Вы хотите
сконструировать
приёмник

DjVu

      САМЫЙ ГЛАВНЫЙ ПАРАМЕТР
      Итак, вы хотите сконструировать радиоприемник! Да, да, все сделать самостоятельно: разработать схему, смонтировать и наладить приемник. Конечно, вы уже собирали приемники и налаживали их, и у вас это неплохо получалось. Но до сих пор вы собирали приемники по описаниям, повторяя уже кем-то разработанную конструкцию. Хотели вы этого или нет, но приходилось удовлетворяться теми требованиями и замыслами, которые руководили автором описанной конструкции, а вам оставалось, хотя и творчески, но все же подражать. И, безусловно, это подражание много вам дало; у вас теперь есть опыт и знания, без которых немыслима никакая самостоятельная работа. Ведь всегда надо сначала научиться избранному делу, а уж потом выбирать собственный путь.
      И вот теперь пора: надо -быть самостоятельным! Теперь вы хотите сконструировать именно такой радиоприемник, какой вам нужен.
      Какие же требования предъявляются к радиовещательному приемнику? Может быть, я и погрешу против научной точности, но думаю, что самое главное требование, из которого вытекают все остальные, это — качество звучания. Радиовещательный приемник, прежде всего, предназначен для того, чтобы с наименьшими искажениями, а значит — с наибольшей естественностью воспроизвести радиопередачу: человеческую речь, музыку и т. п. Этому стремлению подчинено в радиовещательном приемнике все!
      Человек слышит звуки с частотой от нескольких герц до 12 — 15 кгц. Следовательно, чтобы радиопередача звучала естественно, приемник должен воспроизводить именно такой звуковой диапазон. Однако это удается (да и то не всегда) осуществить только в высококачественном радиовещании на укв. В радиовещании же на длинных, средних и коротких волнах приходится ограничиться более узким диапазоном пропускаемых частот (о причинах этогй будет сказано ниже), примерно до 5 — б кгц. Но и такая радиопередача звучит достаточно естественно. Однако, если снизить вьь сокочастотную границу до 2 — 3 кгц, то искажения уже заметны — звук становится тусклым.
      В радиовещании на длинных, средних и коротких волнах применяется амплитудная модуляция, при которой низкочастотный сигнал, полученный от микрофона, воздействует на амплитуду высокочастотного сигнала передатчика. Амплитуда высокочастотных колебаний под действием этого модулирующего низкочастотного chi нала изменяется таким образом, что форма огибающей (кривой, соединяющей амплитудные значения модулированного высокочастотного сигнала) становится в точности похожей на форму модулирующего сигнала звуковой частоты. Но изменение амплитуды высокочастотных колебаний означает, что радиостанция начинает излучать колебания не одной частоты, а целый спектр колебаний с различными частотами. Это можно доказать весьма строгими математическими методами и практически, посредством измерений. Вам нужно четко запомнить, что колебания, модулированные одним, чисто синусоидальным звуком, представляют собой сумму трех незатухающих колебаний: несущего, имеющего частоту, равную частоте модулируемого колоебания fc, «а также верхнего и нижнего боковых колебаний, частоты которых больше и меньше 1с на величину частоты модулирующего колебания звуковой частоты F, т. е. равны fc + F м 1с — F. Амплитуды этих боковых колебаний одинаковы, но меньше, чем у несущего колебания. Чем выше звуковая модулирующая частота, тем дальше от несущей отстоит соответствующая ей линия спектра модулированных высокочастотных колебаний. Общая ширина спектра составит 105-У-95 =10 кгц. Если сигналы с такими частотами пройдут через высокочастотные блоки приемника, то после детектора будут восстановлены низкочастотные электрические колебания с частотами до 5 кгц, а в громкоговорителе появятся звуковые колебания с такими же частотами.
      Но для этого высокочастотные блоки приемника должны пропускать не только сигнал несущей частоты радиостанции, а целый спектр высокочастотных колебаний в пределах ±5 кгц от несущей. И, естественно, весь этот спектр колебаний должен проходить через радиоприемник без искажений, т. е. приемник должен принять и усилить эти колебания одинаково, не ослабляя их амплитуд друг относительно друга.
      Припомним, как работает одиночный колебательный контур LC. На сигнал основной (резонансной) частоты 1резон реагирует с наибольшей оилои, а на сигналы других частот — все слабее и слабее. Поэтому крайние составляющие спектра сигнала (соответствующие звуковым колебаниям высоких частот) проходят через колебательный контур ослабленными и, следовательно, воспроизведение радиопередачи оказывается искаженным. Таким образом, через одиночный колебательный контур нетьзя равномерно пропустить все составляющие модулированного сигнала.
      Но ведь можно уменьшить искажения составляющих спектра сигнала, соответствующих высшим звуковым частотам, расширив полосу пропускания конт\ров. Тогда амплитуды крайних составляющих будут менее ослаблены по сравнению с колебаниями не-4
      сущей частоты, и искажения радиопередачи уменьшатся. Однако с увеличением полосы пропускания контуров они начнут пропускать сигналы радиостанций, работающих на близких частотах. Приходится сделать вывод: требование высокого качества воспроизведения сигнала данной радиостанции и хорошей избирательности (т. е. хорошего отсеивания сигналов посторонних радиостанций) взаимно противоположны.
      Однако пришла пора серьезно разобраться в том, что такое избирательность, как она определяется, какими способами создается в супергетеродинном радиоприемнике.
     
