Как работает радиопередатчик. Уход за приемником

05.05.2019

Радио (в переводе с лат. «radio» означает «излучаю», «испускаю лучи») - это вид беспроводного соединения, который предназначен для передачи и приема информации. При этом сигнал свободно распределяется в пространстве с помощью электромагнитных волн, которые еще называют «радиоволнами».

Как работает радио?

Принцип работы состоит в следующем: для того, чтобы информация была передана, сторона-отправитель моделирует необходимый сигнал, который характеризуется определенной амплитудой и частотой. На следующем этапе, сигнал формирует несущее (высокочастотное) колебание. После чего происходит излучение преобразованного сигнала в пространство с помощью антенны. В то время как приёмная сторона производит обратные действия: антенна улавливает модулированный сигнал и преобразовывает его с помощью фильтра низких частот (ФНЧ). Данное действие производится для того, чтобы избавиться от несущей (высокочастотной составляющей). Таким образом, приемная сторона извлекает из полученного высокочастотного колебания полезный сигнал. Однако, в некоторых случаях, из-за помех и наводок может происходить искажение передачи, вследствие чего полученный сигнал будет отличаться от переданного.

Виды радиоволн и частотные диапазоны

Международным союзом связи была принята следующая классификация частотных диапазонов:
1. Мириаметровые волны (очень низкие частоты) - 3-30 кГц, длина волны - 10-100 км;
2. Километровые волны (низкие частоты) - 3-300 кГц; длина волны - 1-10 км;
3. Гектометровые волны (средние частоты) - 0,3-3 МГц, длина волны - 0,1-1 км;
4. Декаметровые волны (высокие частоты) - 3-30 МГц, длина волны - 10-100 м;
5. Метровые волны (очень высокие частоты) - 30-300 МГц, длина волны - 1-10 м;
6. Дециметровые волны (ультравысокие частоты) - 0,3-3 ГГц, длина волны - 10-100 см;
7. Сантиметровые волны (сверхвысокие частоты) - 3-30 ГГц, длина волны - 1-10 см;
8. Миллиметровые волны (крайне высокие частоты) - 30-300 ГГц, длина волны - 0,1-1 см.
В сфере радиовещания и используют только несколько типов радиоволн: сверхдлинные (мириаметровые), длинные (километровые), средние (гектометровые), короткие (декаметровые) и ультракороткие (высокочастотные).

Законы распространения радиоволн

В зависимости от излучаемых источником частот, каждый тип радиоволн имеет свои особенности и законы распределения в пространстве.

Для длинных волн характерна повышенная степень поглощения ионосферой. Особую роль играют приземные радиоволны, которые распространяются, «окутывая» землю. Если говорить о мощности сигнала, то при отдалении от источника передачи, он уменьшается стремительными темпами.

Средние волны наиболее уловимы для ионосферы днем, причем радиус действия в это время суток определяется приземной волной. Вечером ситуация кардинально меняется: средние радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, а район распространения определяется отраженной волной.

Так как способ распространения коротких волн - это отражение ионосферой, то вокруг передатчика сигнала образуется зона радиомолчания (в ней прием сигнала практически невозможен). Причем, в дневное время лучше распространяются короткие волны, а в ночное - более длинные. При условии уменьшения мощности радиопередатчика, радиоволны этого типа могут распространяться на значительные расстояния.
Высокочастотные (ультракороткие) волны не отражаются ионосферой и распространяются, как правило, прямолинейно. Однако, в некоторых условиях, а именно из-за отличия плотностей в разных слоях атмосферы, радиоволны способны «огибать» земной шар. Для данного типа волн характерна высокая проникающая способность.

Особенностью высоких частот (ВЧ) является их распространение в рамках прямой видимости. Такие волны используются для беспроводной передачи данных (WiFi) и мобильной связи. Крайне высокие частоты (КВЧ), подобно высоким частотам, не огибают преград и используются в технологиях спутниковой связи. Гипервысокие частоты имеют свойство отражения (подобно световым лучам), радиус действия определяется пределами видимости. Использование подобных электромагнитных волн крайне ограничено.

Человечеству известны следующие условия распределения радиоволн. Сигнал может распространяться в атмосфере и пустоте, в то время как через воду и твердые предметы он проникнуть не может. Однако, вот что парадоксально. Благодаря таким явлениям как дифракция волн и преломление, связь между точками, находящимися вне прямой видимости, все-таки возможна.

Волна, исходящая от источника передачи, может следовать сразу несколькими путями. Такое явление называется многолучевостью. По причине изменения параметров среды происходит перемена уровня принимаемого сигнала относительно времени. Его замирание приводит к тому, что электромагнитное поле в точке приема представляет собой сумму всех смещенных во времени радиоволн.

Особые эффекты, возникающие при передаче радиоволн

1. принцип антиподов говорит о том, что радиоволна хорошо воспринимается в той точке земной поверхности, которая приблизительно противоположна точке передачи сигнала.
2. эффект фиксированной задержки - эхо от радиоволны, которая обошла Землю.
3. эффект эхо с большой задержкой (LDE).
4. принцип Доплера - зависимость длины радиоволны от скорости приближения и удаления от источника передачи (в случае приближения - частота увеличивается, удаления - уменьшается).
5. Люксембург-Горьковский эффект - изменение высокочастотных колебаний вследствие неленейных эффектов в результате распределения волн в ионосфере.

Условно, радиосвязь по длинам волн можно подразделить на два вида:
- связь без применения ретрансляторов (СДВ-связь, ДВ-связь, СВ-связь и т.д.)
- связь с применением ретрансляторов (спутниковая, радиорелейная, сотовая).
Ретранслятором называют специальное «посредническое» оборудование для связи, которое объединяет несколько радиопередатчиков, удаленных друг от друга на некоторое расстояние.

Частоты гражданской радиосвязи

По решению Российской Государственной комиссии по радиочастотам, для обеспечения гражданской связи физических и юридических лиц, было выделено три группы допустимых частот:
- «Citizen’s Band» - 27 МГц, с мощностью источника передачи до 10 Вт.
- «Low Power Device» - 433 МГц, с допустимой мощностью раций до 0,01 Вт.
- «Personal Mobile Radio» - 436 МГц, с выходной мощностью передачи до 0,5 Вт.

Что такое «радиолюбительская связь»?

Под понятием «радиолюбительская связь» подразумевается многостороннее техническое увлечение, которое выражается в проведении радиосвязи в допустимых диапазонах частот. Хобби радиолюбителя имеет несколько направлений:

конструирование аппаратуры по приему и передаче радиосигнала;
радиотехнический спорт (участие в соревнованиях среди радиолюбителей);
составление коллекции карточек-квитанций и свидетельств о проведенных радиосвязях;
проведение поисковой работы и организация связи с удаленными любительскими радиостанциями;
работа с различными видами излучений;
проведение связи на ультракоротких волнах, используя принцип отражения сигнала (от Луны, метеорных потоков и т.д.);
работа с источниками передачи небольшой мощности;
участие в различных радиоэкспедициях.

Изобретатели первых устройств для радиопередачи информации

Основателем первой действующей системы приема-передачи информации с помощью радиотелеграфии принято считать инженера из Гульельмо Маркони. В России же изобретателем радиопередачи считают А. С. Попова. Однако, как выяснилось позже, никто из этих не придумал устройство приема-передачи информации самостоятельно. Маркони соединил в одно устройство технологические разработки приёмника А. С. Попова и передатчика Генриха Герца.

Однако, после того как американский Никола Тесла запатентовал устройство радиосвязи, он отсудил право основателя разработки у Маркони. Такое решение было вызвано примитивизмом изобретения итальянского инженера в сравнении с достаточно совершенным устройством американца. Система Теслы позволяла преобразовывать акустический звук в сигнал, осуществлять его передачу на расстояние и модулировать радиоволну приемников обратно в акустический звук. Все современные радиоустройства имеют подобную конструкцию, к основе которой лежит технология колебательного контура.

Попов, Маркони, Тесла?

Кем впервые была открыта радиосвязь? Говорить о конкретном изобретателе радио в принципе неправильно, так как слишком много людей в разное время сделали свой вклад в развитие этой технологии. Здесь и Томас Эдисон , и Никола Тесла , и Александр Попов , и , и многие другие.

