Л. — Я утверждаю, что если бы супергетеродин не был изобретен в 1917 г., то он был бы изобретен сегодня тобою…
Действительно, для преобразования частоты на принимаемый от передатчика ВЧ сигнал налагают генерируемые в приемнике колебания, частота которых выше или ниже частоты принимаемого сигнала на величину ПЧ.
Например, какую, по твоему мнению, частоту должен иметь местный генератор, называемый гетеродином, если УПЧ настроен на 465 кГц, а мы хотим принять передачу на волне длиной 25 м?
Н. — Волна длиной 25 м имеет частоту 300 000 000:25 = 12000000 Гц = 12 000 кГц. Следовательно, местный гетеродин должен генерировать частоту 12000 + 465 = 12465 кГц, или 12000 — 465 = 11 535 кГц. В обоих случаях смешение такой частоты с принимаемой частотой 12000 кГц даст разность 465 кГц.
Л. — Я должен отметить, что ты очень силен в математике… И раз ты так хорошо усвоил все это, мы можем теперь рассмотреть, как на практике обеспечивается преобразование частоты.
Вначале для этой цели применяли отдельный гетеродин. На схеме (очень упрощенной), которую я нарисовал (рис. 96), ты видишь, что анодный ток гетеродина наводит с помощью небольшой катушки токи во входном контуре, настроенном на ВЧ колебания принимаемой станции. В этой схеме на сетке первого триода смешивались две частоты: частота принимаемого передатчика и частота местного гетеродина. Благодаря тому, что лампа детектирует совокупность токов, а ее сетка имеет отрицательное смещение, в анодной цепи получаем ток промежуточной частоты. Он подается на УПЧ через трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого настроены на промежуточную частоту.
Рис. 96. В преобразователе частоты полученные из антенны сигналы ВЧ складываются с колебаниями, создаваемыми гетеродином; полученные в результате сложения сигналы промежуточной частоты подаются на УПЧ.
От двухсеточной лампы к октоду
Н. — Должен ли я знать, что позднее колебания генерировались той же лампой, в которой осуществлялось смешение двух частот?
Л. — Да, но к этому пришли постепенно. Первоначально пользовались двухсеточной лампой. Не путай ее с тетродом. В этой лампе были две управляющие сетки. На первую подавали напряжение местного гетеродина, на вторую — сигнал от антенны (рис. 97).
Рис. 97. В двухсеточной лампе принимаемые сигналы ВЧ эффективно складываются с колебаниями местного гетеродина.
Двухсеточная лампа довольно хорошо выполняла роль смесителя. Однако емкость, существующая между двумя сетками, могла иногда порождать связь между входным контуром и контуром гетеродина, в результате чего гетеродин начинал генерировать на частоте входного контура, что полностью расстраивало работу приемника.
Н. — А как удалось исправить этот недостаток? Не воспользовались ли в этом случае помощью экранирующей сетки, служащей разделяющим экраном?
Л. — Сделали еще лучше: по обе стороны второй сетки поставили по экранирующей сетке: одна отделяет ее от первой основной сетки, а другая — от анода. Так устроен гексод — электронная лампа» имеющая шесть электродов (рис. 98).
Рис. 98. Чтобы избежать действия емкости между сетками двухсеточной лампы, последнюю можно заменить гексодом.
Н. — Здесь мы имеем дело с двумя лампами: гексод служит смесителем, а триод выполняет роль местного гетеродина.
Л. — Эволюция завершилась созданием комбинированной лампы триод-гексода, где обе части имеют общий катод, а третья сетка гексода внутри лампы непосредственно соединена с сеткой генерирующего триода (рис. 99).
Рис. 99. Преобразование частоты с помощью триод-гексода.
Н. — Имея восемь электродов, подобная комбинированная лампа должна называться октодом. Не так ли?
Л. — Heт, октодом называют комбинацию из триода и пентода, у которого экранирующая сетка располагается по обе стороны от управляющей сетки (рис. 100).
