Ваш радиоприемник

Заканчивая, я хочу предупредить маневры истца и его адвокатов, которые, по-видимому, попытаются искать компромиссных решений, а именно будут настаивать, чтобы «прямику» разрешили работать только на средних и длинных волнах. Должен предупредить, что те недостатки, о которых я говорил и которые сильнее всего проявляются на коротковолновом диапазоне, еще достаточно заметны и на средних волнах, а поэтому претензии «прямика» и его попытки должны быть полностью отклонены.

Ко всему этому необходимо добавить большие трудности, возникающие при перестройке всех контуров. Это влечет за собой резкое изменение добротности в пределах диапазона, а особенно при переходе с диапазона на диапазон, а значит изменение избирательности и чувствительности приемника прямого усиления. Кстати говоря, истец ничего вразумительного не пишет о своей чувствительности, а ведь она, особенно на коротких волнах, не выдерживает никакой критики».

Затем слово получает адвокат приемника прямого усиления. Он, по-видимому, сказал бы следующее:

«Уважаемый председатель суда, уважаемые заседатели и не менее уважаемый Ответственный Представитель. Все недостатки моего подопечного сформулированы верно, хотя предыдущий оратор кое-где не удержался от того, чтобы сгустить краски. Но почему, позволено мне будет спросить, речь шла только о недостатках? А если уважаемому обвинителю захотелось привлечь внимание суда только к негативной стороне проблемы, то почему он говорил только о недостатках приемника, который я имею честь представлять? Наш главный конкурент, супергетеродинный приемник, которого в Электронии, да и не только здесь, больше знают по кличке «супер», тоже далеко «не без греха». Речь моего коллеги вынуждает меня рассказать суду о серьезных недостатках «супера», с тем чтобы по мере своих сил содействовать правосудию…»

Здесь мы на некоторое время прервем «не менее уважаемого адвоката», поскольку прежде чем говорить о недостатках, необходимо хотя бы в общих чертах познакомиться с супергетеродином, с принципом его работы и особенностями схемы.

Непереводимое слово «супергетеродин»

Для того чтобы перевести слово «супергетеродин» на русский язык, нужно совершить небольшую экскурсию в историю радиотехники. Первые ламповые приемники строились только по схеме прямого усиления. Затем с модернизацией этой схемы появился принципиально новый метод приема радиотелеграфных сигналов — метод гетеродинного приема. Такое название он получил потому, что в приемнике использовался гетеродин — собственный вспомогательный генератор токов высокой частоты, проще говоря, собственный передатчик небольшой мощности (тысячные доли ватта). В 1918 году на основе того же метода был создан принципиально новый приемник, который и был назван супергетеродином, то есть сверхгетеродин. Это, по-видимому, должно было означать, что новый приемник намного лучше гетеродинного.

Главную особенность супергетеродина можно определить так: какую бы станцию ни принимал этот замечательный приемник, он всегда усиливает и детектирует сигнал только одной частоты. Конечно, это звучит странно, так как частоты у всех станций разные. Как же можно принимать сигналы разных частот и в то же время усиливать сигналы только одной частоты? Неужели все переменные токи, которые наводятся в антенне приемника, «стригут под одну гребенку» по стандартному образцу и у всех у них частота становится одинаковой?

Да, именно так. Теперь вас, наверное, интересует, что дает такая стандартизация и как она практически осуществляется.

Прежде чем говорить об этом, нам придется сделать три шага назад, вспомнить три важных положения, о которых уже шла речь раньше.

Первое. Еще в начале книги упоминалось, что ток сложной формы можно представить в виде суммы гармонических (синусоидальных) составляющих определенных частот. Теперь мы знаем, что в случае необходимости можно выделить ту или иную составляющую с помощью колебательного контура.

Второе. Когда шла речь о модуляции, было отмечено, что наряду с основной, несущей частотой передатчик излучает еще и две боковые — верхнюю и нижнюю (рис. 29). Так, например, если несущая частота 200 кгц модулируется низкой частотой 10 кгц, то неизбежным и, кстати говоря, главным продуктом модуляции будут суммарная (верхняя) частота 210 кгц и разностная (нижняя) 190 кгц. Это не просто теоретический прием — с помощью колебательных контуров из модулированного сигнала можно выделить все три высокочастотные составляющие — 190, 200 и 210 кгц.