Интересно, что во многих странах есть свой изобретатель радио. Споры о том, кто был первым, велись долго, и на то было много причин.

В России традиционно считалось, что радио изобрел Александр Попов . Да, Попов проводил успешные эксперименты в области передачи данных начиная с 1895 года, однако его изобретение было сильно усовершенствовано и доведено «до ума» иностранными коллегами. К тому же Попов не патентовал свою работу.

Безусловно, вклад Попова в развитие радио нельзя недооценивать. Однако считать его единственным изобретателем радио неверно. Мнение, что Александр Попов изобрел радио, во многом было навязано пропагандой СССР, когда все возможные и невозможные изобретения пытались приписать советскому союзу.

Также противостояние вели Тесла и Маркони. Никола Тесла утверждал, что провел эксперименты по беспроводной передаче сигнала раньше 1896 года, когда это сделал Маркони. Однако Маркони, обладавший коммерческой жилкой, успел запатентовать изобретение первым.

Заслуга этого человека в том, что именно он смог найти прежде лишь теоретическим идеям действительно широкое практическое применение.

Настоящей сенсацией в 1901 году стала передача радиосигнала на расстояние 3200 километров. Тогда многие ученые считали, что радиоволна не может распространиться на такую дальность из-за шарообразной формы Земли.

Что такое радиоволна

Волна – это колебание. Морская волна – это колебание поверхности воды.

А радиоволна – изменение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве.

Так же как и свет, радиоволны представляют собой электромагнитное излучение. Разница лишь в частоте и длине волны. Скорость распространения радиоволны в вакууме равна примерно 300000 километров в секунду.

Ниже приведем весь спектр электромагнитных колебаний и покажем место радиоволн в нем.

Радиоволна – это сигнал. То, что передает информацию. Радиоволны делятся на диапазоны: от субмиллиметровых до сверхдлинных. Для каждого диапазона волн характерны свои особенности распространения.

Например, чем больше длина волны и чем меньше частота, тем больше волна способна огибать преграды. Длинные волны огибают всю планету.

Все маяки и спасательные станции настроены на волну длиной 6 метров и частотой 500 кГц.

Средние волны подвержены поглощению и рассеиванию сильнее. Длина их распространения – около 1500 км. Короткие волны проходят небольшие расстояния, их энергия поглощается поверхностью планеты.

Как" работают" радиоволны. Принцип распространения радиоволн

Прежде чем разбираться с самим радио, нужно уточнить еще несколько моментов. Как именно передается информация.

Как передается информация. Модуляция

Возьмем электромагнитную волну. Она представляет собой синусоиду, колебания векторов напряженности магнитного и электрического полей. «Где же здесь информация?» спросите вы, и в этом вопросе есть резон.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на

Сама по себе синусоида не несет никакой информации. Для передачи данных используется модуляция сигнала. Есть разные виды модуляций:

амплитудная;
фазовая;
частотная;
амплитудно-частотная.

Например, аббревиатура FM означает frequency modulation – частотная модуляция.

Модуляция – это изменение одного из параметров сигнала.

Частотная модуляция – это изменение частоты. Амплитудная – соответственно, амплитуды. Конечно, изменение не простое, а несущее в себе информацию.

У нас есть несущий сигнал (несущее колебание) и информационный сигнал (речь, звук, музыка). Модуляция несущего сигнала позволяет зашифровать в нем информацию. Причем параметр этого сигнала изменяется в соответствии с информационным сигналом.

Далее будем рассматривать частотную модуляцию, так как FM-радиостанции – самые популярные, а говорить приятнее о том, что привычно. При частотной модуляции сигнал не изменяется по амплитуде. В соответствии с изменениями уровня информационного сигнала меняется частота несущего колебания.

Вот как это выглядит:

Как работает радио

Простейший радиоприемник содержит приемник и передатчик. Передатчик должен отправить сигнал, а приемник – принять его.

При этом приемник не просто передает, а кодирует сигнал, применяя модуляцию. Передатчик также должен произвести обратное действие, то есть раскодировать сингал. И вот тогда мы получим тот же сигнал, что нам передали.

Например, вы едете в маршрутке, где водитель слушает радио «Шансон». Лето, жара, дачники, ехать еще несколько часов… В общем, красота, да и только. Но не будем отвлекаться! По радио звучит очень душевная песня.

Когда говорят «95.2 FM», подразумевают ультракороткую радиоволну с несущей частотой 95.2 Мегагерца.

Спектр ее сигнала имеет примерно такой вид. Это – информационный сигнал.

Чтобы передать его на расстояние, эту информацию нужно зашифровать. Передатчик на радиостанции отправляет несущую синусоидальную волну в пространство, проводя частотную модуляцию.

Приемник в кабине у водителя, наоборот, выделяет из пришедшего сигнала полезную составляющую. Далее сигнал отправляется на усилитель, с усилителя - на динамик. Как следствие – все счастливо путешествуют под музыку!

Зная принцип действия радио, можно при желании самостоятельно собрать радиоприемник из простых компонентов. Как это сделать с помощью картошки – узнаете из видео. Сразу скажем, сами не проверяли, но если вы попробуете - расскажите нам, как получилось. А если перед вами задачка посложнее и нужна помощь в ее решении обращайтесь в студенческий сервис .

Страницы истории

Радио (лат. radio - излучаю, испускаю лучи radius - луч) - разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Принцип работы

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемый сигнал модулируетболее высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей- несущей).Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство.
На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей- несущей).). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).

Частотные диапазоны
Частотная сетка, используемая в радиосвязи, условно разбита на диапазоны:

Длинные волны(ДВ)- f = 150-450 кГц (л = 2000-670 м)
Средние волны(СВ)- f = 500-1600 кГц (л = 600-190 м)
Короткие волны(КВ)- f = 3-30 МГц (л = 100-10 м)
Ультракороткие волны(УКВ)- f = 30 МГц- 300 МГц (л = 10-1 м)
Высокие частоты (ВЧ- сантиметровый диапазон)- f = 300 МГц- 3 ГГц (л = 1-0,1 м)
Крайне высокие частоты (КВЧ- миллиметровый диапазон)- f = 3 ГГц- 30 ГГц (л = 0,1-0,01 м)
Гипервысокие частоты (ГВЧ- микрометровый диапазон)- f = 30 ГГц- 300 ГГц (л = 0,01-0,001 м)

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.
СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.
КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т.н.зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью- более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши м е расстояния при малой мощности передатчика.
УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.
ВЧ не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости. Используются в WiFi, сотовой связи ит.д.
КВЧ не огибают препятствия, отражаются большинством препятствий, распространяются в пределах прямой видимости. Используются для спутниковой связи.
Гипервысокие частоты не огибают препятствия, отражаются подобно свету, распространяются в пределах прямой видимости. Использование ограничено.

Распространение радиоволн

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).
Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучёвостью . Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникают замирания (англ. fading )- изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.

Особые эффекты

эффект антиподов- радиосигнал может хорошо приниматься в точке земной поверхности, приблизительно противоположной передатчику.
Описанные примеры:

радиосвязьЭ.Кренкеля(RPX), находившегося наЗемле Франца-Иосифа12 января 1930г. сАнтарктикой(WFA).
радиосвязь плотаКон-Тики(приблизительно 6° ю.ш. 60° з.д.) сОсло, передатчик 6 Ватт.
эхо от волны, обошедшей Землю (фиксированная задержка)
редко наблюдаемый и малоизученный эффект LDE (Мировое эхо, эхо с большой задержкой).
эффект Доплераизменение частоты (длины волны) в зависимости от скорости приближения (или удаления) передатчика сигнала относительно приёмника. При их сближении частота увеличивается, при взаимном удалении уменьшается.

Радиосвязь можно разделить на радиосвязь без применения ретрансляторов по длинам волн:

СДВ-связь
ДВ-связь
СВ-связь
КВ-связь
КВ-связь земной (поверхностной) волной
КВ-связь ионосферной (пространственной волной)волной
УКВ-связь
УКВ связь прямой видимости
тропосферная связь
С применением ретрансляторов:
Спутниковая связь,
Радиорелейная связь,
Сотовая связь.

