, приложенных к ее управляющей сетке. Схему этого устройства я рисовать не буду.

Н. — А нельзя ли для этой цели использовать полупроводниковые приборы?

Л. — Можно, так как существуют полупроводниковые диоды, представляющие собой настоящие конденсаторы. Если к ним приложить напряжение в направлении, противоположном тому, в котором они пропускают ток, то переход выполняет роль диэлектрика, разделяющего две обкладки конденсатора. Однако в зависимости от величины приложенного напряжения переход становится более или менее «тонким», что изменяет емкость этого оригинального конденсатора. Чем выше напряжение, тем «толще» становится переход, и меньше емкость.

Н. — Следовательно, если на такой диод подать создаваемые микрофоном напряжения НЧ (рис. 167) и если диод-конденсатор является частью колебательного контура генератора ВЧ передатчика, можно осуществить ЧМ, не так ли?

Рис. 167. Диод Д под воздействием микрофонных сигналов изменяет частоту колебательного контура.

Л. — Я констатирую, что ты прекрасно понял принцип частотной модуляции, и поздравляю тебя с успехом.

Н. — Но я спрашиваю себя, не обладает ли этот диод переменной емкости другими способностями, помимо осуществления ЧМ? Нельзя ли его использовать для настройки контуров вместо классического конденсатора переменной емкости с вращающимися обкладками? В этом случае было бы достаточно поставить потенциометр, позволяющий регулировать напряжение, которое нужно было бы подать на диод, включенный в контур настройки приемника (рис. 168). Не сказал ли я какой-нибудь глупости?

Рис. 168. Диод Д, включенный в противоположном его проводимости направлении, выполняет роль конденсатора, емкость которого изменяется в зависимости от напряжения и таким образом изменяет настройку контура.

Л. — Совсем нет. Такие диоды переменной емкости действительно используют для настройки на очень высоких частотах, но только в некоторых приемниках, объем которых должен быть очень небольшим. Основная же область их применения — схемы с автоматической настройкой. Так называют приемники, в которых достаточно приблизительно настроить приемник на частоту принимаемой станции и дальнейшая настройка производится самим приемником автоматически. Для этой цели диод переменной емкости включают параллельно конденсатору настройки и подают на него напряжения, которые, изменяя емкость, обеспечивают точную настройку.

Н. — Это в известной мере средство, позволяющее упростить управление приемником. Но я хотел бы знать, как работает приемник, позволяющий принимать передачи с ЧМ.

Л. — Я объяснил тебе принципы передачи. Сегодня уже слишком поздно, чтобы продолжать нашу беседу. Поэтому я предоставляю моему дядюшке возможность заняться этой проблемой.

Комментарий профессора Радиоля

ПРИЕМ ПЕРЕДАЧ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Принцип приема передач с частотной модуляцией намного сложнее, чем с амплитудной. Во-первых, из-за очень высокой частоты несущих волн и значительной ширины полосы модуляции, а во-вторых, из-за трудности преобразования частотно-модулированных колебаний в колебания, модулированные по амплитуде. Все эти проблемы, а также различные способы их решения рассматриваются здесь.

Хорошо ли ты, Незнайкин, понял, почему передачи с частотной модуляцией ведутся на метровых волнах? Я думаю, что после расчетов, которые ты так хорошо выполнил во время последней беседы с моим дорогим племянником, это представляется тебе очевидным. В принципе несущая частота всегда должна в какое-то количество раз превышать ширину полосы модулирующих ее частот.

Когда ты начнешь изучать телевидение, то узнаешь, что полоса частот, позволяющая передавать так называемые «видеосигналы», достигает 6 МГц. Тогда тебя не удивит сообщение, что некоторые телевизионные передатчики работают на дециметровых волнах, т. е. используют несущие частоты в несколько сотен мегагерц.

Само собой разумеется, что радиоприемники, рассчитанные на прием передач с ЧМ, представляют собой супергетеродины. Однако, как ты сам хорошо понимаешь, их каскады УПЧ не могут быть настроены на 465 кГц, как это имеет место в приемниках AM колебаний.

Для того чтобы каскады УПЧ могли пропустить полосу модуляции шириной 300 кГц, их настраивают на частоту 6,5 МГц. Коэффициент усиления этих каскадов небольшой, и поэтому усилитель содержит три каскада.

Не думай, что в радиоприемниках, способных обеспечивать прекрасное воспроизведение передач как AM, так и ЧМ, имеется два отдельных УПЧ. Для усиления ПЧ 465 кГц и 6,5 МГц удается использовать одни и те же лампы или транзисторы.

Как этого достигают? Очень просто, включая последовательно контуры, настроенные на 6,5 МГц, с контурами, настроенными на 465 кГц (рис. 169); первые должны размещаться ближе к усилительным лампам или транзисторам.

Когда в усилитель поступают токи с несущей частотой 465 кГц, они без каких бы то ни было трудностей проходят через контуры, настроенные на 6,5 МГц. Что же касается напряжений этой частоты, то для них контуры, настроенные на 465 кГц, представляют высокое сопротивление.

На рисунке изображена схема УПЧ на трех транзисторах. Как видишь, трансформаторы связи для частоты 465 кГц имеют настроенную первичную обмотку, а для частоты 6,5 МГц — обе настроенные обмотки. Рассмотри эту схему повнимательнее, в ней нет ничего сложного.

Рис. 169. Один и тот же УПЧ служит для приема передач как с AM (контуры ПЧ настроены на 465 кГц), так и с ЧМ (контуры ПЧ настроены на 6,5 МГц).

По логике, прежде чем говорить тебе о промежуточной частоте, я должен был рассказать об усилении ВЧ и о преобразовании частоты. Для начала запомни, что метровые волны принимаются обычной антенной. Переносные приемники оснащаются так называемой телескопической антенной, которую ятя приема ЧМ передач нужно выдвинуть.

Преобразователю частоты обычно предшествует один каскад усиления ВЧ. В ламповых приемниках в таком каскаде используют триод, так как на ВЧ он обеспечивает лучший, чем пентод, коэффициент усиления. В преобразователе частоты предпочитают иметь отдельный от смесительной лампы местный гетеродин (рис. 170). Для этой цели можно все-таки использовать двойной триод; связь между гетеродином и смесителем в этом случае осуществляется через междуэлектродную емкость, через которую очень высокие частоты легко проходят.