книги из ГПНТБ / Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера

схема совершенно аналогична предыдущей и отличается лишь тем, что разряд конденсатора С происходит только через резистор R.

ГЕТЕРОДИН, РАБОТАЮЩИЙ ПО СХЕМЕ С ИНДУКТИВНОЙ ТРЕХТОНКОЙ

На рис. 109 приведена схема гетеродина с индуктивной трехточкой. В этой схеме также имеется положительная обратная связь. Однако в отличие от предыдущей схемы здесь нет специальной катушки связи и роль ее выполняет нижняя часть катушки сеточного контура. Цепочка RC выполняет те же функции, что и в предыдущей схеме.

Разберем работу этой схемы. Предположим, что при подключении схемы к источнику питания Еа от скачка тока в контуре возник колебательный процесс и на контуре поя­ вилось переменное напряжение. Пусть в некоторый момент времени это напряжение начнет возрастать. Это означает,

что и верхняя, то дополнительное магнитное поле, создан­ ное анодным током лампы, будет суммироваться с основным магнитным полем сеточного контура. Общее магнитное поле возрастет по величине, увеличится внутренний запас энер­ гии в контуре, а это означает, что потери в контуре будут скомпенсированы и в нем возникнут незатухающие коле­ бания.

И в этой схеме также необходимо выполнить условия фаз и амплитуд. Условие фаз может быть выполнено в том случае, если направление намотки витков нижней части

180

катушки совпадете направлением намотки витков ее верхней части.

Условие амплитуд выполняется путем подбора количе­ ства витков нижней секции катушки. Чем большее число витков содержит эта секция, тем сильнее связь и тем больше амплитуда колебаний в контуре гетеродина. Практически в схемах промышленных приемников, где используется гете­ родин с индуктивной трехточкой, наиболее часто встречают­ ся следующие соотношения витков: для коротковолнового диапазона отвод делается от 1/3 количества витков, для сред­ неволнового диапазона — от 1/5, для длинноволнового диапазона — от 1/8—1/10 общего количества витков. Обычно

ПОНЯТИЕ О СОПРЯЖЕНИИ КОНТУРОВ

Рассмотренные схемы автогенераторов являются впол­ не работоспособными и могут использоваться в ряде прак­ тических случаев. Однако для приемников с одноручечным управлением такие схемы не пригодны. Для понимания существа этого вопроса необходимо познакомиться еще с одним параметром колебательного контура, имеющим боль­ шое практическое значение. Этот параметр носит название к о э ф ф и ц и е н т а п е р е к р ы т и я п о д и а п а ­ з о н у .

Как известно, частота колебаний любого колебательного контура определяется индуктивностью его катушки и емко­ стью его конденсатора, т. е.

0 2тi V LC ‘

Если контур стоит во входной цепи, каскаде УВЧ или в гетеродине приемника, то он обязательно должен изме­ нять свою частоту при настройке приемника. Перестройка, как правило, производится изменением емкости конденса­ тора, причем если подвижные пластины конденсатора пол­ ностью введены, то его емкость оказывается максимальной, а частота настройки контура — минимальной (/0 мин). При полностью выведенных пластинах емкость конденсатора будет минимальной, а частота настройки контура, наобо­

181

и з м е н и л а с ь ч а с т о т а н а с т р о й к и к о н т у ­ р а п р и п о л н о м п о в о р о т е р о т о р а к о н ­ д е н с а т о р а . Такое отношение носит название коэффи­ циента перекрытия по диапазону:

(74)

Предположим, супергетеродинный приемник работает в диапазоне средних волн и при введенном конденсаторе настройки принимает сигнал радиостанции с частотой /о мин — 500 кгц. Минимальная емкость каждой секции бло­ ка переменных конденсаторов равна 10 пф. Максимальная емкость секции равна 500 пф. Паразитная емкость схемы, которая также входит в емкость контура, приблизительно равна 50 пф. Таким образом, минимальная емкость каждого из контуров будет составлять 10 + 50 = 60 пф. Максималь­ ная емкость будет равна 500 Ң- 50 = 550 пф. Определим в этих условиях коэффициент перекрытия по диапазону для контуров входной цепи и УВЧ:

Определим максимальную частоту настройки этих кон­ туров.

