Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 02
Достоинство такого детектора — несравнимая ни с чем высокая чувствительность. В сверхрегенеративном детекторе обязательно создаются вспомогательные колебания, которые при одной полярности сигнала создают положительную обратную связь, приводящую к генерации. А при сигнале противоположной полярности — выводят каскад из такого состояния, не давая приемнику «завыть».
Режим сверхрегенерации узнается по шипению в звукоизлучателе, пока приемник не настроен на радиопередачу. Заметим, что детектор рассматриваемого типа способен без помощи других каскадов на штыревую антенну принимать передачи УКВ ЧМ и звуковое сопровождение телепередач на расстоянии порядка 30 км от передатчиков.
В отличие от детекторов на рисунках 2 и 3 простейший детектор на рисунке 1 не требует ни питания, ни налаживания, но ему требуется значительное предварительное усиление радиосигнала, когда прием ведется на компактную встроенную антенну (магнитную, рамочную, штыревую).
«Прямое» (на частоте сигнала) усиление в простом приемнике даст усилитель, подобный показанному на рисунке 4.
Его достаточно для приема нескольких местных или не очень удаленных мощных радиостанций в диапазонах СВ и ДВ. Каскад с индуктивной нагрузкой L1 дает большее усиление, но годится лишь для однодиапазонных конструкций, иначе пришлось бы переключать катушки для каждого диапазона; каскад с нагрузкой-резистором (R3) дает усиление поскромнее, но зато является широкополосным, пригодным сразу для нескольких диапазонов. Увеличение числа каскадов свыше двух, в особенности трансформаторных, чревато самовозбуждением из-за паразитных связей между цепями каскадов, и потому обычно не применяется.
Иногда в простых конструкциях обходятся одним каскадом усиления радиочастоты, наращивая усиление с помощью положительной обратной связи с коллекторной нагрузки на приемный контур (рис. 5).
Регулируя обратную связь переменным резистором, у порога генерации можно получить весьма высокую чувствительность и избирательность единственного антенного контура; при этом, однако, сужается полоса воспроизводимых звуковых частот и прием становится неустойчивым. Подобные схемы применяют чаще для приема любительских передатчиков в диапазоне КВ. По указанным выше причинам для устойчивого и качественного приема большого количества радиостанций, работающих в широком диапазоне частот от ДВ до УКВ, используют так называемые супергетеродинные радиоприемники, работающие с преобразованием принимаемых частот.
Суть его в том, что к принимаемому антенным контуром сигналу «подмешиваются» вспомогательные колебания встроенного гетеродина. В каскаде, называемом смесителем, «слияние» обоих сигналов приводит к образованию модулированного сигнала сравнительно невысокой «промежуточной» радиочастоты (465 кГц). На такой фиксированной частоте легко получить достаточно высокое и устойчивое усиление и хорошую избирательность при трех-четырех резонансных контурах ПЧ или одной пьезокерамическом фильтре, настроенном на 465 кГц.
Упрощенный фрагмент преобразователя частоты изображен на рисунке 6.
Вспомогательный сигнал контура L6, С5, С1.2, выработанный гетеродином на транзисторе VT2, подается в эмиттерную цепь смесителя на транзисторе VT1. Этот сигнал отличается на 465 кГц от сигнала приемного контура L1, С1.1, подаваемого на базу VT.
Сигнал ПЧ выделяется контуром L3, СЗ и идет на дальнейшее усиление и детектирование. Функции смесителя и гетеродина обычно совмещают в общем каскаде на одном транзисторе. При самостоятельном конструировании представляет интерес комбинация однотранзисторного преобразователя и сверхрегенеративного детектора, позволяющая обойтись без каскадов усиления ПЧ для приема КВ или УКВ ЧМ передач. Если вспомогательному сигналу сообщить частоту принимаемого, получим «нулевую» промежуточную частоту, то есть сигнал звуковой частоты, который легко усилить любым УЗЧ; это так называемый прием с прямым преобразованием (или с синхронным детектором). Вариант такого устройства дан на рисунке 7.
Здесь гетеродин работает на транзисторе VT1, смешение сигналов происходит на диодах VD1, VD2.
Метод прямого преобразования используется главным образом, для приема любительских передатчиков, работающих телеграфом («точки», «тире») или с модуляцией типа SSB (на одной боковой полосе).
