О компании   Автохимия  Бытовая химия  Мойка вагонов, разработки для жд  Бесконтактная мойка  Средства для Ультразвука  Дезинфицирующие средства  Вся продукция
 

Что такое электроника? Принципы работы радиоустройств, радиокомпоненты, принципиальные схемы, электрические колебания и связь, цифровое ТВ, интегральные схемы и многое другое...

Дата обновления

05.06.2016

Посвящение в радиоэлектронику, массовая радио-библиотека

Наши дополнительные сервисы и сайты:

 

e-mail:	office@matrixplus.ru tender@matrixplus.ru
icq:	613603564
skype:	matrixplus2012
телефон	+79173107414 +79173107418

г. Саратов

 поддержка проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку! И мы разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на e-mail

Статистика

Радиолампы в приемниках

Но вернемся к истории. Что же могли слышать первые радисты, настроив детекторный приемник на частоту искрового передатчика? Вот осциллограмма его колебаний (осциллограмма-слово современное, а в описываемое время и осциллографов-то еще не было!). Если всплески колебаний, соответствующие искровым разрядам, происходят со звуковой частотой, то после выпрямления колебаний детектором получается импульсный звуковой сигнал. Если же передатчик дуговой, то при настройке на его частоту слышны сильный шум или шипение. Вот и все. Но уже в то время начали задумываться о передаче по радио речевых звуковых сигналов. Ведь это уже делалось по проводам. Телефоны А. Белла и Т. Эдисона успешно функционировали во многих городах мира. Как перенести звуковой сигнал на высокую радиочастоту? Вы уже знаете, как это делается: путем амплитудной модуляции. Но прежде надо получить несущее радиочастотное колебание! Это стало возможным с изобретением радиоламп. Экспериментальный вакуумный диод изготовил еще Эдисон-он ввел в изобретенную им же лампочку накаливания второй электрод-анод. Но практического применения диоду Эдисон не нашел. Это сделал в 1904 году другой изобретатель - Дж. Флеминг. Вакуумные диоды могли использоваться для детектирования высокочастотных колебаний наряду с кристаллическими. В 1907 году Ли де Форест ввел в вакуумный диод третий электрод-сетку. Теперь радиоинженеры получили новый эффективный прибор для усиления колебаний- радиолампу.

Генератор Мейснера на вакуумном триоде

Ну а где усиление, там и генерация. Любой начинающий радиолюбитель вам подтвердит: часто делаешь усилитель, а получается генератор! Виноваты вредные (как говорят, паразитные) наводки сигнала с выхода усилителя на его вход. Генератор, вырабатывающий колебания самостоятельно, называют автогенератором. Любой, даже самый сверхсовременный автогенератор содержит два основных элемента, соединенные в кольцо: усилитель и колебательную систему. Первым служит радиолампа или транзистор, вторым - колебательный контур или кварцевый кристалл. В колебательной системе всегда существуют потери энергии. Если их не восполнять, колебания будут затухающими, как в искровом передатчике. Но часть энергии колебаний усиливается и снова поступает в колебательную систему через цепь положительной обратной связи, восполняя потери. Когда неопытный радиолюбитель делал усилитель, обратная связь могла возникнуть через емкость между входными и выходными проводниками, через общий провод питания или еще каким-либо образом. В результате усилитель превращался в генератор, и окружающим приходилось затыкать уши, чтобы не оглохнуть от громкого свиста, издаваемого неудачной конструкцией!

Давайте рассмотрим схему генератора на вакуумном триоде, сконструированного В. Мейснером в 1913 году. Долгие годы этот вариант так и называли схема Мейснера. Колебательный контур включен в анодную цепь лампы, и через катушку контура протекает анодный ток. С контурной катушкой индуктивно связана еще одна катушка связи Lcb. На ее выводах возникает точно такое же напряжение колебаний, как и в контуре, лишь несколько меньшее по амплитуде. Оно приложено к сетке лампы и управляет анодным током. Усиленные колебания вновь поступают в контур и поддерживают в нем автоколебательный процесс.

Для правильной работы генератора необходимо выполнение двух условий: баланса фаз и баланса амплитуд. Условие баланса фаз состоит в том, чтобы колебания из анодной цепи лампы поступали в такт с колебаниями контура. В противном случае произойдет не возбуждение, а подавление колебаний. Разумеется, вам приходилось качаться на качелях, если и не во взрослом возрасте, то хотя бы в детстве. Наверное, кто-нибудь раскачивал вас. Заметили, что он прикладывал усилие в такт с движением качелей. При этом амплитуда качаний увеличивалась. Для того чтобы остановить качели, достаточно приложить усилие в противофазе с движением качелей.