Третье. Мы уже говорили, что новые составляющие в каком-либо сигнале появляются лишь в том случае, когда этот сигнал подвергается нелинейным искажениям, когда определенным образом меняется форма его кривой. Если высокую и низкую частоту из предыдущего примера мы пропустим через обычное сопротивление, то никаких новых составляющих, никаких боковых частот не получим. На выходе сопротивления будет то же самое, что и на входе, те же 200 и те же 10 кгц.

Другое дело, если вместо сопротивления поставить «нелинейный элемент», например, полупроводниковый диод или лампу, способную изменять форму сигнала. Только в этом случае, подвергаясь одновременному «искажению», оба сигнала помимо обычных гармоник совместными усилиями создадут две новые гибридные составляющие с суммарной и разностной частотой. Процесс этот идет независимо от соотношения основных частот — если вместо 10 кгц мы возьмем 150, то получим суммарную частоту 350 кгц и разностную 50 кгц.

После этих небольших отступлений переходим к принципу супергетеродинного приема. На рис. 57 вы видите предельно упрощенную схему, поясняющую главную идею работы супера.

Рис. 57

Лампа Л₁ это гептод (рис. 40, г), из всех сеток которого для простоты показаны только две управляющие. На первую подается сигнал, точнее огромное количество сигналов из антенны, ко второй подводится переменное высокочастотное напряжение от вспомогательного генератора — гетеродина, с которым мы скоро познакомимся подробно. Предварительно заметим, что частоту гетеродина можно плавно изменять в широких пределах. Показанный на упрощенной схеме каскад называется преобразователем частоты.

Режим лампы Л₁ специально подобран так, что она создает некоторые нелинейные искажения и в результате в анодном токе появляются составляющие, которых не было ни на одном из двух входов лампы. Среди новых составляющих будет целая серия гибридов — суммарных и разностных частот «гетеродинной породы». Гетеродин создаст такие «гибриды» для каждой станции, сигнал которой попадет на сетку лампы. На рисунке приведена таблица, где можно найти несколько числовых примеров, показывающих, чему будут равны суммарные и разностные частоты для разных станций. В первом примере частота гетеродина меньше, а во втором больше частоты принимаемого сигнала, однако суть дела от этого не меняется.

Интересны четыре последних примера, но прежде чем комментировать их, еще несколько слов о самой схеме. В анодную цепь преобразователя включен двухконтурный филыр L₁C₂, L₂C₃. Так же, как и в любом другом резонансном усилителе (рис. 56), этот фильтр выделит из всех составляющих анодного тока только ту, на частоту которой он настроен. Так, если контуры настроены на 100 кгц, то из всех составляющих, которые появятся при частоте гетеродина 500 кгц, в анодной цепи выделится только разностная частота, соответствующая принимаемому сигналу 400 кгц. Если изменить частоту гетеродина и сделать ее равной 510 кгц, то на смену этому сигналу уже придет другой — с частотой 410 кгц, так как теперь именно он совместно с гетеродином создаст разностную частоту 100 кгц, на которую настроен анодный двухконтурный фильтр. Одним словом, изменяя частоту гетеродина, можно будет выделить разностную частоту 100 кгц, полученную от любого сигнала действующего в антенне приемника.

Дети всегда чем-то похожи на родителей. Разностная частота, которую выделит анодный контур, оказывается промодулированной точно так же, как и участвовавший в ее создании сигнал принимаемой станции. Это значит, что если с двухконтурного фильтра высокочастотное напряжение разностной частоты мы подведем к детектору, то получим такой же низкочастотный ток, какой получили бы при детектировании основного сигнала.

На пути от преобразователя к детектору можно усилить сигнал разностной (обычно ее называют промежуточной) частоты и с помощью колебательных контуров тщательно отделить его от других составляющих.