/о. мако = /о. мин ' £д увч = ^С) • 3 = 1500 КЦ.

Найдем и для контура гетеродина коэффициент перекры­ тия по диапазону, но не тот, который определяется значе­ нием минимальной и максимальной емкости контура, а тот, при котором выполняется основное условие нормальной ра­ боты супергетеродинного приемника:

/пр = /г — /о = const = 465 кц.

Из этого выражения можно определить частоту напряже­ ния гетеродина в двух крайних точках диапазона:

182

Отсюда требуемый коэффициент перекрытия по диапазо­ ну для контура гетеродина:

коэффициент перекрытия в контуре гетеродина должен быть меньше, чем в контурах сигнала. Только при этом условии промежуточная частота будет постоянной, что не­ обходимо для нормальной работы приемника.

Так как фактический коэффициент перекрытия, опреде­ ляющийся значением минимальной и максимальной емкос­

мальную емкость. На практике применяется и то и другое одновременно.

Для уменьшения максимальной (конечной) емкости кон­ тура последовательно с конденсатором настройки вклю­ чается дополнительный постоянный конденсатор опреде­ ленной величины.

Для увеличения минимальной (начальной) емкости кон­ тура параллельно конденсатору настройки подключается еще один дополнительный конденсатор, емкость которого обычно может изменяться в небольших пределах (подстро­ ечный конденсатор).

Схема контура гетеродина усложняется и принимает вид, показанный на рис. 110.

При помощи последовательного и параллельного вклю­ чения дополнительных конденсаторов производится со­ пряжение настроек контуров сигнала (входная цепь, кон­ тур УВЧ) и контура гетеродина, и поэтому эти конденсаторы получили название с о п р я г а ю щ и х к о н д е н с а ­ т о р о в .

183

Емкость сопрягающих конденсаторов рассчитывается и подбирается при регулировке приемника так, чтобы обес­ печивались заданные пределы диапазона идостаточно точное, с точки зрения практики, сопряжение настроек контуров имело место в любой точке диапазона, т. е. при любом угле поворота роторов переменных конденсаторов настройки.

Рис. Ш . Схема преобразо­ вателя частоты на триод-геп- тоде

На рис. 111 приведена наиболее часто встречающаяся схема преобразователя частоты.

УСИЛИТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

Схема каскада УПЧ приведена на рис. 112. В этой схе­ ме система контуров L1C1 и L2C2 представляет собой пер­ вый полосовой фильтр промежуточной частоты, являющий-

Рис. 112. Схема кас­ када УПЧ супергетеро­

динного приемника

ся нагрузкой лампы смесителя. Через этот фильтр напряже­ ние промежуточной частоты с выхода смесителя подводится ко входу каскада УПЧ. Система контуров L3C3 и L4C4 обра­ зует второй фильтр ПЧ, который является нагрузкой лампы УПЧ и через который напряжение промежуточной частоты

184

подводится ко входу детектора (или ко входу аналогичного каскада УПЧ). Цепочки R1C5 и R2C6 определяют режим работы лампы УПЧ, задавая на ее управляющую и экрани­ рующую сетки определенной величины постоянные потен­ циалы.

Из рассмотрения схемы можно сделать вывод, что каскад УПЧ аналогичен каскаду УВЧ. Отличием является лишь то, что УВЧ п е р е с т р а и в а е т с я в п р о ц е с с е н а с т р о й к и п р и е м н и к а с о д н о й ч а с т о т ы н а д р у г у ю , в т о в р е м я к а к У П Ч н а с т р о е н н а о п р е д е л е н н у ю ф и к с и р о в а н н у ю ч а с т о т у , которая остается постоянной для всех частот принимаемого сигнала.