Использование широковещательной потоковой передачи

Содержимое, передаваемое потоком с широковещательной передачей, больше всего подходит для сценариев, напоминающих просмотр телевизионной программы, при этом управление и потоковая передача содержимого выполняется из пункта источника или сервера. Этот тип пункта публикации наиболее часто используется для передачи прямых потоковых данных от кодировщиков, удалённых серверов или других широковещательных пунктов публикации. Если клиент подключается к широковещательному пункту публикации, то он получает широковещательные данные, трансляция которых уже началась. Например, если в 10:00 начинается трансляция совещания в компании, то клиенты, подключившиеся в 10:18, пропустят только первые 18 минут совещания. Клиенты могут запускать и останавливать поток, однако они не могут приостановить его, перемотать вперёд, назад или пропустить.
Кроме того, на широковещательном пункте публикации можно выполнять потоковую передачу файлов и списков воспроизведения файлов. Если источником файлов служит широковещательный пункт публикации, то сервер передаёт файл или список воспроизведения как широковещательный поток. При этом в проигрывателе нельзя управлять воспроизведением, как в случае с потоком по запросу. Пользователи получают широковещательные данные прямого закодированного потока. Клиенты начинают воспроизводить уже передаваемый поток.
Обычно широковещательный пункт публикации начинает потоковую передачу сразу после запуска и продолжает её до тех пор, пока он не будет остановлен или пока не закончится содержимое.
Содержимое с широковещательного пункта публикации можно предоставлять как одноадресный или многоадресный поток. Поток с широковещательного пункта публикации можно сохранить как файл архива, а затем предложить его конечным пользователям в качестве повтора исходных широковещательных данных по запросу.

Гражданская радиосвязь

Решениями ГКРЧ России (Государственной комиссии по радиочастотам) для гражданской связи физическими и юридическими лицами на территории Российской Федерации выделены 3 группы частот:

27МГц (Си-Би, «Citizens’ Band», гражданский диапазон), с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10Вт. Автомобильныерациидиапазона 27 МГц широко используются для организации радиосвязи в службах такси, для связи водителей-дальнобойщиков;
433МГц (LPD, «Low Power Device»), выделено 69 каналов длярацийс выходной мощностью передатчика не более 0,01Вт;
446МГц (PMR, «Personal Mobile Radio»), выделено 8 каналов длярацийс выходной мощностью передатчика не более 0,5Вт.

Радио используется в компьютерных сетях AMPRNet, в которых соединение обеспечивается любительскими радиостанциями.

Радиолюбительская связь

Радиолюбительская связь- многогранное техническоехобби, выражающееся в проведении радиосвязей в отведённых для этой цели диапазонах радиочастот. Данное хобби может иметь направленность в сторону той или иной составляющей, например:

конструирование и постройка любительской приёмно-передающей аппаратуры и антенн;
участие в различных соревнованиях по радиосвязи (радиоспорт);
коллекционированиекарточек-квитанций, высылаемых в подтверждение проведённых радиосвязей и/илидипломов, выдаваемых за проведение тех или иных связей;
поиск и проведение радиосвязей с радиолюбительскими станциями, работающими из отдалённых мест или из мест, с которых крайне редко работают любительские радиостанции ( DXing );
работа какими-то определёнными видами излучения (телеграфия, телефония соднополоснойиличастотной модуляцией,цифровые виды связи);
связь на УКВ с использованием отражения радиоволн от Луны (EME), от зонполярного сияния(«Аврора»), отметеорных потоков, с ретрансляцией через радиолюбительскиеИСЗ;
работа малой мощностью передатчика (QRP), на простейшей аппаратуре;
участие в радиоэкспедициях- выход в эфир из отдалённых и труднодоступных мест и территорий планеты, где нет активных радиолюбителей.

Радио 1953 №8-9

Как известно, применение ЧМ позволяет ослабить влияние помех на радиоприём.

Атмосферные помехи практически не мешают приёму на УКВ. Помехи, создаваемые другими радиостанциями, также не опасны на диапазоне УКВ, если радиостанции правильно в нём размещены. «Вместимость» УКВ диапазона достаточно велика. Поэтому в его пределах может работать большое число УКВ радиостанций без взаимных помех.

Промышленные помехи сильно сказываются на приёме ДВ и СВ радиостанций и гораздо слабее на приёме УКВ радиостанций. Однако в крупных городах, где уровень этих помех бывает достаточно велик, задача организации качественного радиовещания на УКВ без помех оказывается всё же не столь простой. Источниками помех на УКВ являются различные промышленные установки и особенно автомобильные двигатели. Широкое развитие автотранспорта привело к тому, что в крупных городах влияние этих помех стало очень заметным и на УКВ диапазоне.

Собственные шумы приёмника практически сказываются лишь в приёмниках, обладающих очень высокой чувствительностью.

Как известно, в цепях приёмника всегда возникают небольшие «хаотические» напряжения, обусловленные неравномерным и нерегулярным движением электронов. Так, например, поток электронов, излучаемый катодом электронной лампы, не остаётся абсолютно равномерным, а испытывает незначительные нерегулярные изменения, влияние которых становится заметным при большом усилении. Такие же нерегулярные движения электронов существуют в любом проводнике, даже если он не подключён к источнику электроэнергии.

Хаотические движения электронов создают в проводниках хаотические напряжения, которые в результате многократного усиления чувствительным приёмником проявляются на его выходе как равномерный шум, напоминающий шипение примуса. «Шумящими» элементами приёмника обычно оказываются его входные цепи и первая лампа.

Отметим, что собственные шумы приёмника проявляются лишь в случае приёма очень слабых сигналов при большом усилении. Собственные шумы возникают в приёмнике независимо от того, на каком диапазоне проводится приём.

ПОМЕХИ И АМ

Импульсы помех от электрозажигания автомобильного двигателя следуют друг за другом соответственно вспышкам запальных свечей (рис. 1, а). Нарастание и затухание каждого из импульсов происходят в течение миллионных долей секунды. Воздействуя на приёмник, такие импульсы создают в его контурах переменные напряжения, имеющие затухающий характер; частота этих колебаний равна резонансной частоте контуров.

Рис. 1. а - импульсы помехи, излучаемые системой электрозажигания автомашины; б - импульсы помехи изменяются в приёмнике по форме и продолжительности; в - немодулированные колебания, возбуждаемые радиоволнами принимаемой радиостанции; г - от действия помех принимаемые колебания модулируются как по амплитуде, так и по частоте; д - колебания после ограничителя амплитуды.

Рис. 2. а - токи «гладких» помех; б - немодулированные колебания, возбуждаемые радиоволнами принимаемой радиостанции; в - от действия помех принимаемые колебания модулируются как по амплитуде, так и по частоте; г - колебания после ограничителя амплитуды.

При прохождении импульсов помех через колебательные контуры приёмника форма и продолжительность этих импульсов изменяются (рис. 1, б). Происходит это потому, что установление и затухание электрических колебаний происходят в контурах не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени. Поэтому при возникновении импульса амплитуды напряжения в контурах приёмника нарастают постепенно, а при исчезновении импульса они тоже затухают не сразу (рис. 1, б).

Для упрощения дальнейших рассуждений представим, что принимаемый сигнал немодулирован (рис. 1, в). При этом действие помех на сигнал проявляется как увеличение и уменьшение амплитуды его колебаний в зависимости от того, с каким мгновенным значением напряжение сигнала складывается с напряжением возникшего импульса помехи. Следовательно, принимаемые колебания в этом случае оказываются модулированными по амплитуде; огибающая их «отображает» импульсы помех (рис. 1, г). При детектировании таких колебаний обычным (амплитудным) детектором выделяются низкочастотные напряжения помех. После соответствующего усиления эти напряжения воздействуют на громкоговоритель, который воспроизводит их как трески и щелчки.

Существо описанного процесса не изменяется и в случае действия собственных шумов приёмника. Помехи этого вида (рис. 2, а) называются «гладкими» в отличие от помех импульсных, только что рассмотренных. Воздействуя на принимаемые колебания (рис. 2, б), эти помехи также изменяют их амплитуду (рис. 2, в). После детектирования таких колебаний возникает напряжение звуковой частоты, которое изменяется в соответствии с ходом огибающей.

Отметим следующее важное обстоятельство. Как известно, напряжение низкой частоты, а следовательно, и громкость звука тем больше, чем больше глубина модуляции детектируемых колебаний. Поэтому, чем сильнее (глубже) помехи модулируют принимаемые колебания по сравнению с полезной глубиной модуляции, осуществлённой в передатчике, тем сильнее действие помех.

