Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина - Рудольф Сворень

Примерно к тем же выводам мы придем, рассматривая изменение частоты гетеродина fГ и входного контура fк-вх при настройке супергетеродинного приемника в пределах диапазона.

Так, например, в диапазоне длинных волн резонансная частота входного контура fк-вх равна частоте принимаемой станции fс и изменяется от 140 до 420 кгц, то есть в три раза. Если одновременно изменяется в три раза частота гетеродина, то при настройке приемника в пределах диапазона и промежуточная частота изменится в три раза (рис. 135), что совершенно недопустимо, так как контуры ПЧ всегда настроены на одну и ту же частоту.

Для того чтобы и в начале и в конце диапазона разница между fк-вх и fс составляла 465 кгц, необходимо, чтобы частота гетеродина изменялась от 605 кгц до 885 кгц, то есть примерно в 1,5 раза. Аналогично на средних волнах изменению резонансной частоты входного контура в три раза (520 — 1600 кгц) должно соответствовать изменение fc в 2,2 раза (от 985 до 2065 кгц). На коротких ваннах резонансная частота входного контура изменяется в 3,2 раза, а частота гетеродина в 3,1 раза.

Где же выход? Может быть, ввести отдельную настройку входного и гетеродинного контуров? Именно так и поступали в первых супергетеродинных приемниках, появившихся несколько десятков лет назад. Но настраивать контур гетеродина и входной контур с помощью отдельных конденсаторов неудобно.

Для одновременной настройки гетеродинного и входного контура в супергетеродинном приемнике обычно применяется стандартный блок из двух одинаковых конденсаторов переменной емкости. Однако, несмотря на то что эти секции одинаковы, с их помощью удается изменять частоту гетеродинного контура в меньшее число раз, чем частоту входного контура. Достигается это путем искусственного уменьшения максимальной емкости контура гетеродина. Для этого совсем не обязательно переделывать используемый в этом контуре конденсатор настройки: достаточно последовательно с ним включить конденсатор постоянной емкости — сопрягающий конденсатор Ссоп (рис. 136).

Рис. 136. Чтобы разница между fc и fГ не изменялась в пределах диапазона, нужно, чтобы частота гетеродина fГ менялась в меньшее число раз, чем резонансная частота входного контура fк-вх. Этого можно добиться, включив в контур гетеродина сопрягающий конденсатор Ссоп.

Как мы уже отмечали (лист 89), общая емкость двух конденсаторов, соединенных последовательно, меньше емкости любого из них и близка по величине к наименьшей из емкостей. Для длинноволнового диапазона емкость конденсатора Ссоп обычно составляет 150–200 пф, для средневолнового 400–500 пф и для коротковолнового 4000–5000 пф (лист 180). На минимальную емкость контура гетеродина сопрягающие конденсаторы практически не влияют, поскольку минимальная емкость конденсатора настройки во много раз меньше емкости любого из сопрягающих конденсаторов. Что же касается максимальной емкости контура, то на длинных волнах она будет примерно равна 130–150 пф, на средних 250–300 пф и на коротких 400–450 пф.

Благодаря тому что максимальная емкость контура гетеродина оказывается меньше максимальной емкости входного контура (ведь во входной контур мы не включаем сопрягающие конденсаторы), разница между частотами fк_вх и fГ на всех участках каждого из диапазонов сохраняется равной fпр (приблизительно).

Высокочастотное напряжение с сетки (или с анода) гетеродина подается на преобразователь частоты. В качестве преобразователя частоты может быть использован любой нелинейный элемент, в том числе электронная лампа. Наиболее широко в преобразовательном каскаде используются специальные лампы — гептоды (рис. 71), в которых имеются две управляющие сетки. На одну из этих сеток подается из входной цепи сигнал принимаемой станции Uc, на вторую — переменное напряжение гетеродина UГ. Оба эти напряжения управляют анодным током, и поэтому переменная составляющая анодного тока фактически представляет собой сумму двух переменных составляющих с частотами fс и fГ. Режим лампы подбирается таким образом, чтобы форма кривой анодного тока несколько искажалась (в усилителе мы боремся с нелинейными искажениями, здесь они нам необходимы). При этом в анодном токе появляется составляющая с разностной (промежуточной) частотой, которая и выделяется контуром L'прС'пр включенным в анодную цепь лампы (лист 164).

