Уважаемые читатели, Вы знаете что такое: детектор, «деревянная антенна», металлический изолятор? А почему это зеркало зеркальное? Что такое радио FM? Вы слышали про такое как: гармоники, обратная связь, супергетеродин? Из какой «оперы» такие названия как: максимум максиморум, DSB, SSB, ПАЛСЕКАМ? Что чернее чёрного? И почему это кино, которое Вы смотрите по телевидению, короче на 4%? А Вы знаете как подключить два-три телевизора к одной антенне? А почему одни спутники «висят» над землёй, а другие движутся? Если Вы затрудняетесь с ответом или впервые слышите обо всём этом, или Вам просто интересно, то все мои мини-лекции для Вас!
Все мини-лекции в большей или меньшей степени связаны между собой. И содержание предыдущей лекции так или иначе раскрывает содержание последующей! Насколько возможно, постараюсь Вас не нагружать подробностями. Думаю, что Вы узнаете что-то новое для себя, полезное и посмотрите на всё другими глазами!?
Если чем и радуют приёмники прямого усиления, так это девственной чистотой! Ведь всё принимается как есть и без всяких там искажений, ну почти. А в остальном одни недостатки: трудности получения постоянной чувствительности, полосы пропускания и избирательности в широком диапазоне частот! Невозможность иметь высокую чувствительность на СВЧ. Всё это связано с тем, что всё определяющее нужные нам параметры должны перестраиваться, в пределах определённых диапазонах частот. Вот если бы всё можно было осуществить на одной-единственной частоте!? Да ещё на очень низкой? Оказывается можно! И вот такое было осуществлено! И всё это чудо назвали супергетеродин! И ушли давно в прошлое все эти прямого усиления... Конечно есть ещё любители, как и все любители старины, но это только любители... Всё серьёзное держится на этих самых суперах!
Так, что есть что? Если разделить функциональную схему рис1 примерно напополам и посмотреть на правую половинку, то даже без фантазии просматривается приёмник прямого усиления 1-V-1. Контур, усилитель ВЧ (высокой частоты) (УПЧ), детектор и УНЧ (усилитель низкой частоты). А вот слева всякие штучки незнакомые? Тоже как бы контур и ещё какой-то там смеситель и этот страшный гетеродин. Смеситель это тот, что смешивает что-то с чем-то? Гетеродин, локальный (местный) генератор. Как оказалось всякие электрические цепи делятся на линейные и нелинейные! Линейные это когда, скажем зависимость тока от напряжения выглядит примерно так I=f(x), а нелинейные это когда график зависимости представляет собой не прямую линию, а какую-то загогулину и ток скажем имеет квадратичную зависимость от напряжения. К чему это я Вас склоняю? А к тому, что как оказалось воздействуя на нелинейный элемент сразу двумя переменными токами разных частот, получаем в результате биения с разностной частотой! Fб = F1 - F2. Либо так Fб = F2 - F1. Где Fб — частота биения. Причём если одна частота чистая, а вторая промодулирована, то частота биений в точности повторяет закон изменения второй, промодулированной. А это ведь как раз то, что нам и нужно! Это же перенос сигнала принимаемой станции с одной частоты на другую, более низкую! Ну, а дальше дело техники... Вот и теперь Вы можете грамотным глазом глянуть на схему рис1.
Частоту биений обозвали промежуточной (между высокой и низкой) и стало быть усилитель УПЧ и есть усилитель промежуточной частоты. А промежуточная, — это скока? Вопрос конечно интересный! Давно-давно это была частота 110 кГц (радиоприёмники 40-х-50-х годов. «Рекорд-47», «АРЗ-49», 51, 52). А потом, и я думаю до сих пор, — 465 кГц. Это для бытовых радиоприёмников. А для остальных? Ну!.. Кто ж Вам скажет правду!? Смеситель (СМ) и гетеродин (ГЕТ), всё вместе обзывают преобразователем. И теперь... Теперь мы с Вами крутим ручку конденсатора, изменяя одну частоту (гетеродина) предоставляем большую возможность другим частотам (станций) преобразоваться в одну и ту же частоту, — промежуточную. Другими словами, все частоты принимаемых станций переводим на промежуточную, — 465 кГц. Но возникает вопрос? Нам же худо-бедно надо как-то выделить (хотя бы) принимаемую станцию? Правильно, мы её и выделим. У нас по-прежнему на входе стоит колебательный контур и ещё один конденсатор переменной ёмкости. А так как оба конденсатора (в гетеродине и на входе смесителя) делают одно общее дело, то их объединяют в один блок, — блок переменных конденсаторов! И это объединение показано штриховой линией. Вот и славночко! Вот и хорошо! Хорошо-то хорошо, да ничего хорошего! Получив заветную промежуточную, мы получили бонус, — кучу неприятностей, которые надо было преодолевать...
