Дальше: Непереводимое слово «супергетеродин»

В поисках симметрии

А что если попробовать составить схему приемника, симметричную относительно детектора? С одной стороны детекторного каскада у нас уже есть двухламповый усилитель низкой частоты, а теперь поставим такой же двухламповый усилитель и перед детектором, чтобы он усиливал высокочастотный сигнал, поступающий с входного контура. Одна из возможных схем такого усилителя приведена на рис. 55, а. Она очень похожа на схему низкочастотного усилителя (рис. 49, б), хотя и имеет некоторые особенности.

Во-первых, обратите внимание, как отличаются величины самих элементов схемы — конденсаторов и сопротивлений. Это связано прежде всего с тем, что на высоких частотах емкостное сопротивление конденсатора несравненно меньше, чем на низких. Поэтому, например, переходный конденсатор С₄ может иметь очень маленькую емкость, в сотни раз меньше, чем в усилителе НЧ — на высоких частотах, и небольшой емкости достаточно для того, чтобы легко пропустить сигнал с одного каскада на другой. По той же причине стали значительно меньше и емкости развязывающих фильтров в цепях катода и экранных сеток.

Два слова об анодных нагрузках. Во втором каскаде вместо сопротивления в анодную цепь включен высокочастотный дроссель Др₁. Он справляется с обязанностями нагрузки не хуже, а, пожалуй, даже лучше, чем сопротивление. Под действием анодного тока на индуктивном сопротивлении дросселя появляется усиленное напряжение, причем величину индуктивного сопротивления мы всегда можем сделать достаточно большой, увеличив число витков дросселя или вставив в него стальной сердечник. В то же время дроссель почти не оказывает сопротивления постоянному току и поэтому не снижает постоянного напряжения на аноде лампы. В первом каскаде на месте анодной нагрузки мы видим привычное сопротивление, однако величина его по целому ряду причин намного меньше, чем в усилителе НЧ. В результате и усиление каскада с такой нагрузкой оказывается сравнительно небольшим.

Когда высокочастотный тракт приемника представлялся нам в виде загадочного «черного ящика», мы не задумывались над тем, каким образом напряжение высокой частоты подается на детектор. Сейчас этот вопрос уже нельзя обходить.

В зависимости от схемы усилительного каскада связь с детектором может осуществляться двумя различными способами, и в соответствии с этим существуют две схемы детекторов — параллельная и последовательная. В первой (рис. 55, а) детектор и его нагрузка соединены параллельно, а высокочастотный сигнал подается прямо с анода усилителя через разделительный конденсатор. В последовательной схеме (рис. 55, б, в) детектор, нагрузка и источник сигнала соединены последовательно. Источником сигнала, как правило, является катушка связи, проще говоря, вторичная обмотка высокочастотного трансформатора, включенного в анодную цепь усилителя ВЧ.

Рис. 55

Встречаются две практически одинаковые последовательные схемы, в одной из которых заземлен диод, в другой — один из выводов катушки связи.

Приведенная схема усилителя высокой частоты встречается очень и очень редко, а в радиовещательных приемниках она вообще никогда не применяется. В таком усилителе, построенном по образцу низкочастотного, можно решить только одну из стоящих перед нами задач — усилить сигнал до детектора.

Но в высокочастотном тракте предстоит провести еще одну, не менее важную операцию — ослабить сигналы мешающих станций и выделить только один нужный нам сигнал. В какой-то степени это делает входной контур, но только в какой-то степени. Другое дело, если между антенной и детектором будет несколько контуров, ну, скажем, три. Один из них ослабит сигнал соседней станции в 5 раз, второй — в 5 раз, третий — в 5 раз, и в итоге получится, что с помощью трех контуров сигнал мешающей станции ослаблен в 125 раз! Одним словом, чем больше контуров будет в высокочастотном тракте, тем лучше избирательность приемника.

Колебательный контур можно включать на различных участках высокочастотного усилительного тракта и при этом так же, как и во входной цепи, контур будет верно нести свою службу, выделять из обшей массы сигналы той частоты, на которую он настроен. Контур может занять место сопротивления утечки (рис. 56, а), и это уже будет избирательная утечка, повышающая напряжение на резонансной частоте.