Рядом с катушкой L'пр расположена катушка второго контура, настроенного на промежуточную частоту (L"прС"пр) и включенного в сеточную цепь лампы усилителя ПЧ.

Благодаря усилительным свойствам преобразовательной лампы на ее выходе напряжение Uпр оказывается в десять — тридцать раз больше, чем напряжение сигнала Uc, поступающего из входной цепи приемника. Таким образом, преобразовательный каскад, помимо выполнения своей основной задачи, еще и усиливает сигнал.

В настоящее время преобразователь частоты и гетеродин, как правило, выполняются на одной комбинированной лампе 6И1П, в которую входит триод (используется в гетеродине) и гептод (используется в самом преобразователе).

Усилитель промежуточной частоты супергетеродинного приемника принципиально ничем не отличается от усилителя высокой частоты приемника прямого усиления с фиксированной настройкой (листы 169, 155). В анодную цепь лампы усилителя ПЧ включен контур L'''прС'''пр, настроенный на промежуточную частоту. С этим контуром индуктивно связан следующий контур ПЧ — L""прС'""пр, с которого усиленное напряжение промежуточной частоты подается на детектор.

Применяемые в усилителе ПЧ два контура, настроенные на промежуточную частоту и связанные между собой индуктивно (а иногда и через конденсатор), получили название двухконтурного полосового фильтра (лист 172). Радиолюбители иногда называют такие контуры трансформатором промежуточной частоты. Включение в анодную цепь преобразователя частоты и усилителя ПЧ двухконтурных фильтров вместо одиночных колебательных контуров резко улучшает избирательность приемника по соседнему каналу.

В радиовещательных приемниках высокого класса, а также в некоторых приемниках специального назначения усилитель промежуточной частоты может содержать два-три и более усилительных каскадов с многоконтурными фильтрами.

Детектор, усилитель низкой частоты и блок питания супергетеродина совершенно аналогичны соответствующим узлам приемника прямого усиления. Следует заметить, что в супергетеродинах почти всегда применяется диодный детектор, так как нелинейные искажения, возникающие в нем, намного меньше нелинейных искажений сеточного детектора. Что же касается дополнительного усиления, которое дает сеточный детектор, то в супергетеродине это усиление оказывается излишним хотя бы потому, что сигнал принимаемой станции достаточно (примерно в 10 тысяч — 50 тысяч раз) усиливается до детектора.

Иногда, стремясь простейшим путем повысить чувствительность и избирательность супергетеродина, радиолюбители используют в нем положительную обратную связь в усилителе ПЧ или сеточном детекторе, мирясь с возникающими дополнительными искажениями (чертеж 25). Достоинством такого усилителя ПЧ и регенеративного детектора, применяемого в супергетеродине, является то, что эти элементы всегда работают на одной (промежуточной) частоте, и поэтому при перестройке приемника с одной станции на другую обратную связь можно не изменять.

Благодаря высокой чувствительности супергетеродин принимает большое количество радиостанций. При приеме «сильных» станций после детектирования может получиться очень большое напряжение (5—15 в). Для того чтобы при этом не возникали большие нелинейные искажения (например, из-за перегрузки громкоговорителя), приходится выводить регулятор громкости и тем самым уменьшать низкочастотное напряжение, которое подается на вход усилителя НЧ. При приеме «слабых» станций, наоборот, почти полностью вводят регулятор громкости, добиваясь нормального звучания передачи. Для того чтобы не приходилось слишком часто пользоваться регулятором громкости (это особенно неудобно при настройке приемника, когда «сильные» и «слабые» станции непрерывно сменяют друг друга), в супергетеродинном приемнике применяют систему автоматической регулировки усиления — АРУ, которая автоматически уменьшает усиление приемника при приеме «сильных» станций. Благодаря этому при изменении сигнала, поступающего на вход приемника, громкость передачи меняется незначительно.