Рудольф Сворень - Ваш радиоприемник

Способность катушки создавать магнитное поле характеризуют коэффициентом самоиндукции, который иногда для простоты называют индуктивностью. Чем больше витков в катушке, тем сильней создаваемое ею магнитное поле, тем больше ее индуктивность. Единицей индуктивности является генри (гн). Определить эту величину мы сможем, если вспомним, что такое электромагнитная индукция.

При всяком изменении магнитного поля — только при изменении — вокруг проводника возникает электрическое поле и на концах этого проводника наводится э. д с. С этим явлением мы уже встречались, когда говорили об излучении радиоволн и о наведении тока в приемной антенне. То же самое происходит, если менять ток в катушке. Когда мы меняем ток, то на концах катушки наводится электродвижущая сила — так называемая э. д. с. самоиндукции. Величина ее зависит как от скорости изменения тока (а следовательно, и магнитного поля), так и от индуктивности катушки. Из этого и выводится единица коэффициента самоиндукции. Если при скорости изменения тока в катушке на 1 а за 1 сек на ней наводится э. д. с., равная 1 в, то коэффициент самоиндукции (индуктивность) такой катушки равен 1 гн. Генри — величина очень большая — такой индуктивностью обладают катушки, которые содержат много тысяч витков. В приемнике нам приходится иметь дело с катушками, индуктивность которых измеряется в миллигенри (мгн, тысячная часть гн) и микрогенри (мкгн, миллионная часть гн).

Коэффициент самоиндукции сокращенно обозначается буквой L. Этой же буквой на схемах и чертежах обозначаются и сами катушки (рис. 24).

Рис. 24

Занимаясь определением коэффициента L, мы как-то незаметно проскочили мимо одной очень важной зависимости, не обратили внимания на то, что величина э. д. с. самоиндукции зависит от скорости изменения тока: чем быстрее меняется ток, тем больше эта э. д. с. Имея уже некоторый опыт с конденсатором, мы можем сразу же перейти к переменному току и отметить, что он создаст на катушке переменную э. д. с. самоиндукции. Величина ее будет тем больше, чем больше L катушки и чем быстрее меняется ток, то есть чем выше его частота.

Мы пока ничего не говорили о полярности, наведенной э. д. с., а этот вопрос имеет очень важное значение. Оказывается, электродвижущая сила самоиндукции всегда действует так, что мешает любому изменению тока. Она действует против тока, когда тот нарастает и поддерживает его, когда ток убывает. Это систематическое противодействие приводит к тому, что наведенная э. д. с. — ее так и называют — противоэдс— просто уменьшает величину переменного тока и поэтому катушка оказывает ему большое сопротивление. Это сопротивление называется индуктивным и обозначается xL. Оно очень напоминает емкостное сопротивление конденсатора с той лишь разницей, что при увеличении частоты хс уменьшается (рис. 21, е), a xL растет (рис. 24, д): чем больше частота, тем быстрее меняется ток, тем, следовательно, больше величина противодействующей э. д. с.

Теперь мы можем вернуться к тому, с чего начали разговор о катушке — оказывая разное сопротивление токам различных частот, она может работать в фильтрующих цепях. На рисунке 22, а показан простейший RL — фильтр для разделения постоянной и переменной составляющих пульсирующею тока. Постоянный ток сравнительно легко пройдет через катушку, а для переменной составляющей она будет представлять большое сопротивление. Поэтому переменная составляющая пойдет через R1, а постоянная — через L1.

Индуктивность катушки, применяемой в фильтре, выбирают с учетом частоты. Для того чтобы получить большое сопротивление на низких частотах, приходится брать катушку с весьма большой индуктивностью, например, несколько десятков генри. Большую индуктивность легче всего получить, если вставить в катушку стальной сердечник. Под действием магнитного поля катушки он намагнитится и во много раз усилит это магнитное поле. Более подробно о катушках и, в частности, о катушках с сердечниками, мы поговорим в следующей главе, а сейчас вернемся к детекторному каскаду и попробуем разобрать его реальную схему (рис. 23, к).

