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

Если изменять частоту переменного тока, который подводится к контуру от генератора, то будет изменяться амплитуда тока в контуре. Измеряя ток в контуре при разных частотах генератора, можно построить график, показывающий зависимость этого тока от частоты. Такой график называется резонансной кривой контура. Наибольший контурный ток будет при резонансе, когда частота генератора равна частоте собственных колебаний f0, которую обычно называют резонансной частотой и иногда обозначают fрез.

При отходе от резонансной частоты ток в контуре уменьшается, причем, чем сильнее отличается частота генератора от резонансной, тем меньше контурный ток (рис. 52). Поэтому, если подключить к контуру антенну и, подобрав индуктивность Lк и емкость Ск, настроить его в резонанс с принимаемой станцией (то есть сделать так, чтобы частота собственных колебаний контура f0 стала равна частоте принимаемой станции), то сигналы других станций, частоты которых отличаются от резонансной, будут ослабляться (рис. 54, 55).

Предположим, что в антенне действуют три одинаковых по силе сигнала от трех радиостанций, одна из которых работает на частоте 150 кгц, другая на частоте 200 кгц и третья на частоте 1000 кгц. Из антенны все эти сигналы поступают в контур приемника, настроенный на частоту 200 кгц. В этом случае, несмотря на то что в антенне все три станции создают одинаковые по силе сигналы, самое большое напряжение на контуре создаст сигнал с частотой 200 кгц, так как для него контур настроен в резонанс. Напряжения с частотой 150 кгц и особенно 1000 кгц окажутся намного меньше. Так, например, если сигнал с частотой 200 кгц создаст на контуре напряжение 1 в, то сигнал с частотой 150 кгц создаст напряжение 0,1 в, а сигнал с частотой 1000 кгц, особенно далекой от резонанса, создаст на контуре напряжение не более 0,01 в. Эти цифры можно считать вполне реальными. Конечно, изменив индуктивность и емкость контура, можно настроить его на другую частоту, например 150 кгц, и тем самым добиться ослабления сигналов с частотами 200 кгц и 1000 кгц.

Судя по резонансной кривой, меньше всех будут ослабляться сигналы соседних станций, частота которых на 10 кгц больше или меньше частоты принимаемой станции (лист 91). Относительное число, показывающее, во сколько раз контурный ток (или напряжение на контуре) с частотой принимаемой станции больше, чем контурный ток с частотой соседней станции (при условии, что ток, наведенный обеими станциями, в антенне одинаков), называется избирательностью по соседнему каналу. Так, например, если напряжение резонансной частоты равно 5 в, а напряжение соседней станции 0,5 в, то избирательность контура равна 10.

Избирательность — это замечательное свойство контура, и благодаря этому свойству без колебательных контуров не обходится ни один приемник. Именно избирательность колебательного контура дает возможность выделить сигналы нужной нам станции среди бесчисленного множества сигналов, действующих в антенне.

Об избирательности контура можно судить по «остроте» резонансной кривой. Чем острее резонансная кривая, чем круче ее спады, тем больше будет ослабляться сигнал соседней мешающей станции, тем лучше избирательность приемника. Форма резонансной кривой сильно зависит от добротности Q контура: чем больше Q, тем «острее» резонансная кривая. Таким образом улучшение добротности контура не только увеличивает чувствительность приемника, но и повышает его избирательность (рис. 54, 55).

В некоторых приемниках, предназначенных для местного приема, имеется несколько контуров, каждый из которых настроен на определенную станцию. Включение нужного контура осуществляется с помощью переключателя, и такая система получила название фиксированной настройки. Фиксированная настройка очень удобна для радиослушателя, но с увеличением числа принимаемых станций схема и конструкция приемника сильно усложняются.

Значительно проще осуществить прием большого числа станций, если применить плавную настройку колебательного контура путем постепенного изменения емкости Ск или индуктивности Lк.