Ослабить помехи можно, сужая полосу пропускания приёмника. Чем острее резонансная кривая контуров приёмника, тем медленнее происходит нарастание и затухание колебаний в контурах под действием помехи и тем меньше энергия этих колебаний.

ПОМЕХИ И ЧМ

При ЧМ токи звуковой частоты, созданные микрофоном, воздействуют на частоту колебаний токов радиопередатчика. В приёмнике ЧМ из принятых колебаний должны быть выделены токи звуковой частоты, по характеру такие же, как и токи микрофона. Этот процесс также называется детектированием, но осуществляется он с помощью частотного детектора иначе, чем при АМ.

Как известно, при сложении колебаний с различными частотами суммарные колебания всегда имеют частоту, отличающуюся от частоты каждого из слагаемых колебаний. Действие же помех на принимаемый сигнал и есть сложение колебаний с различными частотами, так как частоты помехи и сигнала отличаются друг от друга.

Рис. 3. Схема ограничителя и его амплитудная характеристика

Импульсные помехи, как уже отмечалось, создают затухающие колебания с собственной частотой контуров приёмника. Частота же сигнала практически всегда отличается от частоты колебаний, вызванных помехой, так как она никогда не совпадает точно с собственной частотой контуров приёмника. Различие в частотах колебаний помех и сигнала существует также и при гладких помехах, потому что последние состоят из разных частот, лежащих в полосе пропускания приёмника.

Поэтому помехи изменяют не только амплитуду, но и частоту колебаний принимаемого сигнала (см. рис. 1, г и 2, в). Следовательно, они должны прослушиваться и при ЧМ, так как частотный детектор реагирует на изменение частоты колебаний и потому он должен выделить токи помех.

Итак, действие помех на принимаемый сигнал проявляется в двух формах, причём в случае АМ приходится считаться с одной формой, а в случае ЧМ - с другой В самом деле, обычный амплитудный детектор отвечает на изменения амплитуды принимаемых колебаний, но не отвечает на изменения их частоты. Частотный же детектор, наоборот, должен отвечать на изменения частоты колебаний и не должен реагировать на изменения их амплитуды. Если же детектор будет отвечать на обе формы действия помех, то легко заключить, что влияние помех усилится.

Для того чтобы частотный детектор не реагировал на изменения амплитуд принятых колебаний, последние надо ограничить так, чтобы уничтожить амплитудную модуляцию, создаваемую помехами. Это осуществляется специальным устройством - ограничителем амплитуды. Как видно из рис. 1, д и 2, г, после ограничения получаются колебания, модулированные только по частоте; амплитудная модуляция, вызванная действием помех, устраняется. Таким образом ограничитель уменьшает влияние помех.

В некоторых случаях с той же целью применяется ограничение амплитуды и при приёме АМ радиостанций. Но это ограничение не может быть значительным, так как при сильном ограничении амплитуды принимаемый сигнал искажается. В случае ЧМ, как бы ни было велико ограничение амплитуды, оно не вносит изменений в процесс качания частоты, а следовательно, не искажает сигнала.

Важное значение имеет и отношение напряжений помехи и сигнала. Чем больше амплитуда помехи, тем больше и пределы, в которых помеха может вызвать качание частоты.

Рис. 4. Диаграммы работы ограничителя: а - когда амплитуды напряжения на сеточном контуре малы, лампа работает в режиме усилителя; б - при увеличении напряжения верхушки его отрицательных амплитуд отсекаются; в, г - дальнейшее увеличение напряжения ведёт к ограничению напряжения ни анодном контуре

Иное положение при АМ. При том же соотношении уровней принимаемого сигнала и помех последние будут создавать глубину модуляции, достигающую 50%, и оказывать сильное действие, так как полезная модуляция не может превысить 100%.

ОГРАНИЧИТЕЛЬ АМПЛИТУДЫ

Распространённой схемой ограничителя амплитуды является так называемый сеточный ограничитель (рис. 3). Он включается на выход канала промежуточной частоты приёмника (до ЧМ детектора). Отрицательное смещение на управляющую сетку его лампы подаётся с сопротивления R утечки сетки.

Промежуток сетка - катод лампы ограничителя является как бы диодом, осуществляющим детектирование принятых колебаний. При детектировании возникает сеточный ток, величина которого тем больше, чем больше амплитуда колебаний на сеточном контуре. Полярность выпрямленного напряжения такова, что сетка получает отрицательный потенциал относительно катода.

До тех пор пока напряжение на сеточном контуре ограничителя сравнительно невелико (порядка 1-2 В и менее), лампа работает, как обычный усилитель (рис 4, а), т. е. напряжение на анодном контуре пропорционально напряжению на его сеточном контуре. При увеличении амплитуды подводимого напряжения отрицательное смещение на управляющей сетке возрастает.

Если при этом смещение на сетке увеличится настолько, что рабочая точка на характеристике лампы передвинется к нижнему сгибу, происходит отсечка верхушек отрицательных полупериодов приложенного напряжения (рис. 4, б) и рост выходного напряжения замедляется.

Если же амплитуда напряжения на входе ограничителя достигнет значительной величины (3-4 В и более), то смещение на сетке лампы увеличивается настолько, что рабочая точка смещается влево от нижнего загиба характеристики лампы (рис. 4, в) и при дальнейшем росте входного напряжения амплитуда импульсов анодного тока практически перестаёт увеличиваться (рис. 4, г). Это приводит к тому, что напряжение промежуточной частоты на анодном контуре ограничителя также больше не растёт, т. е. происходит ограничение амплитуды колебаний.

Получающаяся в результате рассмотренного процесса амплитудная характеристика ограничителя изображена на рис. 3. До точки А на этой характеристике выходное напряжение ограничителя возрастает пропорционально входному, так как лампа работает на прямолинейном участке характеристики. На участке АБ кривой уже нет этой пропорциональности, так как рабочая точка приближается к нижнему сгибу характеристики. После точки Б приращение выходного напряжения практически прекращается, несмотря на значительное увеличение входного напряжения Точка Б кривой, соответствующая такому входному напряжению, после которого выходное напряжение практически не увеличивается, называется «порогом ограничения». Очевидно, что ограничитель действует только тогда, когда входное напряжение превышает «порог ограничения».

ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

Можно ли принять ЧМ колебания на обычный УКВ приёмник? Оказывается, можно, если расстроить его настолько, чтобы несущая частота ЧМ колебаний оказалась в пределах наклонной части (а не на вершине) резонансной кривой его контуров (Напомним, что резонансная кривая выражает характер изменения величины напряжения, (или тока) в контуре в зависимости от частоты, подводимых колебаний.).

Процесс преобразования ЧМ колебаний в АМ колебания этим способом поясняется рис. 5. Если несущая частота принимаемых колебаний соответствует точке А, находящейся на середине наклонной части резонансной кривой, то при качании частоты амплитуды напряжения на контуре изменяются в пределах от А до Б и до В, Изменения амплитуды высокочастотного напряжения, которые графически отображает огибающая, происходят при этом в некоторых пределах по тому же закону, что и изменения частоты колебаний. Полученные таким способом модулированные по амплитуде колебания далее детектируются обычным амплитудным детектором. Очевидно, что эти колебания остаются модулированными и по частоте, но это не имеет значения, поскольку амплитудный детектор нечувствителен к изменениям частоты.

Указанный простейший способ преобразования АМ колебаний в ЧМ колебания не нашёл широкого применения на практике главным образом потому, что при нем преобразованные колебания оказываются искажёнными: вершины и впадины огибающей «уплощаются» (см. рис. 5). После детектирования форма токов низкой частоты также будет искажённой. Поэтому и громкоговоритель будет воспроизводить принимаемую передачу с искажениями.

Из рис. 5 нетрудно увидеть, что искажения возникают из-за наличия криволинейных участков резонансной кривой, поскольку на этих участках изменения частоты вызывают гораздо меньшие изменения амплитуды, чем на средней части склона резонансной кривой, которая имеет почти прямолинейный участок. Искажения можно уменьшить, если удлинить средний участок резонансной кривой путём ухудшения добротности контура. Но при этом уменьшится наклон резонансной кривой, что приведёт к уменьшению напряжения звуковой частоты на нагрузке детектора. В результате частотный детектор станет менее чувствительным к величине качания частоты.