Это позволяет ввести в схему УПЧ более сложные, но и более совершенные системы колебательных контуров, при помощи которых удается обеспечить высокую частотную из­ бирательность в сочетании с требуемой полосой пропуска­ ния. Чаще всего в радиовещательных приемниках связь между контурами фильтра ПЧ выбирается критической, так как в этом случае усиление каскада будет максималь­ ным.

Практически один каскад УПЧ обеспечивает получе­ ние коэффициента усиления порядка 100—120. Для при­ емников второго и третьего классов такого усиления вполне достаточно, и поэтому эти приемники имеют всегда один каскад УПЧ. В более дорогих и более чувствительных при­ емниках первого и высшего классов применяется два кас­ када УПЧ. Более двух каскадов УПЧ в радиовещательных приемниках не делается.

В качестве усилительной лампы в УПЧ обычно исполь­ зуются пентоды, имеющие так называемую удлиненную ха­ рактеристику, благодаря которой эти лампы могут работать в приемнике, где имеется автоматическая регулировка уси­ ления (система АРУ).

АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ

Условия работы приемника (с точки зрения уровня сигна­ ла, поступающего из антенны) не могут быть всегда одина­ ковы. Так, если приемник установлен на подвижном объекте, то при удалении от принимаемой станции напряжение сигнала на входе приемника уменьшается. При движении данного объекта возможно попадание его в область с малой

185

напряженностью поля принимаемого сигнала (поезд дви­ жется в тоннеле, автомобиль въехал под мост или спустился в ущелье), что приводит к резкому уменьшению уровня по­ лезного сигнала. При перестройке приемника с приема сиг­ налов местной мощной радиостанции на прием сигналов дальней маломощной радиостанции величина входного сиг­ нала приемника может измениться в больших пределах. На­ конец, при приеме сигналов станции, работающей в корот­ коволновом диапазоне, возможны изменения величины на­ пряженности электромагнитного поля в точке приема, а стало быть, и уровня входного сигнала за счет изменения

менения можно при помощи ручной регулировки усиле­ ния, имеющейся в каждом приемнике (регулятор громкости), однако это не всегда возможно и всегда неудобно. Ввиду этого большое распространение получила автоматическая регулировка усиления (АРУ).

Работа системы АРУ должна сводиться к тому, чтобы обеспечить более или менее постоянный уровень напряжения на выходе приемника при больших изменениях напряже­ ния на его входе (рис. 113).

Регулировать усиление приемника можно как в высоко­ частотной, так и в низкочастотной части его схемы. Однако автоматическую регулировку лучше ввести в ту часть схемы, где действуют переменные напряжения малой амплитуды, т.е. в высокочастотную часть. В этом случае можно будет избежать перегрузки приемника при приеме очень сильных сигналов.

В супергетеродинном приемнике высокочастотная часть состоит из УВЧ, преобразователя частоты и УПЧ, а общий коэффициент усиления ее определяется произведением коэф­ фициентов усиления отдельных каскадов:

А общ — A y g q А п р A y p j q -

186

Во всех этих каскадах применяются многоэлектродные лампы, коэффициент усиления которых

К = S t f o e .

Значения крутизны характеристики лампы и резонанс­ ного сопротивления контура входят в формулу равноправ­ но. Это означает, что регулировать усиление любого кас­ када можно, либо изменяя величину S, либо R 0e. Для ра­ диовещательных приемников более удобен первый способ. Изменение крутизны характеристики лампы наиболее легко осуществляется при подаче на ее управляющую сетку допол­ нительного отрицательного напряжения из системы АРУ,

Рис. 114. Структурная схема супергетеродинного приемника с введенной в него системой АРУ

причем величина этого напряжения должна зависеть от уровня входного сигнала приемника (чем больше амплиту­ да входного сигнала, тем большим должно быть регулирую­ щее напряжение, вырабатываемое в системе АРУ).