Рис. 100. Преобразование частот с помощью октода.
Анод триода имеет малые размеры и не мешает потоку электронов проходить в пентодную часть лампы. Триод служит гетеродином, а пентод — смесителем, на управляющую сетку которого подаются колебания из антенной цепи.
Зеркальные частоты
Н. — Одно обстоятельство меня тревожит. Нет ли риска принять супергетеродином одновременно две различные передачи? Предположим, что мы хотим принять станцию на волне 300 м, что соответствует частоте 1000 кГц. При промежуточной частоте 465 кГц настроим местный гетеродин на частоту 1465 кГц. Разность между этими двумя частотами даст нам промежуточную частоту.
Предположим, что наша приемная антенна одновременно воспринимает передачу на частоте 1930 кГц. Эта частота при смешении с частотой местного гетеродина даст нам также промежуточную частоту 465 кГц. Значит, мы примем и вторую станцию?
Л. — Действительно, с супергетеродином имеется определенный риск одновременно с нужной станцией принять другую, частота которой отличается от частоты местного гетеродина тоже на 465 кГц. Эта вторая частота называется зеркальной частотой, потому что располагается симметрично относительно частоты гетеродина.
Н. — Как можно избежать такой неприятности?
Л. — Сделав приемник достаточно избирательным еще до преобразователя частоты. Для этой цели перед преобразователем нужно разместить настроенный каскад УВЧ.
Следует отметить, что благодаря достаточно высокой промежуточной частоте опасность приема на зеркальной частоте ничтожна. Ведь зеркальная частота отстоит от частоты принимаемой на удвоенную промежуточную частоту, т. е. на 465 х 2 = 930 кГц. Для исключения возможности приема настолько различающейся по частоте станции совершенно не требуется очень высокая избирательность.
Сопряженная настройка
Н. — Вот теперь я спокоен. И я думаю, что настройка в супергетеродине очень проста: двух рук мне должно хватить. Одной я буду вращать ручку настроечного конденсатора переменной емкости входного контура, а другой — ручку настроечного конденсатора местного гетеродина.
Л. — Одной руки, дорогой Незнайкии, вполне достаточно, так как оба конденсатора переменной емкости управляются одной ручкой; их подвижные пластины укреплены на одной и той же оси.
Н. — Я не верю, что такая конструкция может хорошо работать. Ведь требуется, чтобы между двумя контурами всегда была одинаковая разница по частоте. Однако я не вижу, как этого можно достичь, если оба конденсатора управляются одновременно.
Л. — Емкость обоих конденсаторов переменной емкости идентична, какое бы положение они ни занимали.
Для создания разницы емкостей используют два подстроечных конденсатора; один из них включен параллельно конденсатору переменной емкости гетеродина, а другой, значительно больше емкостью, включен последовательно с ним (рис. 101).
Рис. 101. Три способа включения подстроечных конденсаторов в колебательный контур гетеродина; они служат дли обеспечения сопряженной настройки.
Параллельно включенный подстроечный конденсатор повышает общую емкость всей цепочки, тогда как включенный последовательно конденсатор снижает ее. Подобрав соответствующие емкости подстроечных конденсаторов, удается сделать так, что во время настройки разность в емкости всегда обеспечивает получение одинаковой промежуточной частоты.
Н. — Я констатирую, что постройка супергетеродина требует немало сложной работы. Но получаемые результаты, несомненно, стоят такого труда.
Комментарий профессора Радиоля
СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
Портативные приемники на транзисторах обычно работают от батарей, а стационарные радио- и телевизионные приемники получают необходимую энергию от электрической сети. Как обеспечить в этом случае подогрев нитей накала ламп и анодное питание? Все эти вопросы рассматриваются здесь. Профессор Радиоль объясняет, в частности, различные способы выпрямления и фильтрации анодного тока, а также устройство электролитических конденсаторов.