Одна из широко применяемых на практике схем частотного детектора изображена на рис. 6. Она содержит резонансные контуры L1C1 и L2C2 настроенные на одну частоту, диоды Д1 и Д2, их нагрузочные сопротивления и другие детали.

Ток, выпрямленный диодом Д1 проходит через сопротивления, R1 и R2 и верхнюю половину катушки индуктивности, L2. На сопротивлении R1 возникает выпрямленное напряжение с положительным полюсом в точке А и отрицательным в точке В. Ток, выпрямленный диодом Д2, проходит через сопротивления R2 и R3 и нижнюю половину той же катушки индуктивности; при этом на сопротивлении R2 возникает выпрямленное напряжение с положительным полюсом в заземлённой точке Б и отрицательным в точке В.

Выходными точками схемы детектора являются точки А и Б, поэтому выходное напряжение представляет собой разность напряжений на сопротивлениях R1 и R2, поскольку напряжения на этих сопротивлениях направлены навстречу друг другу.

Если на оба диода действуют напряжения принятого сигнала с одинаковыми амплитудами» одинаковы будут и выпрямленные напряжения на сопротивлениях R1 и R2. Поэтому напряжение между точками А и Б в этом случае равно нулю.

Рис. 5. Преобразование ЧМ колебаний в колебания, модулированные по амплитуде с помощью расстроенного колебательного контура.

Если же на диод Д1 поступит высокочастотное напряжение с амплитудой, превышающей амплитуду напряжения на диоде Д2, то напряжение на сопротивлении R1 превысит напряжение на сопротивлении R2. В таком случае точка А будет иметь положительную полярность относительно точки Б. Если же на диод Д1 поступит напряжение с меньшей амплитудой, чем на диод Д2, то напряжение на R1 окажется меньше, чем на R2. В этом случае точка А будет иметь отрицательную полярность относительно заземлённой точки Б. Следовательно, выходное напряжение может иметь различную полярность в зависимости от соотношения напряжений сигнала на диодах.

Рис. 6. Одна из схем частотного детектора

Теперь нам нужно понять, как в описываемой схеме передаётся напряжение сигнала на диоды. Заметим, что контуры L1C1 и L2C2 связаны между собой двумя способами: индуктивно через взаимоиндукцию между катушками L1 и L2 и непосредственно через конденсатор С3, включённый между верхним концом катушки L1 и средней точкой катушки L2.

Чтобы разобраться в особенностях таких способов связи, надо вспомнить о фазовых соотношениях переменного тока и напряжения в колебательном контуре.

Напомним, что такое фаза напряжения или тока. В широком смысле слова фаза - это определённое состояние в данный момент какого-либо периодически повторяющегося процесса. В электротехнике и радиотехнике фазой называют определённое состояние тока или напряжения, характеризующееся величиной и полярностью колебательного процесса в данный момент времени относительно некоторого исходного значения.

На рис. 7 приведён график синусоидального переменного тока и отмечены его нулевые и амплитудные фазы. Как видно из этого рисунка, соседние нулевая и амплитудная фазы отстоят друг от друга на четверть периода. Фазу часто выражают в угловых величинах (градусах, минутах), пропорциональных долям периода синусоидального переменного тока, считая, что один период изменения тока соответствует углу в 360°, подобно тому как один полный оборот при вращательном движении соответствует углу в 360°.

Рис. 7. Фазы переменного тока

При сравнении переменных токов одинаковой частоты важную роль играет понятие о сдвиге фаз. Если два переменных тока одновременно достигают однозначных амплитудных и нулевых значений, говорят, что эти токи совпадают по фазе, что сдвиг фаз между этими токами равен нулю. Если же одни ток достигает положительных амплитудных значений в те моменты, когда другой ток достигает отрицательных амплитудных значений, говорят, что эти токи находятся в противофазе или сдвиг фаз между ними составляет 180°. Возможны и многие другие случаи сдвига фаз, например, на 45°, 90° и т. д. Угол сдвига фаз принято обозначать греческой буквой φ (фи).

В электрических цепях, содержащих индуктивности или ёмкости, всегда существует сдвиг фаз между напряжением, действующим на цепь, и током, протекающим в цепи. Если цепь содержит только индуктивность, то вследствие действия явления самоиндукции ток отстаёт по фазе на четверть периода (φ = 90°, см. рис. 8, а) от приложенного напряжения; в цепи, содержащей только ёмкость, ток опережает приложенное напряжение на φ = 90° (рис. 8, б); если же цепь содержит только активное сопротивление, ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 8, б).

В более сложной цепи - в колебательном контуре - существуют сдвиги фаз между напряжением и током как в каждой ветви контура, так и в цепи, питающей контур, причём сдвиг фаз в последней зависит от частоты колебаний, подводимых к контуру.

Как известно, на резонансной частоте индуктивное сопротивление контура компенсируется его ёмкостным сопротивлением и поэтому контур в целом представляет собой для этой частоты активное сопротивление.

Рис. 8. Напряжения и токи в цепях с индуктивностью (а), с ёмкостью (б) и с активным сопротивлением (в).

На частотах ниже резонансной индуктивное сопротивление уменьшается, а ёмкостное увеличивается. Общее сопротивление цепи, образуемой параллельно соединёнными сопротивлениями, как известно, имеет характер меньшего из них. В данном случае меньшим является индуктивное сопротивление, следовательно, контур, ведёт себя как индуктивность, и в питающей его цепи ток отстаёт по фазе от напряжения.

Нетрудно сделать вывод, что на частотах выше резонансной контур действует как ёмкость и в питающей цепи ток опережает напряжение. Зависимость сдвига фаз от частоты может быть выражена так называемой фазовой характеристикой контура (рис. 9).

Рис. 9. Фазовая характеристика колебательного контура

В двух индуктивно связанных и настроенных на одну частоту контурах существуют более сложные зависимости сдвига фаз между напряжениями и токами в отдельных элементах, а также и между напряжением U1, приложенным к первому контуру, и напряжением U2, возникающим вследствие взаимоиндукции на втором контуре.

Последний случай и представляет для нас практический интерес, так как в частотном детекторе (рис. 6) имеются два контура, настроенных на одну частоту.

Если частота колебаний, подведённых к первому контуру, равна резонансной частоте контуров, то напряжение во втором контуре, возникающее вследствие взаимоиндукции, отстаёт по фазе от напряжения в первом контуре на 90°. Это объясняется тем, что взаимоиндукция действует подобно индуктивности.

Если частота подведённых колебаний, будет ниже резонансной частоты, то напряжение во втором контуре будет больше чем на 90° отставать по Фазе от

напряжения в первом контуре, так как каждый из них действует как индуктивность.

Если же частота подводимых колебаний станет выше резонансной частоты контуров, то напряжение во втором контуре будет меньше чем на 90° отставать по фазе от напряжения в первом контуре. В этом случае каждый контур действует как ёмкость, а это уменьшает общий сдвиг фаз.

Зависимость от частоты сдвига фаз между напряжениями второго (U2) и,первого (U1) контуров показана графически на рис. 10. При определённой величине связи между контурами эта зависимость практически имеет линейный характер при изменении частоты колебаний в пределах полосы пропускания контуров.

Как мы уже говорили, в схеме частотного детектора (рис. 6) энергия из одного контура в другой передаётся не только с помощью индуктивной связи, но и через конденсатор С3. Напряжение, поступающее в контур последним путём, очевидно, подаётся на оба диода, так как схема симметрична по отношению к средней точке катушки L2, а катоды диодов для токов высокой частоты заземлены (катод диода заземлён по высокой частоте через конденсаторы C4 и C5, шунтирующие сопротивления R1 и R2).

На рис. 6 видно, что на каждый диод частотного детектора поступает лишь половина напряжения, наведённого индуктивным путём на катушке L2 второго контура; поскольку аноды диодов подключены к противоположным концам этой катушки, напряжение на аноде одного диода противоположно по фазе напряжению на аноде другого диода.

Рис. 10. Зависимость сдвига фаз между напряжениями в связанных контурах от частоты.