На рис. 114 приведена структурная схема приемника с введенной в него системой АРУ. Как видно из схемы, систе­ ма АРУ состоит из выпрямительного устройства, подклю­ ченного в выходу последнего каскада УПЧ, и цепей, по которым регулирующее напряжение, выработанное системой, подается к сеткам ламп регулируемых каскадов.

Предположим, что на вход приемника от антенны под­ ведено напряжение принимаемой частоты с малой амплиту­ дой. В этом случае малым окажется и напряжение на выходе последнего каскада УПЧ. Небольшим по величине будет и постоянное напряжение на выходе выпрямителя АРУ, на сетки регулируемых ламп будет подан небольшой отрица-

187

тельный потенциал, и коэффициент усиления каскада прак­ тически не изменится, т. е. останется большим.

Если же амплитуда входного напряжения увеличится, то увеличится и напряжение на выходе последнего каскада УПЧ, возрастет величина регулирующего напряжения. На сетки ламп регулируемых каскадов будет подано большое дополнительное отрицательное напряжение, и коэффициент

В схеме простой АРУ нет специального выпрямителя АРУ. Его роль выполняет уже имеющийся в схеме детектор сигнала (рис. 115). Благодаря включению нагрузочного сопротивления детектора в цепь второго контура последне­ го фильтра ПЧ и заземлению катода детекторного диода напряжение на нагрузочном сопротивлении будет иметь требуемую отрицательную полярность. Это напряжение пульсирует с частотой звуковых колебаний. В нем содер­ жится переменная составляющая, которая подается для последующего усиления на вход усилителя низкой частоты.

Но имеется и постоянная составляю­ щая, которую можно использовать в качестве регулирующего напряжения системы АРУ. Для того чтобы не на­ рушить нормальной работы детектора сигнала и одновременно с этим полу­ чить постоянное регулирующее на­ пряжение, в схему вводится сглажи­ вающий фильтр /?фСф.

Схема простой АРУ обладает весь­ ма существенным недостатком, который заключается в том, что уменьшение коэффициента усиления приемника систе­ мой АРУ производится как при приеме сильных, так и при приеме слабых сигналов. Если при приеме сильных сигна­ лов действие системы АРУ является необходимым, то при приеме слабых сигналов, наоборот, желательно действие АРУ исключить, обеспечивая тем самым максимальное усиление приемника.

188

СХЕМА ЗАДЕРЖАННОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ

УСИЛЕНИЯ

Схема АРУ с задержкой строится таким образом, что

приемника остается максимальным. Если напряжение на входе приемника возрастает и превышает некоторый опре­ деленный уровень, т о с и с т е м а А Р У в к л ю ч а е т ­ с я в р а б о т у и уменьшает коэффициент усиления при­ емника.

Необходимую задержку в работе системы АРУ лучше всего осуществить, запирая диод постоянным напряжением определенной величины и подавая на него одновременно переменное напряжение с выхода УПЧ. Когда амплитуда переменного напряжения будет превышать величину по­ стоянного напряжения задержки, диод откроется и система АРУ включится в работу.

Так как детектор сигнала не должен работать с задерж­ кой, то для такой схемы нельзя ограничиться применением одного общего диода.Поэтому в схеме приемника с задержан­ ной АРУ всегда имеется два диода: диод детектора сигнала и диод выпрямителя АРУ.

На рис. 116 показана схема задержанной АРУ. В этой схеме лампа Л / является лампой смесителя, лампа Л2 входит в состав каскада УПЧ, диод Д1 работает в схеме детектора сигнала, а диод Д2 представляет собой выпрямительный элемент системы АРУ.

К диоду Д2, т. е. к промежутку анод — катод этого дио­ да, подводятся два напряжения. Первое из них, переменное модулированное напряжение промежуточной частоты, под-

189