Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

На высоких частотах связь между катушками получается достаточно сильной уже тогда, когда эти катушки расположены на расстоянии нескольких миллиметров, а иногда и нескольких сантиметров одна от другой. На низких частотах ток меняется медленнее, и для эффективной передачи энергии между катушками трансформатора их приходится наматывать одну на другую и, что особо важно, обязательно располагать на стальном сердечнике.

Важнейшим достоинством трансформаторов является то, что они позволяют при передаче энергии в необходимое число раз увеличивать либо уменьшать напряжение (стр. 164).

Продолжим рассмотрение схемы приемника с индуктивной связью во входной цепи. Высокочастотный ток, наведенный в антенне, проходит по катушке связи L_св. Магнитное поле этой катушки наводит ток в контурной катушке L_к (эти катушки размещены рядом), и таким образом энергия из антенной цепи передается в контур. Сближая либо раздвигая катушки L_св и L_к, можно усиливать или ослаблять связь контура с антенной. Обычно в приемниках индуктивность L_св делают в четыре-пять раз больше, чем индуктивность L_к, и эти катушки легко различить по внешнему виду. Однако в детекторном приемнике индуктивность катушки L_св лучше всего подбирать опытным путем.

Четвертая схема (лист 86) отличается от третьей тем, что детектор подключен к отводу от катушки L_к. При этом к детектору подводится лишь часть напряжения, действующего на контуре, что, конечно, является недостатком. Но во многих случаях мы миримся с этим недостатком, так как подобное включение детектора позволяет улучшить добротность контура.

Дело в том, что цепь детектор — телефон пат у чает энергию из контура, а следовательно, эту цепь нужно рассматривать как сопротивление, шунтирующее контур (R_ш). Подключая цепь детектор — телефон к части контура, мы уменьшим ток, который пойдет через нее, и тем самым уменьшим потери энергии в этой цепи (то есть увеличим добротность Q контура). Так, например, если на контуре действует напряжение 10 в, а сопротивление цепи детектор — телефон 1 ком, то через эту цепь пойдет ток 10 ма.

Если же подключить детектор к средней точке катушки, то к нему уже будет приложено напряжение в 5 в (катушку можно рассматривать как делитель напряжения), ток в цепи детектор — телефон уменьшится до 5 ма, а следовательно, уменьшится и мощность, потребляемая этой цепью от контура. Это, в свою очередь, приведет к повышению добротности Q. Таким образом, чем ниже (по схеме) точка подключения детектора, тем меньше подводимое к нему напряжение, но в то же время больше Q контура. Можно так подобрать отвод от катушки L_к, что ток в цепи детектор — телефон уменьшится незначительно, a Q контура возрастет в полтора-два раза. А чем выше добротность, тем сильнее проявляется одно из замечательных свойств контура — его избирательность.

КОНТУР ВЫБИРАЕТ

Если изменять частоту переменного тока, который подводится к контуру от генератора, то будет изменяться амплитуда тока в контуре. Измеряя ток в контуре при разных частотах генератора, можно построить график, показывающий зависимость этого тока от частоты. Такой график называется резонансной кривой контура. Наибольший контурный ток будет при резонансе, когда частота генератора равна частоте собственных колебаний f₀, которую обычно называют резонансной частотой и иногда обозначают f_рез.

При отходе от резонансной частоты ток в контуре уменьшается, причем, чем сильнее отличается частота генератора от резонансной, тем меньше контурный ток (рис. 52). Поэтому, если подключить к контуру антенну и, подобрав индуктивность L_к и емкость С_к, настроить его в резонанс с принимаемой станцией (то есть сделать так, чтобы частота собственных колебаний контура f₀ стала равна частоте принимаемой станции), то сигналы других станций, частоты которых отличаются от резонансной, будут ослабляться (рис. 54, 55).

Предположим, что в антенне действуют три одинаковых по силе сигнала от трех радиостанций, одна из которых работает на частоте 150 кгц, другая на частоте 200 кгц и третья на частоте 1000 кгц. Из антенны все эти сигналы поступают в контур приемника, настроенный на частоту 200 кгц. В этом случае, несмотря на то что в антенне все три станции создают одинаковые по силе сигналы, самое большое напряжение на контуре создаст сигнал с частотой 200 кгц, так как для него контур настроен в резонанс. Напряжения с частотой 150 кгц и особенно 1000 кгц окажутся намного меньше. Так, например, если сигнал с частотой 200 кгц создаст на контуре напряжение 1 в, то сигнал с частотой 150 кгц создаст напряжение 0,1 в, а сигнал с частотой 1000 кгц, особенно далекой от резонанса, создаст на контуре напряжение не более 0,01 в. Эти цифры можно считать вполне реальными. Конечно, изменив индуктивность и емкость контура, можно настроить его на другую частоту, например 150 кгц, и тем самым добиться ослабления сигналов с частотами 200 кгц и 1000 кгц.

Судя по резонансной кривой, меньше всех будут ослабляться сигналы соседних станций, частота которых на 10 кгц больше или меньше частоты принимаемой станции (лист 91). Относительное число, показывающее, во сколько раз контурный ток (или напряжение на контуре) с частотой принимаемой станции больше, чем контурный ток с частотой соседней станции (при условии, что ток, наведенный обеими станциями, в антенне одинаков), называется избирательностью по соседнему каналу. Так, например, если напряжение резонансной частоты равно 5 в, а напряжение соседней станции 0,5 в, то избирательность контура равна 10.

Избирательность — это замечательное свойство контура, и благодаря этому свойству без колебательных контуров не обходится ни один приемник. Именно избирательность колебательного контура дает возможность выделить сигналы нужной нам станции среди бесчисленного множества сигналов, действующих в антенне.

Об избирательности контура можно судить по «остроте» резонансной кривой. Чем острее резонансная кривая, чем круче ее спады, тем больше будет ослабляться сигнал соседней мешающей станции, тем лучше избирательность приемника. Форма резонансной кривой сильно зависит от добротности Q контура: чем больше Q, тем «острее» резонансная кривая. Таким образом улучшение добротности контура не только увеличивает чувствительность приемника, но и повышает его избирательность (рис. 54, 55).

В некоторых приемниках, предназначенных для местного приема, имеется несколько контуров, каждый из которых настроен на определенную станцию. Включение нужного контура осуществляется с помощью переключателя, и такая система получила название фиксированной настройки. Фиксированная настройка очень удобна для радиослушателя, но с увеличением числа принимаемых станций схема и конструкция приемника сильно усложняются.

Значительно проще осуществить прием большого числа станций, если применить плавную настройку колебательного контура путем постепенного изменения емкости С_к или индуктивности L_к.

Для плавной настройки приемника обычно используется конденсатор переменной емкости (лист 92). Такой конденсатор состоит из двух частей: неподвижной — статора и подвижной — ротора. Статор и ротор собраны из тонких пластин, причем ротор соединен с металлическим корпусом конденсатора, а статор изолирован от него. Большое число пластин необходимо для того, чтобы получить сравнительно большую емкость при небольших габаритах конденсатора. При монтаже ротор, как правило, соединяют с нижним (по схеме) концом катушки, то есть фактически заземляют. При повороте ротора изменяется расстояние между его пластинами и пластинами статора, а вместе с этим изменяется и емкость конденсатора. Основной характеристикой таких конденсаторов является максимальная емкость С_макс (пластины полностью введены) и минимальная емкость С_мин (пластины полностью выведены). На схемах указываются обе эти величины (через тире).