Почти все элементы этой схемы нам уже знакомы. Правда, вместо постоянного сопротивления R1 включено переменное R"1, так что оно образует делитель низкочастотного напряжения. Когда движок, то есть средний подвижной контакт этого сопротивления, находится в верхнем по схеме положении, то мы снимаем с сопротивления R"1 все образующееся на нем напряжение. Если перевести движок вниз, то напряжение мы вообще не снимем. Во всех промежуточных положениях движка можно получить от детектора большую или меньшую часть выделенного напряжения НЧ. Таким образом, в приемнике обычно осуществляется регулировка громкости. Появившееся в новой схеме сопротивление R'1  — это дополнительный, образно говоря, аварийный элемент фильтра. Дело в том, что когда движок находится в крайнем верхнем положении, высокочастотная составляющая может «почувствовать лазейку» и ринуться в цепь низкой частоты. Вот на этот случай на пути ВЧ-составляющей (так мы в дальнейшем будем сокращенно обозначать высокую частоту) и устанавливается дополнительное сопротивление R"1.

* * *

НЕ БОЙТЕСЬ ТЕСНОЙ «ОБУВИ»

Если человек носит обувь сорок третьего размера, он едва ли согласится купить 44-й и уж наверняка откажется от 42-го. Так и радиолюбитель, покупая запасную деталь для своего приемника, обычно требует, чтобы ему дали точно такую, какая была. А между прочим, аналогию здесь проводить нельзя. Очень многие детали могут сильно отличаться от тех, что требуется по схеме. Так, в большинстве случаев можно допустить изменение емкости и сопротивления на 10–20 %. Более того в некоторых случаях сопротивление или емкость можно смело увеличить или уменьшить в 1,5–2 раза. Даже силовые и выходные трансформаторы можно брать от других приемников. Значительно хуже обстоит дело с контурными катушками и конденсаторами. Здесь даже небольшое отклонение от необходимой величины влечет за собой расстройку контура, а значит, заметное ухудшение избирательности и чувствительности. И уж совсем нельзя допускать уменьшения рабочего напряжения конденсаторов и мощности рассеивания сопротивлений. В остальном же при замене радиодеталей можно проявлять побольше смелости и решительности, чем при покупке обуви.

* * *

До сих пор мы говорили, что полученное после детектирования напряжение низкой частоты подается на громкоговоритель для воспроизведения звука. Однако в действительности прямой связи детектора с громкоговорителем — слишком слабый низкочастотный сигнал получается после детектирования. Он не только не сдвинет с места диффузор громкоговорителя, но даже не всегда сможет создать слабенький звук с помощью телефона. Одним словом, между детектором и громкоговорителем нам придется включить еще один «черный ящик» — в нем будет находиться пока загадочный для наc низкочастотный усилительный тракт. Что же касается «черного ящика», который стоит между детектором и антенной, то совершенно ясно, что в нем будет происходить «обработка» высокочастотного сигнала и поэтому его можно теперь назвать трактом высокой частоты.

Вы, конечно, можете спросить, а не слишком ли много «черных ящиков»? И действительно, мы с вами уже прошли почти треть пути, а из настоящего приемника знакомы только с детектором. Когда же нам будут представлены и другие узлы, когда они выйдут из «черных ящиков» и расскажут о своем устройстве? Почему бы, например, не начать с антенны и, следуя за сигналом, разобрать все, что встречается на его пути?

Это, к сожалению, невозможно. Уже на первых шагах мы столкнулись бы с серьезными трудностями, обнаружив, что совсем не готовы к генеральному наступлению. В нашем случае приходится поступать примерно так, как поступают в сложной шахматной партии. Сначала готовится плацдарм, укрепляются тылы, группируются фигуры, и только после тщательной и серьезной подготовки начинается атака.

Мы с вами уже выполнили большую часть программы. Осталось сделать еще два очень важных, едва ли не самых важных, шага. Нужно выяснить, как осуществляется усиление сигнала и что обеспечивает необходимую избирательность, то есть выделение сигнала только нужной нам станции.

Этими двумя вопросами мы сейчас и займемся. Начнем с избирательности.

В мире качающихся маятников

Даже в самых общих чертах очень трудно рассказать о многообразии, о богатстве окружающего нас мира. Мириады солнц, разбросанных в бесконечных просторах Вселенной, и странный мир атома, тончайшие молекулярные механизмы живой клетки и могучие машины, увеличивающие в тысячи раз силу наших мускулов, океаны энергии, выделяемые при внутриядерных реакциях, и чудо природы — человеческий мозг, энергетический баланс которого составляет всего несколько ватт. Но во всем этом многообразии, среди, казалось бы, самых разных и никак не связанных процессов и явлений, обнаруживаются общие черты, изумительные по своей универсальности структуры и закономерности.