Как пример, радиоприёмник «Москвич-3» (и другие модификации), любимый, народный 50-х годов! На рис1а его внешний вид, а на рис2 принципиальная схема. Левая, крайняя радиолампа 6А10С является одновременно и смесителем и гетеродином, всё в одном флаконе! Четыре катушки слева это входные контура для двух диапазонов ДВ и СВ. Длинные волны и средние. А, вот два контура ниже, под лампой и есть контура гетеродина. Штриховой линией показана связь двух конденсаторов переменной ёмкости с помощью которых Вы и «ловите» волны, настраиваетесь на частоты нужных Вам станций.
Следующая справа лампа ещё более закрученная... не только по своему устройству и назначению, а ещё и работающая в тройном режиме одновременно! Такие схемы называют ещё рефлексными. У неё (лампы) на башке находится контакт и на него одевается колпачок с проводником. Ну, так задумано?! На верху 6А10С показан полосовой фильтр, для выделения промежуточной частоты и боковых полос центральная частота, — 465 кГц. Красные стрелочки показывают путь нашего сигнала преобразованного в 465 кГц и прямо на колпачок. Первая функция лампы 6Б8С как усилителя ПЧ промежуточной частоты. В анодной цепи включен ещё один фильтр-контур. Усиленный сигнал поступает на два спаренных диода той же лампы. В результате мы получает НЧ, низкочастотный сигнал (звук). Далее по голубым стрелочкам он попадает опять на вход той же лампы и теперь она работает как УНЧ, усилитель низкой (звуковой) частоты. И уж теперь поступает наш НЧ-сигнал на вход последней лампы 6П6С, так называемого усилителя мощности. Нагрузкой которого служит в конечном счёте громкоговоритель (в миру динамик). Трансформатор служит для согласования высокого сопротивления лампы с низким динамика. Вот такая сказка. В нижнем правом уголке приютился так называемый БП, блок питания. Так ничего интересного. В общем виде примерно так построены и другие бытовые радиоприёмники тех годов...
Самое муторное дело в этих суперах, это сопряжение настроек входного контура и частоты гетеродина! Нам же нужно чтобы для всех принимаемых станций, выполнялось условие Fгт - Fст = 465 кГц. Где Fгт — частота гетеродина, а Fст — стало быть частота станции. Но в реальности такое (точное сопряжение) получается только в трёх точках диапазона! А в любительских условиях (да ещё с одной отвёрткой и ...), только в двух точках! А Вы и не подозревали, что в Вашем «Датском королевстве», Вашем радиоприёмнике не всё ладно!?