Для озвучивания сигналов, принятых любым из рассмотренных устройств и их комбинациями, можно использовать любой, отвечающий вашей задаче, усилитель 3Ч, построенный на транзисторах либо на основе интегральных микросхем. Годятся и многие готовые УЗЧ, имеющиеся в заводских радиоприемниках или магнитофонах.
Ю.ПРОКОПЦЕВ
СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
Как убедиться в волновой природе света
Одно из следствий волновой природы света — дифракция. Она проявляется как некая кажущаяся способность света огибать препятствия.
Если в школе есть лазер, то показать это явление не сложно. Направьте луч на стенку — и весь класс, даже при незашторенных окнах, увидит отчетливое красное пятно. Теперь пересечем лазерный луч дифракционной решеткой — так называется кусок стекла или фотопленки, на которые нанесено множество тонких штрихов. Пятно на стене разлетится на множество ярких красных пятен.
На первый взгляд прекрасно. Эффект доказан и показан сразу всем. Но… вдумчивый ученик заметит рафинированную искусственность лазерного света. Возникнет сомнение: а так ли все происходит со светом обычным?
Почти все опыты по волновой природе света требуют очень ярких точечных источников. Яркость даже обычного школьного лазера сравнима с яркостью атомного взрыва в одну килотонну, наблюдаемого с расстояния в один км. Неудивительно, что даже с ярчайшими дуговыми и газоразрядными лампами подобные опыты получаются лишь в хорошо затемненном помещении, а детали их плохо видны с задних рядов.
В школах такие источники света, как лазер, встречаются редко, а поскольку с лампами накаливания опыты получаются плохо, их часто попросту не показывают.
А зря. Лучше отказаться от группового показа и перейти к индивидуальным лабораторным работам. Их можно провести, опираясь на самые простые средства. Об этом можно прочесть в очень редкой книге, изданной Академией педагогических наук РСФСР: Башкатов М Н. и Огородников Ю.Ф. «Школьные опыты по волновой оптике». Москва, 1960 г. Авторы отмечают, что в своей работе опирались на методику одного из основоположников волновой теории света, Огюстена Жана Френеля.
Суть опытов заключается в том, что наблюдение ведется не на проекции экрана, а с помощью простой лупы. Свет, отраженный экраном, почти полностью рассеивается, и лишь ничтожная (едва ли не миллионная) часть попадает в глаза наблюдателя. Лупа же собирает практически весь свет. И такие опыты можно провести даже в слегка затемненном уголке классной комнаты.
Источником света послужит обычная лампа карманного фонаря с подставкой, которая имеется во всех физических кабинетах. Нить накаливания в ней располагается горизонтально. Это очень удобно. Поворачивая подставку, нить можно наблюдать то во всю длину, то с торца. В первом случае она работает как протяженный источник света, во втором — как точечный. Наблюдаемые предметы помещаются на расстоянии примерно в один метр. Тогда форма фронта световой волны максимально приближается к идеальной сферической.
Но волновые эффекты удастся наблюдать только в том случае, если вы правильно пользуетесь лупой (рис. 1).
На этом придется остановиться подробнее.
От лампы на лупу падает расходящийся пучок света (MN — сечение этого пучка фокальной плоскостью лупы), а пройдя сквозь нее, после преломления выходит сходящийся пучок. Однако за фокусом линзы и он расходится.
Чтобы видеть все сечение MN, в котором происходят волновые процессы, надо поместить лупу от глаза на расстоянии немного больше фокусного, чтобы она казалась равномерно и ярко освещенной. А имеющиеся в школах лабораторные линзы с фокусными расстояниями 7 и 14 см советуем располагать на расстояниях 8 и 16 см от глаза соответственно.
В начале века профессор В.Аркадьев получил ряд фотографий, вошедших в учебники по оптике, где показана дифракция, происходящая на обычных предметах — стержне, тросточке, шляпе.
Эти снимки делались при свете дуговой лампы с расстояния до сорока метров в полностью затемненном помещении!
Мы же сможем это все пронаблюдать в самых простейших условиях. В нашем случае предметы выберите иные (рис. 2) — две иголки и проволочный крючок на подставке.
