Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Как мы уже отмечали (лист 89), общая емкость двух конденсаторов, соединенных последовательно, меньше емкости любого из них и близка по величине к наименьшей из емкостей. Для длинноволнового диапазона емкость конденсатора С_соп обычно составляет 150–200 пф, для средневолнового 400–500 пф и для коротковолнового 4000–5000 пф (лист 180). На минимальную емкость контура гетеродина сопрягающие конденсаторы практически не влияют, поскольку минимальная емкость конденсатора настройки во много раз меньше емкости любого из сопрягающих конденсаторов. Что же касается максимальной емкости контура, то на длинных волнах она будет примерно равна 130–150 пф, на средних 250–300 пф и на коротких 400–450 пф.

Благодаря тому что максимальная емкость контура гетеродина оказывается меньше максимальной емкости входного контура (ведь во входной контур мы не включаем сопрягающие конденсаторы), разница между частотами f_к__вх и f_Г на всех участках каждого из диапазонов сохраняется равной f_пр (приблизительно).

Высокочастотное напряжение с сетки (или с анода) гетеродина подается на преобразователь частоты. В качестве преобразователя частоты может быть использован любой нелинейный элемент, в том числе электронная лампа. Наиболее широко в преобразовательном каскаде используются специальные лампы — гептоды (рис. 71), в которых имеются две управляющие сетки. На одну из этих сеток подается из входной цепи сигнал принимаемой станции U_c, на вторую — переменное напряжение гетеродина U_Г. Оба эти напряжения управляют анодным током, и поэтому переменная составляющая анодного тока фактически представляет собой сумму двух переменных составляющих с частотами f_с и f_Г. Режим лампы подбирается таким образом, чтобы форма кривой анодного тока несколько искажалась (в усилителе мы боремся с нелинейными искажениями, здесь они нам необходимы). При этом в анодном токе появляется составляющая с разностной (промежуточной) частотой, которая и выделяется контуром L'_прС'_пр включенным в анодную цепь лампы (лист 164).

Рядом с катушкой L'_пр расположена катушка второго контура, настроенного на промежуточную частоту (L"_прС"_пр) и включенного в сеточную цепь лампы усилителя ПЧ.

Благодаря усилительным свойствам преобразовательной лампы на ее выходе напряжение U_пр оказывается в десять — тридцать раз больше, чем напряжение сигнала U_c, поступающего из входной цепи приемника. Таким образом, преобразовательный каскад, помимо выполнения своей основной задачи, еще и усиливает сигнал.

В настоящее время преобразователь частоты и гетеродин, как правило, выполняются на одной комбинированной лампе 6И1П, в которую входит триод (используется в гетеродине) и гептод (используется в самом преобразователе).

Усилитель промежуточной частоты супергетеродинного приемника принципиально ничем не отличается от усилителя высокой частоты приемника прямого усиления с фиксированной настройкой (листы 169, 155). В анодную цепь лампы усилителя ПЧ включен контур L'''_прС'''_пр, настроенный на промежуточную частоту. С этим контуром индуктивно связан следующий контур ПЧ — L""_прС'""_пр, с которого усиленное напряжение промежуточной частоты подается на детектор.

Применяемые в усилителе ПЧ два контура, настроенные на промежуточную частоту и связанные между собой индуктивно (а иногда и через конденсатор), получили название двухконтурного полосового фильтра (лист 172). Радиолюбители иногда называют такие контуры трансформатором промежуточной частоты. Включение в анодную цепь преобразователя частоты и усилителя ПЧ двухконтурных фильтров вместо одиночных колебательных контуров резко улучшает избирательность приемника по соседнему каналу.

< image l:href="#"/>

В радиовещательных приемниках высокого класса, а также в некоторых приемниках специального назначения усилитель промежуточной частоты может содержать два-три и более усилительных каскадов с многоконтурными фильтрами.

Детектор, усилитель низкой частоты и блок питания супергетеродина совершенно аналогичны соответствующим узлам приемника прямого усиления. Следует заметить, что в супергетеродинах почти всегда применяется диодный детектор, так как нелинейные искажения, возникающие в нем, намного меньше нелинейных искажений сеточного детектора. Что же касается дополнительного усиления, которое дает сеточный детектор, то в супергетеродине это усиление оказывается излишним хотя бы потому, что сигнал принимаемой станции достаточно (примерно в 10 тысяч — 50 тысяч раз) усиливается до детектора.

Иногда, стремясь простейшим путем повысить чувствительность и избирательность супергетеродина, радиолюбители используют в нем положительную обратную связь в усилителе ПЧ или сеточном детекторе, мирясь с возникающими дополнительными искажениями (чертеж 25). Достоинством такого усилителя ПЧ и регенеративного детектора, применяемого в супергетеродине, является то, что эти элементы всегда работают на одной (промежуточной) частоте, и поэтому при перестройке приемника с одной станции на другую обратную связь можно не изменять.

Благодаря высокой чувствительности супергетеродин принимает большое количество радиостанций. При приеме «сильных» станций после детектирования может получиться очень большое напряжение (5—15 в). Для того чтобы при этом не возникали большие нелинейные искажения (например, из-за перегрузки громкоговорителя), приходится выводить регулятор громкости и тем самым уменьшать низкочастотное напряжение, которое подается на вход усилителя НЧ. При приеме «слабых» станций, наоборот, почти полностью вводят регулятор громкости, добиваясь нормального звучания передачи. Для того чтобы не приходилось слишком часто пользоваться регулятором громкости (это особенно неудобно при настройке приемника, когда «сильные» и «слабые» станции непрерывно сменяют друг друга), в супергетеродинном приемнике применяют систему автоматической регулировки усиления — АРУ, которая автоматически уменьшает усиление приемника при приеме «сильных» станций. Благодаря этому при изменении сигнала, поступающего на вход приемника, громкость передачи меняется незначительно.

Работа АРУ основана на использовании в преобразователе частоты и усилителе ПЧ ламп с переменной крутизной (варимю) — пентодов с удлиненной характеристикой. Именно они, в отличие от всех прочих пентодов, обозначаются буквой «К». Усиление таких ламп очень сильно зависит от напряжения отрицательного смещения на управляющей сетке: чем больше отрицательное смещение, тем слабее усиливает лампа (рис. 137).

Рис. 137. В лампе с переменной крутизной усиление зависит от величины отрицательного смешения: чем больше смещение, тем меньше крутизна лампы, тем слабее она усиливает сигнал.

Управляющая сетка лампы с переменной крутизной представляет собой спираль с постепенно меняющимся шагом. Уже при небольшом отрицательном напряжении смещения наиболее густая часть сетки перестает пропускать электроны от катода к аноду, а это равносильно уменьшению размеров управляющей сетки и поверхности катода, излучающей электроны. Чем больше отрицательное смещение, тем меньше реально работающая часть управляющей сетки, тем хуже эта сетка управляет анодным током лампы, тем, следовательно, меньше усиление каскада.

Для осуществления автоматической регулировки усиления на сетки ламп преобразователя и усилителя ПЧ в качестве отрицательного смещения подается выпрямленное напряжение U_АРУ, образующееся на нагрузке детектора R_Н-Д + R_Ф-Д (рис. 138, лист 170).

Рис. 138. Используя в качестве смещения постоянное напряжение на нагрузке детектора, можно осуществить автоматическую регулировку усиления — АРУ.