Автогенератор со стабилизацией амплитуды

Баланс фаз обеспечивается правильным включением выводов катушки обратной связи L . Начала обмоток Зозначены на схеме генератора точками (предполагается, что обе катушки намотаны в одну сторону). Если, например, в какой-то момент на верхнем по схеме выводе контура оказывается положительная полуволна напряжения, то сетка триода получает отрицательный потенциал. Анодный ток уменьшается, а вместе с ним уменьшается и падение напряжения на контуре. Следовательно, потенциал анода возрастает, поддерживая положительную полуволну колебаний. Во время отрицательной полуволны колебаний в контуре анодный ток растет, а напряжение на аноде падает, также поддерживая эту полуволну.

Другое условие, которое должно выполняться в автогенераторе, условие баланса амплитуд. Оно требует, чтобы амплитуда колебаний, поступающих от лампы в контур, была достаточной для покрытия собственных потерь в контуре. Если лампа будет "раскачивать" контур сильнее, амплитуда колебаний в нем будет нарастать, а если слабее-то уменьшаться. При выполнении условия баланса амплитуд произведение коэффициентов усиления лампы и коэффициента передачи цепи обратной связи должно равняться единице. На практике, чтобы обеспечить быстрое нарастание амплитуды колебаний сразу после включения генератора, это произведение выбирают несколько больше единицы путем подбора связи между катушками. Тогда по мере нарастания амплитуды колебаний усиление лампы уменьшается и амплитуда колебаний, достигнув определенной величины, остается далее неизменной. В описываемом генераторе это происходит за счет ограничения амплитуды колебаний, усиливаемых лампой, ведь анодный ток может уменьшаться только до нуля и возрастать только до определенной величины, задаваемой конструкцией лампы. Значительно лучше работают генераторы со специальными цепями стабилизации амплитуды. Простейшим и очень распространенным вариантом является цепь автоматического смещения сетки или, как ее называли раньше, постаринке, гридлик (от англ. grid-сетка, leak - утечка). На рисунке показана схема генератора с автоматическим смещением. Добавились элементы Ср разделительный конденсатор и Л-резистор утечки сетки. Во время положительных полуволн радиочастотного напряжения на сетке часть электронов оседает на нее, создавая сеточный ток. В предыдущей схеме генератора сеточный ток лишь вносил потери в колебательный контур. Здесь сеточный ток выполняет полезную роль проходя по резистору утечки сетки, он заряжает конденсатор С. так, что на сетке образуется отрицательный потенциал.

Процесс "мягкого" возбуждения колебаний в автогенераторе

Он тем больше, чем больше амплитуда колебаний. По мере возрастания амплитуды колебаний возрастает и отрицательное напряжение смещения на сетке, запирающее лампу. Усиление ее уменьшается, и амплитуда колебаний стабилизируется. Описанный генератор обеспечивает "мягкое" возбуждение колебаний. Раздвинем контурную катушку и катушку обратной связи настолько, что колебания прекратятся (уменьшится коэффициент обратной связи). Сблизив катушки, мы получим возбуждение колебаний сначала очень малой амплитуды, затем большей. Раздвинув катушки снова, получим плавное уменьшение амплитуды колебаний до нуля. Никаких резких скачков амплитуды колебаний в нашем генераторе не наблюдается.

Мы так подробно остановились на схеме генератора Мейснера потому, что он начал новую эпоху в радиотехнике. Радисты получили наконец, средство для генерирования незатухающих колебаний. Осталось связать с колебательным контуром антенну, а в цепь анодной батареи включить телеграфный ключ и передатчик готов! Нужна большая мощность? Делайте большую лампу! Так и поступили. Инженеры моментально включились в соревнование по изготовлению все более мощных ламп (50, 100, 200 Вт) и вскоре перешагнули и киловаттный рубеж. Оставалась неусовершенствованной техника радиоприема. Тут реванш взяли англичане. В том же 1913 году Роунд, экспериментируя с генератором Мейснера, открыл возможность автодинного приема.

Что такое автодинный прием? Это прием с использованием собственного генератора незатухающих колебаний, причем все процессы приема происходят в одном активном элементе - триоде. Посмотрите на схему простейшего автодинного приемника. Она мало отличается от схемы генератора. Добавлены лишь цепь связи с антенной да телефонные трубки в анодной цепи лампы, зашунтированные блокировочным конденсатором (назначение его нам уже известно замыкать токи высокой частоты). Контур теперь включен не в анодную, а в сеточную цепь. Это удобнее, поскольку крупногабаритный переменный конденсатор с ручкой настройки уже не находится под высоким потенциалом анодной батареи, а катушка обратной связи включена в анодную цепь лампы. Связь ее с контурной катушкой сделана регулируемой, что обозначено на схеме изогнутой стрелкой.