Второй момент, может не такой критический, но!? Все эти наши эксперименты с преобразованиями не прошли даром и решение одних проблем, родили кучу других... Ну скажем на вскидку, — появление ну очень паразитных каналов приёма! Приём станций работающих на промежуточной частоте 465 кГц, — это раз! Приём станций по так называемому зеркальному каналу (каналам) — это два. К Вашему:«Свет мой зеркальце скажи...» — никакого отношения конечно не имеет! Мы до сих пор рассуждали, что наша ПЧ = Fгт.- Fст. То есть разница между частотой гетеродина и станции, но ведь это же самое получится при Fст. - Fгт. А это уже совсем другая частота, другая станция! Они как оказалось работают одновременно! И что тогда? И Вы матерно ругаясь, клянёте каких-то хулиганов залезших к Вам в «РАДИВУ»! А хулиган-то Ваш приёмник состряпанный: где-то, кем-то, как-то, — в смысле тяп-ляп (в Китае естественно!). Как это выглядит? Посмотрите на рис1, два графика. Горбы, это характеристики Вашего входного контура, его избирательности. А дальше палочки-частоты. Слева-направо, — частота принимаемой станции, частота гетеродина и выше частота зеркального канала. Так ещё станции которую Вы как бы и не должны принять, но Вы её к сожалению принимаете! А теперь мысленно продолжите вправо линию частот, она Вам стрелочкой показывает! И, что? А, то! Вы увидите всё те же три палочки, чуть меньше росточком... И далее ещё три и ещё... И так до бесконечности! Дело в том, что гетеродин (как и все генераторы), из-за своей синусоидальной неидеальности создаёт гармоники! Нет не те, что на свадьбах играют, а те, что создают проблемы! Это частоты в 2,3,4,5... раз выше основной и стало быть со всеми как бы основными каналами и зеркальными тоже... Когда Вы включаете автонастройку Ваших, ну очень современных телевизоров и вдруг видите как появляются какие-то каналы с о-о-о-очень плохим изображением и странно похожие на настоящие, это и есть паразитно-зеркальные! И не спешите кого-то ругать. А причём здесь телевизор, если мы говорим о радиоприёмниках? Ой! А Вы и не знали, что телевизор это и есть радиоприёмник! Только с большими выкрутасами и естественно головной болью! А как же избавиться от всего этого зеркального или хотя бы уменьшить его воздействие? Как-как? Увеличить промежуточную частоту! Как на рис1, правый график. Видите как зеркальный канал отъехал в сторону, и почти скрылся за пределы горба! Что же получается? Чтобы иметь устойчивое усиление и высокую избирательность нужна низкая промежуточная частота, а чтобы как можно дальше отодвинуть зеркальную частоту нужна высокая промежуточная! Вот и получается, — от чего ушли-к тому и пришли! Что же делать? Выход есть, но он дороже Вам обойдётся... Необходимо сделать супергетеродин с двумя промежуточными частотами иначе с двойным преобразованием! Входной сигнал преобразуем в высокую промежуточную частоту, а уже её в низкую. Низкая даст хорошую избирательность по соседнему каналу (ослабит рядом расположенные станции). Высокая ослабит зеркальный канал. По такой схеме собираются все серьёзные аппараты. У меня дома с двойным: на моей радиостанции и на контрольном приёмнике! На рис4 примерная структурная схема приёмной части моей радиостанции, внешний вид на рис1с, а на рис3 «сурьёзного» связного приёмника «Волна» (внешний вид на рисb), легко переносимого двумя военнослужащими! Габариты приёмника — 410х410х270 мм, масса — 40кГ. Существуют и более массивные «саркофаги» весом 90кГ+++! Один из таких, связной приёмник (с лучшими чем «Волна» параметрами, это Р-250. Ну, теперь поняли намёк на военнослужащих!?
А, что понижение промежуточной частоты решило проблему с избирательностью? И да и нет! Скажем так, — отчасти! Это же опять всё те контура... Идеальный фильтр имеет характеристику в виде прямоугольника с железным отрезанием частот как ниже так и выше сторон-частот прямоугольника. Но это голубая мечта. Такие простенькие контурные LC фильтры далеки от идеала, а посему стали придумывать нечто?.. Это пьезокерамические и электромеханические фильтры, ЭМФ. Да, характеристики их гораздо лучше контурных, хотя и не совсем идеальные. Пьзокерамические применяют в бытовых, а ЭМФ в профессиальных и любительских радиоприёмниках (радиостанциях).