Для плавной настройки приемника обычно используется конденсатор переменной емкости (лист 92). Такой конденсатор состоит из двух частей: неподвижной — статора и подвижной — ротора. Статор и ротор собраны из тонких пластин, причем ротор соединен с металлическим корпусом конденсатора, а статор изолирован от него. Большое число пластин необходимо для того, чтобы получить сравнительно большую емкость при небольших габаритах конденсатора. При монтаже ротор, как правило, соединяют с нижним (по схеме) концом катушки, то есть фактически заземляют. При повороте ротора изменяется расстояние между его пластинами и пластинами статора, а вместе с этим изменяется и емкость конденсатора. Основной характеристикой таких конденсаторов является максимальная емкость Смакс (пластины полностью введены) и минимальная емкость Смин (пластины полностью выведены). На схемах указываются обе эти величины (через тире).

Широкое распространение получили стандартные блоки, состоящие из двух конденсаторов переменной емкости (двух секций), каждый из которых имеет максимальную емкость Смакс = 450 (520) пф и минимальную Смин = 15 (25) пф. Роторы обеих секций соединены между собой, так как они закреплены на общей металлической оси. На схеме конденсаторы, роторы которых закреплены на одной оси, соединяют пунктирной линией. В случае необходимости, например в детекторном приемнике, можно использовать только одну секцию блока, не подключая никуда статор второй секции.

С помощью одного конденсатора стандартного блока можно плавно изменять частоту настройки контура в три-четыре раза и таким образом полностью перекрыть один из радиовещательных диапазонов. При этом максимальной емкости будет соответствовать самая низкая частота диапазона, а минимальной емкости — самая высокая частота. Это следует из рассмотренной нами основной формулы для f0: с увеличением емкости конденсатора резонансная частота контура уменьшается.

Для перехода с одного диапазона на другой в контуре осуществляется переключение катушек. Так, например, для перехода с длинных волн на средние индуктивность катушки Lк уменьшают примерно в десять раз, а при переходе на короткие волны — еще в десять — двадцать раз. Конденсатор настройки на всех диапазонах используется одни и тот же, а катушки к нему подключаются с помощью переключателя (переключатель диапазонов, рис. 56).

Рис. 56. Для настройки приемника на нужную станцию в пределах диапазона используется конденсатор с плавно меняющейся емкостью, а для перехода с диапазона на диапазон — включение катушек с различной индуктивностью.

Для того чтобы при налаживании приемника можно было точно подогнать границы диапазона, в контур вводят элементы подстройки. Один из этих элементов — это подключенный непосредственно к катушке, а следовательно, определяющий общую емкость контура, подстроечный конденсатор Сп (лист 93), емкость которого можно изменять от 5—10 до 25–50 пф. Этот конденсатор (его иногда называют «триммер») особенно сильно влияет на настройку контура на самых высоких частотах, когда ротор конденсатора настройки выведен. Это объясняется тем, что подстроечный конденсатор фактически подключен параллельно конденсатору настройки Ск, и общая емкость контура определяется их суммой.

Когда емкость конденсатора настройки Ск мала, то даже небольшие изменения емкости Сп оказываются весьма ощутимыми. Если же полностью ввести ротор конденсатора Ск, то на фоне его большой емкости влияние Сп будет незначительным. Сказанное хорошо иллюстрируется простым примером. Допустим, что емкость Ск изменяется от 20 пф до 500 пф, а емкость Сп можно менять в пределах 5—30 пф. При выведенном роторе конденсатора настройки (Ск = 20 пф) общую емкость контура можно менять с помощью Сп от 25 пф (20 + 5) до 50 пф (20 + 30), то есть в два раза. Когда же мы введем ротор (Ск = 500 пф), то общую емкость контура можно будет менять лишь на 5 % — от 505 пф (500 + 5) до 530 пф (500 + 30). Поэтому мы и говорим, что в основном Сп влияет на резонансную частоту контура на самых высоких частотах диапазона, то есть при минимальной емкости конденсатора Ск (рис. 57, 58).

Рис. 57. На коротковолновом участке любого диапазона (высшие частоты, ротор выведен) подстройку производят с помощью подстроечного конденсатора…