Можно включить контур и в качестве анодной нагрузки (рис. 56, б), и опять-таки это будет избирательная нагрузка, так как сопротивление параллельного контура на резонансной частоте возрастает, а вместе с ним возрастает и усиление каскада. Можно, наконец, просто собрать несколько контуров, связать их с помощью конденсаторов или катушек связи и включить между усилительными каскадами этот многоконтурный фильтр с очень высокой избирательностью. Наиболее широкое распространение получили двухконтурные фильтры с индуктивной или емкостной связью между контурами (рис. 56, в).

Рис. 56

«Симметричный» приемник, где до детектора работает примерно такой же усилитель, что и после детектора, называется приемником прямого усиления. В высокочастотном тракте такого приемника имеется несколько, обычно два, а иногда и три, колебательных контура, включенных в анодные или сеточные цепи усилительных ламп. Лет тридцать тому назад приемник прямого усиления применялся очень широко, и различные его типы выпускались в широкую продажу. В дальнейшем этот приемник был полностью вытеснен более совершенным — супергетеродином, однако попытки возродить массовый приемник прямого усиления предпринимались много раз, в том числе и в самое последнее время. Все они заканчивались безуспешно. Для того чтобы понять, почему в многолетнем споре победу все-таки одержал супергетеродин, давайте попытаемся представить себе, как в сказочной стране Электронии проходил бы судебный процесс, на котором решался бы спор между супергетеродином и приемником прямого усиления.

Речь Ответственного Представителя супергетеродина на этом процессе, по-видимому, прозвучала бы так:

«Уважаемый председатель суда, уважаемые присяжные заседатели! В своем исковом заявлении приемник прямого усиления, известный больше по кличке «прямик», просит выпустить его массовым тиражом и широко распространить среди радиослушателей. При этом вышеназванный «прямик» ссылается на то, что он якобы может делать все, что требуется от радиоприемника, — умеет усиливать сигнал, ослаблять мешающие станции, воспроизводить грамзаписи, питаться от сети переменного тока. Что касается двух последних аргументов истца, то я уверен, что суд оставит их без внимания. Воспроизводить грамзаписи в наше время умеют многие — телевизоры, звуковые установки и целый ряд специальных, например медицинских, приборов. Но было бы смешно, если бы кто-нибудь из этих уважаемых граждан Электронии потребовал для себя дополнительного звания «радиовещательный приемник». Совершенно смехотворно выглядит ссылка на питание от сети. С такими же претензиями в суд могли бы обратиться электробритвы, стиральные машины и прочие источники помех (здесь Ответственный Представитель, мягко говоря, немножко перегнул палку — все электрические приборы, которые могут создавать помехи, снабжены помехозащитными фильтрами).

Теперь разрешите перейти к главным аргументам истца — к его избирательности и чувствительности. Хорошо известно, что высокую избирательность может обеспечить большое число контуров. Может ли себе позволить такую роскошь наш истец? Нет, нет и еще раз нет! Взгляните на схему высокочастотных усилительных каскадов этого «прямика» (здесь оратор предъявляет председателю копию рисунка 56). Каждый контур усилителя ВЧ нужно настраивать на принимаемую станцию, а значит, в каждом контуре должен быть конденсатор переменной емкости, комплект катушек и секция переключателя диапазонов. Вы себе представляете, каким громоздким станет «прямик», если применить в нем 4–5 настраивающих контуров? Я уже не говорю про усилитель ВЧ, в котором должно быть 8—10 контуров, что, кстати говоря, для супергетеродина не представляет никакой трудности.

Когда «прямик» хвастается свой избирательностью, он почему-то приводит данные, относящиеся к длинноволновому диапазону, и совершенно замалчивает свои возможности в диапазоне коротких волн. Это явная попытка ввести в заблуждение суд, попытка, которая сама по себе заслуживает наказания.

* * *

ЗЕЛЕНЫЕ ГЛАЗА

В работающем приемнике лампа 6Е5С (или 6Е1П) очень напоминает мигающий зеленый глаз. Поэтому ее часто так и называют глазком или даже магическим глазком. Настоящее имя лампы — оптический индикатор настройки. Она состоит из двух частей — вспомогательного триода и электронно-лучевого индикатора, дальнего родственника телевизионной трубки.