Осталось дать некоторые пояснения к блок-схемам приёмников. Рис3 — структурная схема радиоприёмника с двойным преобразованием «Волна». Может не все поняли смысла двойного преобразования? Проследим прохождение сигнала слева-направо. Пока всё как и на схеме рис1. ВХ — контур настраиваемый на частоту станции. УВЧ — усилитель того сигнала нашей выбранной станции. СМ-1 — смеситель где смешивается частота сигнала и частота гетеродина, (гетерод.-1). В результате получается промежуточная частота. Но в отличие от частоты бытовых приёмников не 110/465 кГц, а 915 кГц. Как видите она выше почти в два раза. Стало быть и зеркальный сигнал отодвинется в два раза дальше. Далее как и положено ПФ+УПЧ, — полосовой фильтр и усилитель промежуточной частоты. Всё, что правее можно рассматривать как супергетеродин рассчитанный на приём только одной частоты (как бы радиостанции работающей?) 915 кГц. ПФ, — полосовой фильтр пропускающий полосу частот, центральная которая 915 кГц. СМ-2, — смеситель (второй), где смешиваются частота 915 кГц и частота гетеродина 1000 кГц. Она постоянная, не перестраиваемая в отличие от первого гетеродина. В результате рождается частота промежуточная, Fгетеродина - Fсигнала = Fпромежуточная, равная 85 кГц! И опять ПФ и УПЧ, но уже на частоту 85 кГц. Затем детектор и с выхода на УНЧ. Есть ещё два «кубика», это калибратор (к-тор), дающий кучу гармоник для калибровки шкалы. И (Г-ТЛГ), — телеграфный генератор. Телеграфные посылки не модулированы и поэтому чтобы их принять на слух и распознать включают генератор ТЛГ. Смешиваясь в детекторе они дают биения в среднем 1000 Гц. Знакомые пиликания даже людям далёким от всяких телеграфов! Осталось пояснить для чего эта странная перемычка с переключателем диапазонов? Это конечно условно... Дело в том, что в отличие от бытовых приёмников «Волна» может принимать сигналы очень низких частот начиная с 12 кГц! Если бы его превратить в звук, то Вы бы его услышали! А, так-как зеркальные сигналы на таких низких частотах от 12 до 600 кГц хорошо подавляется и одним преобразование, то на этих диапазонах второй преобразователь отключается. Сигнал напрямую поступает с первого преобразователя прямо на ПФ 85 кГц. Включается перемычка а каскады второго преобразователя отключаются.
Несколько другая ситуация на моей радиостанции. Хотя всё тоже двойное преобразование... Во-первых, нет вот этих переключений с перемычками, потому-как я использую частоты от 3,5 мГц до 30 мГц. Во-вторых постоянную частоту гетеродина имеет первый преобразователь, а не второй как в «Волне»?! Причём на каждый диапазон (их 6.) свой кварцевый резонатор и своя частота. Каждый диапазон приёмной части занимает полосу частот равной лишь 500 кГц. Хотя 4 нужных диапазонов не используют все возможности. Как же «вылавливать» нужные сигналы если гетеродин ни с места? Всё просто! Второй гетеродин зато крутится никак не остановится! На снимке рис1с самая большая ручка по центру для его управления. Кстати этот гетеродин называется по-нашему ГПД — Генератор Плавного Диапазона. Его диапазон частот один на всё-про всё от 5,5 до 6,0 мГц. А если учесть, что промежуточная (низкая) частота равна 500 кГц, то и принимать мы можем частоты от 6,0 до 6,5 мГц. То есть первая промежуточная частота переменная [6,0-6,5 мГц]! А, это значит, что первый преобразователь выхватывает из эфира полосу частот равную 500 кГц и преобразует в полосу 6,0-6,5 мГц. Нам только из этой полосы нужно выбрать свои интересы. Этим занимается так называемый ФСС, — Фильтр Сосредоточенной Селекции. В классических схемах полосовые фильтры настраиваются раз и навсегда, а здесь наоборот, гуляют вдоль 500 кГц! Стало быть ФСС имеет три секции и каждая перестраивается четырёхсекционным конденсатором переменной ёмкости. Четвёртая для ГПД. Кто из читателей служил в Советской Армии знаком с переносными, ранцевыми радиостанциями Р-105-109... Конденсатор из этой оперы... А фильтром ПЧ 500 кГц является ЭМФ, — ЭлектроМеханический Фильтр. Кому шибко интересно это здесь, с картинками: http://www.proza.ru/2020/04/09/391
Продолжение темы в следующей мини-лекции «Приёмник прямого преобразования» http://www.proza.ru/2017/04/18/486