      ЧЕМ СОЗДАЕТСЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ?
     
      Что такое избирательность?
      Избирательность — это способность приемника выделять сигналы принимаемой радиостанции из общей суммы сигналов радиостанций, работающих на других частотах. По международному соглашению несущие частоты соседних радиостанций должны отстоять друг от друга не менее чем на 10 кгц. Поэтому избирательность приемника характеризует его способность подавлять сигналы, отстоящие на ±10 кгц от частоты, на которую он настроен.
      В супергетеродинном приемнике модулированный сигнал радиостанции 1с из антенны поступает во входное устройство ВУ {рис. 1), затем усиливается резонансным усилителем высокой частоты УВЧ и подается в смеситель СМ. В смеситель же поступает и немодулированный сигнал гетеродина Г частотой 1г- На выходе смесителя образуются биения между колебаниями сигнальной ча-
      стоты 1с и колебаниями гетеродина 1г. Частота этих (биений равна промежуточной частоте приемника 1ш а амплитуда биений меняется точно в соответствии о модуляцией сигнала радиостанции. Колебания промежуточной частоты усиливаются усилителем промежуточной частоты УПЧ, затем детектируются. На выходе детектора Д выделяется сигнал звуковой частоты, который поступает в усилит ель низкой частоты УНЧ, а после усиления в нем подается на громкоговоритель Гру который и воспроизводит радиопередачу.
      Принимаемый сигнал, помимо несущей частоты 1с, содержит и ряд боковых частот. При преобразовании в супергетеродине весь спектр частот принимаемой станции переносится, как бы «пересаживается» на новую частоту — промежуточную, одну и ту же для любой из принимаемых станций.
      Раньше уже было сказано, что избирательность характеризует способность схемы или системы ослаблять сигнал мешающей радиостанции (работающей на частоте 1) по сравнению с сигналом принимаемой радиостанции, частота которой 1с совпадает с резонансной частотой контура 1рез. Обозначают избирательность индексом Se. Величина Se показывает, во сколько раз будет ослаблена амплитуда U сигнала посторонней радиостанции по сравнению с амплитудой полезного сигнала t1рез (конечно, при одинаковой амплитуде этих сигналов на входе устройства, обладающего избирательностью):
      Естественно, что на величину избирательности Se оказывают влияние не только избирательные свойства контура, но и так называемая величина расстройки A1, на которой оценивается избирательность и которая показывает, насколько далеко по частоте отстоит сигнал мешающей радиостанции от резонансной частоты контура:
      При расчете избирательности расстройку определяют в процентах:
      Чем дальше отстоит частота мешающей радиостанции от резонансной частоты, т. е. чем больше расстройка, тем значительнее ослабление мешающего сигнала. Это станет понятным, если посмотреть на резонансную характеристику колебательного контура (рис. 2). На этом рисунке приведены только правые половины резонансных характеристик колебательных контуров различной добротности. Кстати, обратите внимание, что выражение расстройки контура относительно сигнала с частотой 1 через процентную расстройку Af% позволяет воспользоваться этим графиком для любой резонансной частоты.
      Рис. 2. Резонансные кривые колебательного контутра
      Часто избирательность Se определяют не в относительных единицах, а в децибелах.
      Децибел (дб) — это логарифмическая единица, принятая для оценки величин отношений напряжений, токов и мощностей:
      Для облегчения расчетов на рис. 3 приведена номограмма для определения отношений токов, напряжений и мощностей в децибелах, Чтобы перевести избирательность Se, выраженную в относительных единицах, в избирательность выраженную в децибелах, можно воспользоваться этой же номограммой, так как избирательность Se — это отношение напряжений.
     
      Избирательные свойства контура
      От чего же зависят избирательные свойства колебательного контура? В основном — от добротности. Конденсатор контура, если он хорошего качества (например, воздушный, слюдяной или керамический), вносит очень мало электрических потерь, и поэтому добротность катушки в основном определяет добротность всего контура Чем больше добротность Q, 1ем сильнее выражены резонансные свойства колебательного контура, тем круче идут ветви резонансной характеристики контура (см. рис. 2).
      Добротность катушки индуктивности определяется при помощи специального измерительного прибора — куметра. Однако я должен предупредить, что измеренная таким прибором добротность катушки всегда больше добротности колебательного контура с этой же катушкой, но включенной в схему приемника, так как цепи, подключенные к контуру в схеме приемника (антенна, входная цепь транзистора и т п.), шунтируют контур, заглушают в нем резонанс, и тем самым снижают его добротность Поэтому реальная или эквивалентная добротность колебательного контура с учетом воздействия внешней схемы обычно составляет
      где меньшее значение делителя соответствует работе колебательного контура в схеме лампового приемника, а большее значение — в схеме транзисторного приемника.
      Какою же избирательностью обладает колебательный контур?