Рудольф Сворень - Ваш радиоприемник

После этих небольших отступлений переходим к принципу супергетеродинного приема. На рис. 57 вы видите предельно упрощенную схему, поясняющую главную идею работы супера.

Рис. 57

Лампа Л1 это гептод (рис. 40, г), из всех сеток которого для простоты показаны только две управляющие. На первую подается сигнал, точнее огромное количество сигналов из антенны, ко второй подводится переменное высокочастотное напряжение от вспомогательного генератора — гетеродина, с которым мы скоро познакомимся подробно. Предварительно заметим, что частоту гетеродина можно плавно изменять в широких пределах. Показанный на упрощенной схеме каскад называется преобразователем частоты.

Режим лампы Л1 специально подобран так, что она создает некоторые нелинейные искажения и в результате в анодном токе появляются составляющие, которых не было ни на одном из двух входов лампы. Среди новых составляющих будет целая серия гибридов — суммарных и разностных частот «гетеродинной породы». Гетеродин создаст такие «гибриды» для каждой станции, сигнал которой попадет на сетку лампы. На рисунке приведена таблица, где можно найти несколько числовых примеров, показывающих, чему будут равны суммарные и разностные частоты для разных станций. В первом примере частота гетеродина меньше, а во втором больше частоты принимаемого сигнала, однако суть дела от этого не меняется.

Интересны четыре последних примера, но прежде чем комментировать их, еще несколько слов о самой схеме. В анодную цепь преобразователя включен двухконтурный филыр L1C2, L2C3. Так же, как и в любом другом резонансном усилителе (рис. 56), этот фильтр выделит из всех составляющих анодного тока только ту, на частоту которой он настроен. Так, если контуры настроены на 100 кгц, то из всех составляющих, которые появятся при частоте гетеродина 500 кгц, в анодной цепи выделится только разностная частота, соответствующая принимаемому сигналу 400 кгц. Если изменить частоту гетеродина и сделать ее равной 510 кгц, то на смену этому сигналу уже придет другой — с частотой 410 кгц, так как теперь именно он совместно с гетеродином создаст разностную частоту 100 кгц, на которую настроен анодный двухконтурный фильтр. Одним словом, изменяя частоту гетеродина, можно будет выделить разностную частоту 100 кгц, полученную от любого сигнала действующего в антенне приемника.

Дети всегда чем-то похожи на родителей. Разностная частота, которую выделит анодный контур, оказывается промодулированной точно так же, как и участвовавший в ее создании сигнал принимаемой станции. Это значит, что если с двухконтурного фильтра высокочастотное напряжение разностной частоты мы подведем к детектору, то получим такой же низкочастотный ток, какой получили бы при детектировании основного сигнала.

На пути от преобразователя к детектору можно усилить сигнал разностной (обычно ее называют промежуточной) частоты и с помощью колебательных контуров тщательно отделить его от других составляющих.

Итак, главная идея супергетеродинного приема ясна — с помощью гетеродина и преобразователя мы прежде всего превращаем сигнал принимаемой станции в сигнал промежуточной (разностной) частоты и именно его усиливаем и детектируем. Это дает возможность довольно простыми средствами получить высокую чувствительность и избирательность на всех диапазонах. Во-первых, в усилителе промежуточной частоты (ПЧ) можно применить большое число контуров, так как они всегда настроены на одну и ту же частоту и конструктивно выполняются очень просто. Каждый такой контур — это катушка и конденсатор постоянной емкости — никаких переключателей и конденсаторов настройки, как в приемнике прямого усиления. Во-вторых, поскольку усиливаемая частота всегда одинакова, то «супер» обладает одинаковой чувствительностью и избирательностью на всех диапазонах.

И, наконец, если сделать промежуточную частоту не очень высокой, то контуры смогут легко ослаблять соседние станции (точнее, их разностные частоты), а электронные лампы будут избавлены от специфических трудностей, связанных с усилением очень высоких частот. В нашей стране для всех приемников установлена единая стандартная промежуточная частота 465 кгц, которая лежит в промежутке между диапазонами длинных и средних волн. На этой частоте усилитель НЧ работает примерно в таких же благоприятных условиях, как приемник прямого усиления в конце ДВ диапазона.