На рис. 11, а показаны составляющие напряжений на каждом диоде для случая, когда частоты приходящих колебаний равны резонансной частоте контуров. Суммарное высокочастотное напряжение на диоде Д1 (кривая 1) определяется сложением напряжения, поступающего с первого контура через непосредственную связь (кривая 3), с отстающим по фазе на 90° напряжением на половине катушки второго контура (кривая 4). Суммарное напряжение на диоде Д2 (кривая 2) определяется сложением напряжения, поступающего через непосредственную связь с первого контура, с напряжением на другой половине катушки второго контура (кривая 5). Из рис. 11, а, видно, что в этом случае амплитуды суммарных напряжений на диодах равны.

Рис. 11. Высокочастотные напряжения на диодах изменяются при качании частоты: а - когда частота поступающих с ограничителя колебаний равна резонансной частоте контуров, суммарные напряжения на диодах одинаковы; б - если частота поступающих колебаний ниже резонансной частоты контуров, амплитуда суммарного напряжения на диоде Д2 превышает амплитуду суммарного напряжения на диоде Д1; в - когда частота поступающих колебаний выше резонансной частоты контуров, амплитуда суммарного напряжения на диоде Д1 превышает амплитуду суммарного напряжения на диоде Д2. Кривые 1 получены путём геометрического сложения кривых 3 и 4, а кривые 2 - путём геометрического сложения кривых 3 и 5.

На рис. 11, б, показаны напряжения для случая, когда частота приходящих колебаний ниже резонансной частоты контуров. Суммарное напряжение на диоде Д1 определяется сложением напряжения, поступающего непосредственно с первого контура (кривая 3), с отстающим более чем на 90° напряжением, наведённым в контуре индуктивным путём (кривая 4); суммарное же напряжение на диоде Д2 (кривая 2) определяется сложением напряжения, поступающего непосредственно с первого контура, с напряжением, наведённым индуктивным путём, но противоположным по фазе (кривая 5). Теперь на диоде Д2 напряжение больше, чем на Д1.

На рис 11, в, показаны напряжения в том случае, когда частота подводимых колебаний выше резонансной частоты контуров. При этом индуктированное напряжение во втором контуре отстаёт от напряжения, поступающего через конденсатор С3, менее чем на 90°. Амплитуды суммарных напряжений на диодах в этом случае также не равны, но напряжение на диоде Д1 больше, чем на диоде Д2.

Итак, при изменении частоты колебаний в контурах изменяется и соотношение напряжений на диодах, причём увеличение напряжения на одном диоде приводит к уменьшению напряжения на другом и наоборот. Как отмечалось выше, это приводит к изменению выходного напряжения между точками А и В частотного детектора (рис. 6).

Зависимость выходного напряжения частотного детектора от частоты подведённых к нему колебаний выражается характеристикой, показанной на рис. 12. Из неё видно, что когда частота принимаемых ЧМ колебаний изменяется по закону, «отображающему» модулирующее напряжение, по такому же закону изменяется и напряжение на выходе частотного детектора.

Рис. 12. Характеристика частотного детектора.

Характеристика описанного детектора ЧМ колебаний имеет большой линейный участок, что позволяет детектировать ЧМ колебания без искажений. Большой угол наклона характеристики свидетельствует о высокой чувствительности частотного детектора, т. е. на его нагрузке можно получить достаточно большие напряжения звуковой частоты.

ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ ЧМ ПРИЁМНИКА

Входная часть ЧМ приёмника не отличается от входной части супергетеродинного УКВ приёмника, предназначенного для приёма АМ колебаний. Эта часть, а также и гетеродин приёмника имеют много общего с входной частью телевизионного приёмника, выполненного по супергетеродинной схеме. Существенной особенностью ЧМ приёмника является широкая полоса пропускания по промежуточной частоте.

При качании частоты принимаемого сигнала в пределах +-75 кГц усилитель промежуточной частоты должен иметь полосу пропускания не менее 150 кГц. Практически приходится делать полосу шириной около 200 кГц, так как нужно учитывать возможность ухода частоты гетеродина и неточность настройки приёмника.

С первого взгляда может показаться, что широкая полоса пропускания по промежуточной частоте является недостатком приёмника, поскольку для ослабления действия помех в АМ приёмнике обычно стремятся сузить полосу пропускания. Однако это справедливо только при приёме АМ колебаний. Ослабление влияния помех при ЧМ, как мы видели, достигается не за счёт сужения полосы, а другим путём. Поэтому широкополосность усилителя промежуточной частоты ЧМ приёмника с этой точки зрения не является его недостатком.

Применение ограничителя амплитуды в ЧМ приёмнике приводит к тому, что уровень напряжения на входе частотного детектора не зависит от напряжения на входе приёмника. Поэтому ЧМ приёмник, если он даже не имеет автоматической регулировки усиления (АРУ), будет воспроизводить передачу одинаково громко, независимо от того, находится ли он вблизи передатчика или удалён от него.

Уровень громкости в ЧМ приёмнике определяется лишь пределами качания частоты при модуляции. Однако это справедливо только при условии, что уровень сигнала превышает порог ограничения.

А. Князев, г. Москва.

КАК РАБОТАЕТ ПРИЕМНИК

0-V-1

Юный радиолюбитель сможет сделать хорошо работающую радиоконструкцию только в том случае, если он будет знать, как она работает.

В первых главах этой книги мы установили, что в радиотехнике мы имеем дело с тремя видами токов: постоянным, переменным током высокой частоты и переменным током низкой частоты.

Постоянный ток применяется главным образом для питания радиоламп. Известно, что радиолампы в приемниках работают только при определенных постоянных напряжениях на анодах и экранных сетках.

Источниками постоянного тока для приемников являются аккумуляторы или батареи, а в сетевых приемниках выпрямители.

Переменные токи высокой частоты приемник получает из антенны. Частота их для приемника О

-V-l определяется величиной от 150 000 гц (или 150 кгц) до 1 500 000 гц (1 500 кгц), а во всеволновых приемниках достигает 30 мггц. Токи низких частот поступают в приемник также из антенны вместе с высокочастотными токами в виде модулированных колебаний. В радиоприемном устройстве их сначала выделяют из высокочастотных токов и затем усиливают до необходимой мощности.

Таким образом, в приемнике, в различных его частях могут одновременно протекать все три тока. В зависимости от того, какой вид тока течет по цепям, различают высокочастотные цепи, низкочастотные цепи и цепи постоянного тока.

На пути движения токов в этих цепях стоят различные детали, которые можно разделить на три группы: емкости (различные конденсаторы), индуктивности (катушки и трансформаторы) и сопротивления (проволочные и непроволочные). Все они оказывают проходящим токам определенное сопротивление, и вследствие этого в них теряется часть энергии, или, как говорят, происходит падение напряжения.

Оказалось, например, что все сопротивления ведут себя одинаково по отношению к любому току. Падение напряжения на сопротивлениях не зависит от частоты тока и одинаково как для постоянного, так и для переменного тока. Падение напряжения на них тем больше, чем больше величина сопротивления. Иначе обстоит дело с индуктивностями. Для постоянного тока они представляют незначительное сопротивление, и на них происходит небольшое падение напряжения. Величину сопротивления их можно легко подсчитать по простейшим формулам. Но стоит через катушку пропустить переменный ток, как величина сопротивления ее резко возрастет. Сопротив-чение катушки может достигнуть очень большой величины при токах высокой частоты, практически же катушки с большим количеством витков не пропускают таких токов вообще.

По-другому ведут себя емкости. Через них не может проходить постоянный ток, так как для него они представляют очень большое сопротивление. Когда же какой-нибудь конденсатор включается в переменный ток, то его сопротивление делается тем больше, чем меньше частота тока, то-есть как раз наоборот индуктивностям. Эти свойства деталей позволяют в радиоустройствах разделять токи, текущие в общей цепи.

Представьте себе, что в каком-либо проводнике текут одновременно сразу три тока и надо их разделить. Как следует поступить в этом случае?

Очевидно, для этого потребуется собрать схему, показанную на рисунке 32.

Рис. 32. Схема разделения частот.

Токи высокой частоты не пойдут через катушку, а свернут через конденсатор малой емкости C1 токи низкой частоты пройдут свободно через катушку и конденсатор большой емкости С2, а постоянный ток, пройдя через катушку, свернет и пройдет по сопротивлению R. Памятуя об этих особенностях прохождения различных токов, рассмотрим, что происходит с ними в приемнике 0-V-1.