Приемник, который в зависимости от коэффициента обратной связи может быть и автодинным, и регенеративным

Какие же процессы происходят в автодинном приемнике? Прежде всего надо отметить, что с помощью ручек настройки частота собственных колебаний устанавливается очень близкой к частоте принимаемого сигнала. Разность частот может составлять 400... ...1000 Гц. Следовательно, принимаемый сигнал попадает в полосу пропускания колебательного контура. Приведем простой пример: пусть приемник настроен на частоту 300 кГц, а добротность контура составляет 100. Тогда полоса его пропускания (ширина резонансной кривой) составляет 300 кГц/100 = 3 кГц или + 1,5 кГц от частоты настройки. Итак, в контуре существуют сразу два колебания: собственное, с большой амплитудой, и принимаемое-с малой. Сумма двух синусоидальных колебаний с несколько отличающимися частотами и существенно различными амплитудами представляет собой один сигнал с изменяющейся амплитудой-сигнал биений. В этом легко убедиться, графически сложив исходные два колебания. Если в начале графика колебания были в фазе и суммарное колебание имеет амплитуду, равную сумме амплитуд а, + а2, то спустя полпериода разностной частоты исходные колебания станут противофазными и суммарное колебание будет иметь амплитуду а1 - а2. Таким образом, амплитуда суммарного колебания изменяется с частотой расстройки между собственными и принимаемыми колебаниями, т.е. с частотой биений. Ну а если амплитуда колебаний изменяется, то благодаря действию гридлика изменяется и смещение на сетке лампы. Эти изменения усиливаются лампой, и в телефонах будет слышен звуковой тон биений. Уверен, что подобные биения вы не раз слышали, вращая ручку настройки приемника. Они проявляются в виде свиста, тон которого изменяется от высокого до низкого, а при дальнейшем вращении ручки настройки, напротив, от низкого до высокого. Правда, в современных радиовещательных приемниках свист - вредный эффект, обусловленный несовершенством самого приемника.

Биения двух синусоидальных колебаний

Итак, автодин позволил принимать незатухающие колебания "на биениях" с помощью телефонных трубок. Чувствительность приема, а следовательно, и дальность связи резко возросли. Но мы пока ничего не сказали о радиовещании, а ведь в этой главе предполагалось рассказать именно о нем!

У нас есть генератор незатухающих колебаний и два вида приемников-детекторный и ламповый. Чтобы передать речевой или музыкальный сигнал, инженеры пошли самым очевидным путем стали изменять амплитуду излучаемых колебаний в такт со звуковым напряжением. В передатчике для этого служила еще одна лампа модуляторная. В простейшем случае она включалась последовательно с генераторной и регулировала ее анодный ток в такт со звуковыми колебаниями. Ну а чем больше ток генераторной лампы, тем больше и амплитуда колебаний. На детекторный приемник AM сигнал принимался просто - в телефонах прослушивался звук. Сложнее обстояло дело с автодинным приемником. Он был почти идеален по тем временам для приема телеграфных сигналов. Любопытно отметить, что уже в 50-х годах известный советский коротковолновик А. В. Прозоровский предложил схему автодинного приемника для радиолюбителей: он обеспечивал чувствительность в единицы микровольт, позволял принимать сигналы многих удаленных станций! А вот принимать AM станции мешал свист-биения между несущей сигнала и собственными колебаниями. Наметились два пути решения проблемы. Один путь настроить автодин точно на несущую сигнала. Тогда тон биений понижается до нуля, а собственные колебания "захватываются" несущей сигнала до совпадения с ней по фазе. Поскольку здесь осуществляется синхронизация собственных колебаний принимаемыми, приемник назвали синхродином. Работал синхродин довольно неустойчиво, поскольку малейшие изменения питающих напряжений или температуры окружающей среды приводили к "уходу" частоты колебаний и появлялся свист -биения. Особенно трудно было принимать слабые сигналы. Решение проблемы нашел американец Э. Армстронг. В 1922 году Армстронг предложил регенеративный приемник для AM сигналов. Схема его практически не отличается от схемы автодина Роунда, но регулировка совсем другая. Перемещая катушку обратной связи, регенератор подводят к самому порогу возникновения колебаний, когда собственных колебаний еще нет, но они вот-вот могут возникнуть. В этих условиях большая часть потерь в колебательном контуре компенсирована (регенерирована) цепью обратной связи, и его эффективная добротность может достигать нескольких тысяч. В результате существенно возрастает селективность приемника. А поскольку пик резонансной кривой высокодобротного контура становится выше, возрастает и чувствительность. Биений нет, поскольку в контуре имеются только колебания принимаемого сигнала. Они детектируются в сеточной цепи и, будучи усиленными лампой, воспроизводятся в телефонах. В 20-е и 30-е годы очень большое распространение получил двухламповых приемник, в котором одна лампа служила регенеративным сеточным детектором, а другая-усилителем звуковой частоты. Вот мы и познакомились с техникой, от которой началось радиовещание. А теперь расскажем о том, как оно развивалось в нашей стране.

Занимательная электроника, читать далее.

Советы по содержанию и уходу за водным транспортом

На главную страницу

О компании   Автохимия  Бытовая химия  Мойка вагонов, разработки для железнодорожного транспорта и метрополитена  Бесконтактная мойка  Средства для Ультразвука и ультразвуковых ванн   Дезинфицирующие средства  Вся продукция
 

Размещение статей  Каталог автомобильной тематики Химия для мойки водного транспорта  Полезные советы по содержанию и тюнингу водного транспорта  Как научиться водить катер и получить права