На экран индикатора подается плюс анодного напряжения, и к нему из катода летят электроны, так же, как они направлялись бы к обычному аноду. Под действием электронной бомбардировки экран светится ярким зеленым светом. В одном месте на пути электронов стоит так называемый «нож» — тонкая металлическая пластинка, соединенная внутри баллона с анодом триодной части. Если на «ноже» такое же напряжение, как на экране, то электроны равномерно бомбардируют весь экран. Если несколько понизить напряжение на «ноже» (или иначе создать на нем минус относительно экрана), то он будет отталкивать электроны, и на экране появится теневой сектор.

«Плюс» на анод триодной части, а следовательно, и на «нож>, подается через довольно большое сопротивление нагрузки R₁. К сетке триода минусом подводится постоянное напряжение, которое сигнал создает на нагрузке детектора Когда сигнала нет или когда он очень слаб, анодный ток триода составляет несколько десятков мка и создает на сопротивлении R₁ падение напряжения в несколько десятков вольт. Естественно, что при этом напряжение на аноде, а значит и на «ноже», сравнительно невелико и теневой сектор имеет значительные размеры. Если сигнал усиливается, то на сетке триода растет минус, анодный ток триода падает и теневой сектор суживается. Таким образом, по ширине теневого сектора можно судить о величине напряжения на нагрузке детектора, а значит, и о точности настройки на принимаемую станцию.

Пользуясь приведенной схемой, легко подключить оптический индикатор к любому приемнику. Прямо на ламповой панельке индикатора устанавливается сопротивление нагрузки R₁ а также фильтр R₂C₁, который защищает цепь сетки от напряжения низкой частоты, действующего на нагрузке детектора.

Помимо своих основных обязанностей оптический индикатор выполняет «по совместительству» еще кое-какую работу. Им очень удобно пользоваться при настройке колебательных контуров, и, кроме того, заглянув в «магический глаз», можно быстро обнаружить некоторые неисправности приемника. Если экран не светится, то в большинстве случаев это означает, что на него не подается анодное напряжение и, по-видимому, неисправен анодный выпрямитель. Если «глазок» светится и не «мигает», то можно ожидать какой-либо неисправности в ВЧ-тракте, из-за которой на детектор не поступает высокочастотный сигнал. Полностью закрытый теневой сектор, как правило, признак самовозбуждения в ВЧ-тракте, а недостаточное сужение этого сектора говорит о слабом усилении до детектора. Одним словом, выражение «глаза — зеркало души» можно в какой-то мере отнести к зеленому глазку радиоприемника.

* * *

Известно, что добротность контура, а значит его избирательность, зависит не только от потерь, но также и от соотношения между индуктивностью и емкостью. Чем больше индуктивность и чем меньше емкость контура, тем выше его добротность. Это одна из причин недопустимо низкой избирательности истца на средних и особенно на коротких волнах, где индуктивность контурных катушек сравнительно невелика.

Вторая причина оказывается еще опаснее. Она неопровержимо показывает всю беспочвенность и, я позволю себе сказать, безнадежность претензий истца. В своем заявлении он утверждает, что может во много раз ослабить соседнюю станцию, отстоящую на 10 килогерц от принимаемой. Но почему же, позвольте спросить, и в этом случае приводятся данные только для длинноволновых станций? А дело опять-таки в том, что это выгодно истцу. Для длинноволнового контура изменение частоты на 10 килогерц это весьма большое изменение, во всяком случае что-то около 4–6 % от самой резонансной частоты. А вот на коротких волнах, где мы имеем дело с мегагерцами, изменение частоты на 10 килогерц контур может вообще не заметить, так как эта цифра соответствует лишь сотым и в лучшем случае десятым долям процента. Таким образом, даже при большом числе контуров и при их высокой добротности приемник прямого усиления не в состоянии обеспечить удовлетворительную избирательность на коротких волнах.

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.

Назад: Электроника и граммофон

Дальше: Непереводимое слово «супергетеродин»