Из антенны в приемник поступают токи высокой частоты. Они свободно проходят через антенный конденсатор C1 Так как емкость его невелика, то он представляет для таких токов малое сопротивление. Конденсатор этот служит для устранения влияния антенны на колебательный контур и его настройку и не является обязательным. Включение антенного конденсатора уменьшает громкость приема, но зато приемник приобретает важное качество - лучшую избирательность (отстройку от мешающих станций) и большое перекрытие диапазона. Далее высокочастотные токи поступают в колебательный контур, состоящий из катушки с отводом (L1 L2) и конденсатора переменной емкости С2.

В момент резонанса сопротивление контура для принятых токов высокой частоты делается очень большим и на нем развивается довольно большое напряжение, которое затем подводится и управляющей сетке и катоду лампы. Оно поступает через сеточный конденсатор С3, имеющий небольшую величину, и усиливается лампой. Из анодной цепи лампы токи высокой частоты поступают в катушку обратной связи и через емкость С5 на катод лампы. Катушка обратной связи L3s помещена внутри или рядом с контурной катушкой. Токи высокой частоты, проходя по катушке L3, образуют вокруг нее переменное магнитное поле, силовые линии которого будут пересекать витки катушек L1 и L2 и создадут в них дополнительное напряжение.

Как известно, в этом случае приемник будет принимать станцию более громко, возрастет и чувствительность приемника (способность принимать слабослышимые станции).

Другая часть токов высокой частоты будет проходить через конденсатор С5, имеющий небольшую емкость. Это обстоятельство имеет существенное значение при регулировке в приемнике обратной связи. Изменяя емкость конденсатора С5, можно добиться нормальной работы обратной связи.

Некоторая часть токов высокой частоты, текущих через лампу, будет попадать и на экранную сетку. Они находят себе путь через конденсатор C4t где встречают меньшее сопротивление. Высокая частота может проникнуть и в цепи питания, поэтому в анод первой лампы часто включают дроссель или сопротивление большой величины.

Что же происходит с токами низкой частоты? Конденсатор С3 и сопротивление R2 обеспечивают работу лампы в режиме сеточного детектора. Детектирование происходит в цепи сетки, и выделенные токи низкой частоты будут одновременно лампой усиливаться.

Продетектированные токи в цепи сетки протекают по утечке сетки лампы и создают на нем переменное падение напряжения низкой (звуковой) частоты. Это напряжение, как и высокочастотные токи, подводится к управляющей сетке лампы и создает в ее анодной цепи усиленные токи такой же частоты.

Некоторая часть этих токов попадает на экранную сетку и через конденсатор С4 большой емкости вернется на катод. Но основная часть их пройдет через сопротивление R3 . (анодная нагрузка) и создаст на нем падение напряжения. Далее токи низкой частоты следуют в источники питания и возвращаются на катод. Конденсатор С5 представляет для этих токов большое сопротивление, и через него они не проходят.

Напряжение низкой частоты, образующееся на сопротивлении R3 через переходной конденсатор С6, подается на сетку второй лампы, работающей усилителем низкой частоты.

Присутствие колебаний на сетке вызовет в аноде лампы усиленные токи звуковой частоты, которые пройдут через громкоговоритель и приведут его в действие. Затем токи низкой частоты пройдут через источник тока и вернутся на катод.

Чтобы вторая лампа работала без искажений, на ее сетку подается постоянное отрицательное смещение (относительно катода), которое образуется при прохождении анодного тока лампы по сопротивлению R6. В приемнике оно блокируется электролитическим конденсатором большой емкости (с малым рабочим напряжением), который отводит токи низкой частоты из цепи катодного сопротивления.

Приемник будет работать и без этого конденсатора, но громкость его работы будет значительно меньше.

Другой блокировочный конденсатор C7 стоящий в анодной цепи лампы, отводит токи звуковых частот, имеющих наибольшую частоту, от обмотки трансформатора или громкоговорителя. Изменение емкости этого конденсатора влечет за собой изменения тембра звучания громкоговорителя, заглушая в большей или меньшей степени высокие тона.

Анодной нагрузкой второй лампы является высокоомный громкоговоритель или выходной трансформатор при динамическом громкоговорителе. Очень важно правильно подобрать трансформатор под выходную лампу и сопротивление звуковой катушки динамика. Этим объясняется, что все самодельные выходные трансформаторы подлежат тщательному расчету.

Теперь рассмотрим пути постоянного тока в приемнике.

Этот ток образуется в приемнике 0-V-1 в результате выпрямления переменного тока лампой 6Ц5.

Как же работает выпрямитель?

Переменный ток из сети поступает на автотрансформатор Он представляет собой разновидность трансформатора, у которого в качестве обеих обмоток используется одна обмотка имеющая отводы.

Если напряжение из сети подать на часть обмотки, как это сделано на схеме, то на противоположных концах "автотрансформатора образуется повышение напряжения. Это повышенное до 220 в переменное напряжение поступает на анод лампы. Известно, что лампа будет пропускать через себя ток только в те моменты времени, когда на ее аноде будет положительный заряд.

Ток через лампу будет иметь постоянное направление, однако сила его периодически изменяется и в некоторые моменты времени полностью отсутствует. Такой ток получил название пульсирующего и для питания приемников не годится Поэтому в выпрямителе ставится фильтр, состоящий из дросселя (или сопротивления) и двух электролитических конденсаторов (можно применять и бумажные) большой емкости.

В моменты времени, когда в лампе течет ток, он поступает не только в приемник, но и заряжает конденсаторы. В следующий момент времени, когда на аноде возникает минус, лампа тока не проводит, но приемник попрежнему его получает за счет разряда конденсаторов. Дроссель в фильтре, имея большую индуктивность, еще больше сглаживает пульсации после выпрямления.

Таким образом, переменный ток выпрямляется только в течение одной половины каждого периода переменного тока в сети. Такие выпрямители получили название однополу-периодных.

Постоянный ток в приемнике разветвляется на несколько цепей. Прежде всего он попадет на анод последней лампы пройдя через вторичную (высокоомную) обмотку выходного трансформатора, затем попадет на экранную сетку этой лампы. Пройдя через лампу, эти токи попадут на катод, пройдут через сопротивление смещения и вернутся в выпрямитель. При этом на выходном трансформаторе и сопротивлении смещения произойдет некоторое падение напряжения.

Следующая цепь прохождения постоянного тока аналогична рассмотренной цепи и относится к первой лампе.

Постоянный ток пройдет через гасящее сопротивление R4 к экранной сетке первой лампы и через сопротивление аноднойнагрузки R3 на анод лампы; далее эти токи пройдут через лампу на катод и опять вернутся в выпрямитель.

Все другие пути постоянному току закрыты, так как любой конденсатор представляет для него бесконечно большое сопротивление. Юный радиолюбитель, хорошо усвоив назначение и роль всех деталей своего приемника, может сознательно подойти к его налаживанию и испытанию.

Самодельные детали для приемника и монтаж.

Для приемника 0-V-1 нужно сделать контурные катушки, катушку обратной связи и шасси, а для сетевого приемника - еще выходной трансформатор и выпрямитель.

Наматываются катушки следующим образом. Из плотного картона или толстой бумаги склеиваются два каркаса, имеющие форму цилиндра. Один из них служит для размещения на нем обмоток контурных катушек L1 и L2, а на втором - меньшем -- наматывается катушка обратной связи L3. Первый каркас укрепляется неподвижно, а второй устанавливается внутрь первого так, чтобы он мог вращаться.

Рис. 33. Устройство катушек к приемнику 0-V-1 и переключателядиапазонов:

а - контурная катушка в разрезе, б - конструкция катушки обратной связи, в - ползунковый переключатель диапазонов, г - переключатель диапазонов с однополюсной вилкой.

Размеры и устройство катушек показаны на рисунке 33. При помощи длинной металлической (можно и деревянной) оси каркас с катушкой обратной связи крепится внутри каркаса с катушками L1 и L2. Для этого в большом каркасе делаются два отверстия, одно против другого. Такие же два отверстия, но немного меньшего диаметра, делаются и в малом каркасе. Ось устанавливается после того, как катушки будут намотаны. Внутренний каркас нужно прочно закрепить на оси, чтобы он вращался вместе с ней.