Из многих схем преобразовательных каскадов в наших приемниках наиболее широко применяются две. Одна из них выполнена на базе лампы 6И1П (рис. 58), вторая использует более старую лампу 6А7 (рис. 59).

Рис. 58

Рис. 59

Лампа 6И1П комбинированная — в ее баллоне имеется гептод, который работает в самом преобразователе частоты, и триод, на котором собран гетеродин. На полной и особенно на упрощенной схеме гетеродина (рис. 58, б) видно, что один из основных его элементов это колебательный контур L2C6.

Под действием первой же попавшей в контур порции энергии в нем начинаются собственные колебания, частота которых, как всегда, определяется индуктивностью и емкостью. Именно поэтому очень хотелось бы иметь контур в качестве источника вспомогательного высокочастотного напряжения — изменяя емкость и индуктивность, можно было бы легко менять вспомогательную частоту и таким образом перестраиваться с одной станции на другую (рис. 57, таблица). И в то же время сам контур без посторонней помощи не может участвовать в преобразовании частоты, поскольку колебания в нем затухают. Задача всех остальных элементов гетеродина и в первую очередь усилительной лампы в основном сводится к тому, чтобы сделать колебания в контуре незатухающими.

Катушка L3, включенная в анодную цепь лампы, расположена рядом с контурной катушкой L2 и связана с ней общим магнитным полем. Иными словами, обе эти катушки образуют высокочастотный трансформатор, с помощью которого энергия из анодной цепи передастся в сеточную, то есть осуществляется обратная связь. В отличие от того, что мы видели в усилителе низкой частоты, в гетеродине обратная связь положительна. Переменный ток, который катушка L3 — она называется катушкой обратной связи — наводит в контуре, действует согласно, в фазе с собственными колебаниями этого контура. Связь получается положительной благодаря определенному включению катушки; если поменять местами ее выводы, то связь станет отрицательной.

Известно, что собственные колебания в контуре затухают потому, что запасенная энергия постепенно расходуется на преодоление потерь. Теперь эти расходы восполняются за счет энергии, которая поступает в контур из анодной цепи и, при достаточно сильной положительной обратной связи потери в контуре будут полностью скомпенсированы — колебания станут незатухающими. Так ламповый генератор — гетеродин становится источником нужного нам переменного напряжения, частоту которого можно менять с помощью конденсатора и катушки. В гетеродине, так же как и во входном контуре, переход с диапазона на диапазон осуществляется переключением катушек, а плавная настройка в пределах диапазона с помощью конденсатора переменной емкости. Кстати говоря, на схемах преобразователей вы, по-видимому, узнаете и входной контур, L1С2, включенный в цепь антенны. О том, какую роль он играет в супергетеродине и почему конденсаторы С2 и С6 соединены пунктирной линией, вы узнаете в конце главы.

Схема генератора, примененная во втором преобразователе частоты (рис. 59), называется трехточечной. Здесь катушки обратной связи нет вообще и сама лампа подключена к контуру всеми тремя своими электродами (рис. 60).

Рис. 60

Благодаря этому контур получает энергию из анодной цепи и часть ее передает обратно на сетку. Для того чтобы в трехточечной схеме обратная связь была положительной, сетку и анод нужно подключить к краям контура, а катод — к середине. В нашей схеме (рис. 60, в) это требование выполнено, но весьма оригинальным путем.

Для постоянного тока, как обычно, заземлен катод через часть контурной катушки, сопротивление которой для постоянного тока практически равно нулю. В то же время для переменного тока катод нельзя считать заземленным, так как на высокой частоте индуктивным сопротивлением катушки уже никак пренебрегать нельзя. Для переменного тока заземлен анод — он замкнут на корпус через конденсатор С1 достаточно большой емкости, а поскольку с корпусом соединен и нижний (по схеме) «край» контура, то можно считать, что главное требование (катод в центре, анод и сетка по краям) выполняется полностью.