КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

«А»: В чем особенность работы гетеродинного приемника?

«С»: В том, что на детектор воздействуют ДВА сигнала. Входной — от антенны W_A и гетеродинный — который генерируется местным генератором G.

Так вот, если частота гетеродина ненамного (400—1000 Гц) отличается от частоты передатчика, то на выходе детектора появляется напряжение «биений» с разностной звуковой частотой.

«А»: И все же, дорогой Спец, я не совсем ясно себе представляю, что дает введение в схему детекторного приемника еще и гетеродина?

«С»: Ты знаешь, что чувствительность детекторного приемника оказывается слишком низкой! Даже подключение на выходе детектора УНЧ не спасает положения. Поскольку для того, чтобы детектор «заработал», необходимо, чтобы амплитуда сигнала на его входе достигала нескольких милливольт. А еще лучше — нескольких десятков милливольт!

Иное дело — гетеродинный приемник! Математический анализ показывает, что полезное, напряжение на выходе детектора является СУММОЙ продетектированного сигнала и продетектированного напряжения гетеродина!

А кроме того, в эту сумму входят еще БИЕНИЯ между колебаниями сигнала и гетеродина. Но добавление гетеродинного напряжения к сигналу на обычном детекторе не избавляет от прямого ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ПОМЕХ!

«А»: То есть влиянию помех гетеродинный приемник (ГП) подвержен значительно?

«С»: Во всяком случае, в представленном выше виде!..

Поэтому ГП, автодины, синхродины и прочая техника 20-х годов ушла в прошлое безвозвратно!

«Н»: А что такое АВТОДИНЫ?

«С»: Это устройства, применяющиеся для автодинного приема. Сущность его в том, что он является ПОЧТИ генератором Мейснера. Если в схему этого генератора добавить цепь индуктивной связи с антенной и телефон, шунтированный конденсатором в анодной цепи лампы, то мы и получим схему автодинного приемника! В контуре существуют два колебания сразу. Собственное и принимаемое. Их частоты сдвинуты нате же 400 — 1000 Гц.

Вырабатывается сигнал биений. Он проявляется в виде свиста, тон которого меняется. Автодинные приемники являлись почти идеальными для приема телеграфных сигналов.

«А»: Я краем уха слышал, что имеются приемники, использующие какую-то технику ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ?

«С»: Мы обязательно будем говорить о принципах этой техники, но позднее!

А сейчас, мои дорогие друзья, хочу заметить, что среди большого количества самых разнообразных разновидностей приемной техники (а мы упомянули далеко не о всех) особое место занимает выдающееся изобретение электроники 20 века — СУПЕРГЕТЕРОДИН!

Глава 6. Что такое «супергетеродин»?

«Спец»: Первый супергетеродинный приемник капитан корпуса связи армии США Эдвин Говард Армстронг, служивший в то время во Франции, (а это было время Первой Мировой войны) собрал на территории Европы. Он подал заявку на патент в США из Парижа 30 декабря 1918 года, а получил патент 3 июля 1920 г. Супергетеродин — это величайшее достижение не только Армстронга, но всей электронной техники вообще!

«А»: Что, неужели за 80 лет не появилось никакой более удачной идеи?

«С»: Представь себе — нет! Хотя вариаций на тему супергетеродинного принципа имеется великое множество!

Первоначально Армстронг разработал супергетеродин с целью изыскать способ усиления сигнала на тех частотах, которые были недоступны для электронных ламп того времени. Именно с появлением супергетеродинной схемы, радиотехника стала бурно развиваться!

«Н»: Уважаемый Спец! Но что же представлял из себя супергетеродин Армстронга? И в чем заключается его феноменальный секрет?

«С»: Вот структурная схема супергетеродина (рис. 6.1).

Принцип супергетеродинного приема состоит в том, что принятые колебания преобразуются по частоте в некоторую ПРОМЕЖУТОЧНУЮ частоту. Вот на ней и происходит основное усиление сигнала! А поскольку промежуточная частота — фиксирована, в УПЧ можно задействовать значительное число контуров, обеспечивающих необходимую избирательность!

«Н»: Но ведь ранее мы знакомились с замечательными свойствами колебательного контура! Разве с его помощью нельзя добиться необходимой избирательности? Зачем для этого нужна целая система контуров?

«С»: Дорогой Аматор! Что слышу я из уст нашего друга? Вы разве не касались вопроса АЧХ связанных контуров? Или того, какова может быть предельная избирательность?

«Н»: Это я виноват! Слишком торопил Аматора согласиться на мое участие в вашей с ним беседе!..

«С»: Не беда! Однако, поскольку супергетеродин — это очень серьезно и никаких «галопом по европам» здесь не будет, я попрошу нашего уважаемого Аматора прямо сейчас продолжить тему о колебательных контурах и избирательности!

«А»: С удовольствием! Для чего предлагаю вернуться еще раз к АЧХ колебательного контура. Но сейчас в наши рассуждения мы добавим немного конкретики (см. рис. 6.2).

Так все СЕМЬ представленных частот f₁—f₆, а также f₀, разделены частотным промежутком, или интервалом, равным 10 кГц. Представим, что резонансная частота, на которую настроен входной контур, совпадает с f₀. И, кроме того, что прием ведется в диапазоне КВ. Для удобства рассуждений принимаем f₀ = 10 МГц! То есть длина волны составляет 30 метров! Кроме того принимаем, что добротность контура Q = 100.

«С»: Должен заметить, что это весьма неплохой контур!

«А»: Согласен! Теперь подсчитаем, чему равна полоса пропускания нашего контура и увековечим ее очертания на представленном выше рисунке.

Q = f₀/Δf;

Δf = f_o/Q = 10⁷/10² = 10⁵ Гц!

То есть полоса нашего контура равна 100 кГц! И это по уровню 0,707!..

«Н»: Как же так!? Ведь из этого следует, что наш контур не обладает, практически, НИКАКОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ!

«А»: Совершенно верно, Незнайкин! Приведенный пример ясно показывает, что даже на частоте 10 МГц, контур уже не обладает ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ ПО СОСЕДНЕМУ КАНАЛУ! (Это узаконенный технический термин, который показывает — во сколько раз ослабляется селекторной цепью сигнал частоты, отстоящей от f₀ на 10 кГц, если входные величины их сигналов — равны!)

«Н»: Но может стоит просто взять Q = 1000?

«А»: Ты воображаешь, что это так просто сделать? В какой-то степени дело можно улучшить, если резко увеличить размеры катушки. Намотать ее толстым проводом, лучше посеребреным, на очень качественном диэлектрическом каркасе. Но и в этом случае, для реального контура получить Q больше 250 вряд ли удастся! А поскольку, как ты еще убедишься дальше, катушек таких в серьезном приемнике достаточно много, то габариты его могут стать вовсе неприемлемыми!

«С»: А кроме всего прочего, даже это не спасает положения! При Q = 250, полоса пропускания находится на уровне 40 кГц!

«А»: Легко видеть, что в полосе приема этого контура (Q = 250) будет прослушиваться ПЯТЬ каналов одновременно!

«Н»: Но ведь подобный преселектор — это ВСЕ, чем располагает «прямичок» для отстройки от мешающих станций!

«А»: Не совсем так… Мы ведь еще не рассматривали системы СВЯЗАННЫХ КОНТУРОВ. Их еще называют ПОЛОСОВЫМИ ФИЛЬТРАМИ. Простейшие полосовые фильтры состоят из двух связанных между собой высокодобротных контуров, настроенных на несущую частоту. Изменяя связь между ними, можно значительно улучшить форму АЧХ, приблизив ее к идеальной, прямоугольной.