Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Все это объясняется тем, что с повышением частоты контуру все «труднее» различать две соседние станции, так как разница в частотах этих станций — 10 кгц — становится все меньше и меньше по сравнению с резонансной частотой контура. По сравнению с частотами длинноволнового диапазона (150–420 кгц) различие в 10 кгц оказывается значительным: частоты соседних станций отличаются одна от другой на 2–7 %. На средних волнах (520—1600 кгц) отличие между частотами соседних станций значительно меньше — около 0,7–2 %. Что же касается коротковат нового диапазона (4—12,5 мгц), то здесь различие между частотами соседних станций по сравнению с рабочими частотами станций составляет всего лишь 0,08—0,2 %.

Есть у приемника прямого усиления еще один недостаток: на средних и особенно на коротких волнах в таком приемнике трудно получить хорошую чувствительность. Одна из причин этого состоит в том, что с повышением частоты усиливается действие «паразитных» обратных связей. Так, например, с повышением частоты усиливается обратная связь через между электродную проходную емкость С_ас и через емкость между анодными и сеточными цепями лампы усилителя высокой частоты. Для того чтобы предотвратить возможное самовозбуждение усилителя ВЧ, приходится искусственно снижать его усиление.

Несколько недостатков приемника прямого усиления обусловлено тем, что в процессе настройки этого приемника на станцию приходится перестраивать все имеющиеся в нем контуры. При изменении емкости конденсаторов настройки меняется добротность контуров, так как меняется соотношение между индуктивностью и емкостью контура. Из-за изменения добротности чувствительность и избирательность приемника также резко изменяются в пределах диапазона.

Если для получения хорошей избирательности в приемнике прямого усиления используется несколько колебательных контуров (чем больше контуров, тем лучше избирательность приемника), то для их настройки необходимо иметь сложный блок конденсаторов переменной емкости. Представьте себе пятиконтурный приемник. Ведь в нем нужно иметь блок конденсаторов с пятью отдельными секциями, а также пять комплектов катушек каждого диапазона, переключаемых весьма сложным переключателем.

От многих из перечисленных недостатков свободен приемник прямого усиления с фиксированной настройкой на одну заранее выбранную станцию («эфирная радиоточка»). Поскольку все контуры такого приемника всегда настроены на одну и ту же частоту, то в них применяются конденсаторы постоянной емкости, а катушки включены и настроены раз и навсегда. Это облегчает использование в приемнике с фиксированной настройкой большого числа контуров. А если еще такой приемник настроен на станцию, работающую на сравнительно небольшой частоте, например на длинных волнах, то в нем легко получить и высокую избирательность и хорошую чувствительность. Мы уже говорили, что на длинных волнах контуру намного легче ослабить мешающую станцию, чем на средних или коротких волнах.

Вы можете удивиться: зачем мы расхваливаем «эфирную радиоточку»? Ведь прием одной радиостанции мало кого из радиолюбителей устроит! Но хвалили мы приемник с фиксированной настройкой не напрасно. Дело в том, что, применив сравнительно простое приспособление, можно сделать так, что этот приемник, сохраняя все свои преимущества, будет принимать большое число станций, работающих на длинных, средних и коротких волнах. Такое приспособление, позволяющее превратить «эфирную радиоточку» во всеволновый приемник с плавной настройкой, называется преобразователем частоты. Приемник с фиксированной настройкой вместе с преобразователем частоты и образуют высококачественное приемное устройство, получившее название «супергетеродин».

Смысл этого названия пояснить довольно трудно. Дело в том, что сравнительно давно был предложен так называемый гетеродинный метод радиоприема, который позволил получить более высокие результаты, чем с обычными приемниками прямого усиления. Затем гетеродинный приемник был усовершенствован, в результате чего появился новый замечательный тип радиоприемника, который и был назван «супергетеродин», что в переводе означает «намного лучше гетеродинного», а точнее, «сверхгетеродин».

Но дело, конечно, не в названии. Как бы ни назывался приемник, выполненный по супергетеродинной схеме, он и в наше время остается самым совершенным типом радиоприемного устройства.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ — ОСНОВА СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМА

В самой различной радиоаппаратуре важнейшую рать играют так называемые нелинейные процессы, к числу которых относятся уже знакомые нам детектирование, модуляция, выпрямление переменного тока, а также усиление сигнала в случае, когда появляются нелинейные искажения. Основным признаком всякого нелинейного процесса является изменение формы электрического сигнала, в результате чего в этом сигнале и появляются новые составляющие (рис. 77, 88, 107). Так, например, при детектировании и выпрямлении переменного тока форма сигнала резко изменяется — переменный ток превращается в пульсирующий. При этом появляется возможность выделить низкочастотную (детектирование) или постоянную (выпрямление) составляющую сигнала. Изменяется форма сигнала в результате нелинейных искажений и в усилителе низкой частоты. Появляющиеся при этом новые составляющие воспринимаются нами в виде посторонних шумов и хрипов, искажающих передачу.

Нелинейный процесс можно получить лишь в том случае, если в цепи имеется какой-либо элемент, изменяющий форму сигнала (нелинейный элемент), например полупроводниковый или вакуумный диод, электронная усилительная лампа, работающая в определенном режиме, полупроводниковый триод и др. В обычных электрических цепях, не искажающих форму сигнала, нам никогда не удалось бы осуществить ни модуляцию, ни детектирование, ни выпрямление переменного тока.

К числу нелинейных процессов относится и преобразование частоты, которое лежит в основе работы супергетеродинного приемника.

Если к нелинейному элементу, например к полупроводниковому диоду или электронной лампе, одновременно подвести два электрических сигнала с разными частотами, то в цепи этого элемента появятся самые различные составляющие каждого из этих сигналов. Среди них будет и переменная составляющая разностной или, как ее еще называют, промежуточной частоты. Такое название эта составляющая получила потому, что ее частота численно равна разности частот двух сигналов, подведенных к нелинейному элементу. Так, например, если к диоду подвести сигналы с частотами f₁ = 1800 кгц и f₂ = 1300 кгц, то в цепи диода появится новая переменная, составляющая с разностной (промежуточной) частотой f_пр= 1800 – 1300 = 500 кгц. Выделить эту составляющую можно с помощью обычного колебательного контура L_прC_пр, настроенного на частоту 500 кгц.

Появление сигнала промежуточной частоты можно упрощенно объяснить с помощью графиков (рис. 122, 123).

Рис. 122. Если подключить к какой-либо цепи два генератора с двумя различными частотами f₁ и f₂, то из общего тока можно будет выделить только две составляющие I₁ и I₂ с частотами f₁ и f₂.

Рис. 123. Однако, если в цепь включить нелинейный элемент, например полупроводниковый диод или электронную лампу, то произойдет преобразование частоты (своего рода нелинейное искажение), кроме I₁ и I₂ в цепи появятся новые составляющие и в том числе составляющая I_пр с разностной (промежуточной) частотой f_пр, которую можно выделить с помощью контура.