Контурные катушки L1 и L2 мотаются в один ряд проводом ПЭ 0,25-0,3. Сначала наматывается катушка L1 имеющая 80 витков, затем катушка L2 - 160 витков. Она наматывается на расстоянии 10 мм от катушки L1 (это необходимо для установки оси). Концы катушек припаиваются к выводным лепесткам, установленным на краю каркаса.

Катушка обратной связи состоит из 60 витков, намотанных в двух секциях (рис. 33,6). Для этой катушки берут более тонкий провод, диаметром 0,1-0,15 мм, в любой изоляции.

Начало провода закрепляется на каркасе в двух проколах на расстоянии 3 мм от края. Затем наматываются внавал 30 витков провода. Не обрывая проволоку, через промежуток в 6 мм, необходимый для оси, наматываются вторые 30 витков. Чтобы проволока не соскакивала с каркаса," ее обматывают вместе с каркасом нитками или приклеивают.

Концы от катушки обратной связи делаются длиной до 15 см. ЖелательНо, чтобы в местах закрепления концов катушки L3 к тонкому проводу был припаян более толстый и гибкий провод. Тогда при вращении катушки (на 360°) эти концы не будут ломаться.

После того как катушка готова, приступают к изготовлению фанерного шасси. Размеры шасси показаны на рисунке 34. Конструкция его нам знакома по батарейному усилителю, только для приемника шасси делается несколько длиннее и шире.

Если на этом же шасси предполагается установить и выпрямитель, то размеры шасси нужно еще увеличить.

На боковых и задней стенках устанавливаются гнезда и зажимы, как это делалось в усилителе к детекторному приемнику.

На левой стенке два гнезда нужны для антенны и заземления. На правой стенке гнезда нужны для подключения громкоговорителя, а на задней - для подводки питания.

Еще четыре пары гнезд - для детектора Д, телефонных трубок T1 и Т2, регулятора напряжения накала R7 - устанавливаются около ламп на верхних планках.

Затем укрепляются детали. На широкой верхней планке закрепляются контурная катушка и конденсатор переменной емкости. Конденсатор можно взять любого типа с воздушным или твердым диэлектриком, но его емкость не должна резко отличаться от требуемой.

Рис. 34. Общий вид приемника 0-V-1 с батарейным питанием.

Если переменный конденсатор достать трудно, можно собрать колебательный Контур Другого типа. Как это сделать, описано дальше.

Переключатель П легко сделать самим На рисунке 33,0 и 33.г показаны два наиболее простых самодельных переключателя.

Между планками (навесу), винтиками или шурупами укрепляются две восьмиштырьковые панельки для ламп.

Затем производится монтаж. На рисунке 35 изображена монтажная схема приемника. Как делается монтаж ламповых радиоконструкций, известно из предыдущих описаний.

Монтировать приемник нужно, строго придерживаясь схемы, проверяя монтаж по мере того, как он производится.

Часто при монтаже радиоконструкций радиолюбители используют для спайки Двух или трех деталей свободные гнезда ламповых панелек. Например, лампа 2К2М имеет на цоколе пять ножек Следовательно, на ламповой панельке остаются свободными три гнезда Эти свободные гнезда удобно использовать для мелких деталей, которые должны быть соединены между собой. Чтобы избежать висячей пайки, детали припаивают к свободному гнезду панельки, используя ее как узловую стойку при монтаже.

Рис- 35. Монтажная схема батарейного приемника 0-V-1

Испытание и налаживание. Вначале приемник можно испытать на прием с кристаллическим детектором или цвитектором. Для этого к приемнику подключают антенну и заземление (заземление в сетевом приемнике присоединяется через конденсатор емкостью 0,1 мкф), а в гнезда Т1 включают телефонные трубки.

Затем вставляют детектор и, медленно поворачивая ручку переменного конденсатора, приемник настраивают на какую-нибудь радиостанцию. После того как радиолюбитель убедится в работе колебательного контура и услышит какую-нибудь радиостанцию, в приемник вставляют лампы.

При испытании приемника с лампами к нему подводят ток от батарей (или от выпрямителя). При этом необходимо соблюдать все предосторожности, чтобы не перепутать зажимы для накала и Для высокого напряжения.

К выходным гнездам подключается громкоговоритель. Прежде всего определяется действие обратной связи. Для этого при настройке приемника на станцию катушку обратной связи медленно поворачивают в разные стороны и прислушиваются к появлению в громкоговорителе шороха или свиста (генерации). Если генерация не возникает, следует поменять местами концы катушки обратной связи Возможно, что и в этом случае вы не услышите ни шума, ни свиста; это означает, что на катушке обратной связи мало витков и ее следует домотать.

При налаженной обратной связи во время настройки приемника на станцию (при некоторых положениях конденсатора переменной емкости) возникает свист. Медленно поворачивая ручку настройки, свист понижают до самого низкого тона. Момент, когда свист пропадет, будет соответствовать точной настройке на станцию. После этого ручку обратной связи поворачивают до тех пор, пока прием не сделается чистым от шорохов и свистов.

Возникновение и срыв генерации должны происходить не сразу (скачком), а плавно. Достигается это путем подбора величины конденсаторов С5 и C8 .

Перед регулировкой обратной связи в приемнике желательно произвести измерения режима ламп с помощью какого-либо измерительного прибора.

Готовый приемник необходимо поместить в удобном ящике, размеры и форму которого юный радиоконструктор может установить сам.

Уход за приемником.

Обращение с приемником несложно. Настраивается он при помогай переменного конденсатора С2, а громкость регулируется вращением катушки обратной связи. На оси этих деталей насаживаются ручки. На рисунке 36 показано, как можно сделать самим ручки с делениями. Наибольшая громкость и чувствительность приемника бывает в тот момент, когда обратная связь находится на пороге возникновения генерации.

Приемник 0-V-1 является регенератором. Если обратная связь в нем велика и в колебательный контур приемника, следовательно, поступает много энергии из катушки обратной связи, то возникает генерация. Колебательный контур создает тогда свои собственные колебания (радиоволны), которые излучаются, как от настоящей радиостанции. Это может вызвать большие помехи соседним приемным устройствам. Чтобы избежать этого при настройке приемника на радиостанции, нельзя допускать возникновения генерации.

Рис. 36. Самодельная ручка для настройки приемника.

После окончания приема необходимо отсоединить батареи от приемника (или выключить выпрямитель. Для этого в цепи накала (для батарейного варианта) лучше всего сделать специальный выключатель. При сетевом приемнике такой выключатель можно установить в Проводах, подводящих к выпрямителю электрический ток

Для приемника желательно применять наружную антенну Длиной до 15 м.

Первое Проигрывание граммпластинок. Приемник 0-V-1 можно использовать для проигрывания граммзаписи и для усиления от микрофона Подсоедините звукосниматель или пьезоэлектрические трубки одним концом к Колпачку управляющей сетки первой лампы, а другим к общему проводу. Если теперь звукосниматель поставить на вращающуюся пластинку, то воспроизводимая запись будет чисто и громко звучать в громкоговорителе. В сетевом приемнике для включения звукоснимателя имеются специальные гнезда Зв.

С помощью звукоснимателя радиолюбители часто налаживают радиоконструкции, добиваясь хорошей работы усилителя низкой частоты При этом иногда приходится изменять величину сопротивления R 4и величину конденсаторов С4 и С7.

Второе. Регулятор тембра. Иногда бывает нужно изменить тембр звучания радиопередачи. Для этого в приемниках (или усилителях) устанавливают так называемый регулятор тона.

На принципиальных схемах приемников пунктиром изображена цепь, состоящая из конденсатора С10 емкостью 50 тысяч пикофарад и переменного сопротивления R8 50-100 тысяч ом.

Эта цепь включается между анодом второй лампы и общим проводом. Передвигая движок переменного сопротивления вниз или вверх, можно изменять тембр звука.

Третье. Регулятор громкости. В сетевом приемнике 0-V-1 при прослушивании граммпластинок желательно регулировать не только тембр звука, но и его громкость

Поставьте вместо постоянного сопротивления R5 такой же величины или меньшей переменное сопротивление - потенциометр. Из трех выводов на потенциометре два (например, средний и левый крайний) соедините сначала между собой, а затем с общим проводом в приемнике. Третий вывод присоедините к управляющей сетке второй лампы.

Теперь при вращении ручки потенциометра громкость звука в громкоговорителе будет изменяться.