Генератор в V

усилитепь мпщности

Усилитель ИЧ

Рис. 5. Структурная схема радиов нательной станции

дах совершают колебательные лв учения. Как и механические колебач/я. переменный ток графически изображт-ют волнистой линией (синусоидой), идущей вдоль оси времени / (рис. 4). Полуволны над осью времени символизируют движение носителей тока в одном направлении (их условно называют положительными полуволнами переменного тока), под осью времени - в другом, противоположном первому направлению (отрицате.1Ьные полуволны переменного тока). Движение электронов в проводнике в одном направлеа-1и, а затем в другом направлении к исходной точке называют одним колебанием тока, а время, в течение которого происходит одно полное колебание, - периодом. Половину ко.тебанпя называют полупериодом, наибольшее значение тока во время каждого полупериода - амплитудой, а число колебаний в секунду - частотой переменного тока. Анэло-

МикрОфОп

ц Оыкпюяен

Микрофон включен

irr г

немодулиробаниые модулированные колебания колебания

Рис. 6. Графики, иллюстрирующие электрические процессы, происходящие в передатчике радиостанции

гичио синусоидой обозначают и пере-мсипос напряжемис.

За единицу частоты переменного го-ха принят герц (Гц), соответстп\ю-щни одному колебанию в секунду. Частота тока в наших электроосветительных сетях p.iHH.i 50 Гц. Если raKOii ток преобразовать в ток постоянный, он может быть иснользопан для питания приемно-усилнтсльноЛ аппаратуры, ралиоизмерительных приборов.

В радиотехнике нслоль.1уютси переменные токи частотой о г нсскощ.ких герц до нескольких десятков гитагерц (1 ГГи=1000 МГц; I Л\Ги=1000 кГц). Антенны радиовещательных станций длинноволнового, срсдиспплнового и коротковолнового диапазонов, иаирн-мср, питаются токами частотой примерно от 150 кГц до 50-60 МГц. Эти быст-ропеременные токи и являются средством передачи живой человеческой речи, музыки на большие расстояния без проводов - по радио.

Как же осуществляется передача звуковой информации по радио?

Структурная схема аппаратуры передающей радиовещательной станции показана на рис. 5. Выражаясь образно, сердцем передатчика радиостанции является генератор высокой частоты (ВЧ). Ои вырабатывает ток высокой, но строго ностояшюй для данной станции частоты. Этот ток, усиленный до необходимой мощности, поступает в антенну Ан и возбуждает в окружающем ее пространстве электромагнитные колебания точно такой же частотьг, называемые радиовопнами. Чтобы узнать длину волны % ( лямбда ) этой радиостанции, надо скорость распространения электромагнитной энергии, выраженной в тысячах километров в секунду, разделить ее на частоту f в мегагерцах, т. е. Х=300 . Так, например, если несущая частота данной станции 1,5 МГц, длина ее электромагнитной волны будет 200 м (это радиостанция средневолнового диапазона).

В студии радиостанции находится микрофон Мк и усилитель низкой частоты (ПЧ), усиливающий колебания звуковой частоты, поступающие к нему от микрофона. Если передается музыкальное произведение, записанное на грампластинке, или репортаж, записанный на магнитную ленту, то вместо микрофона ко входу усилителя подключают звукосниматель или магнитофон. Усиленные колебания звуковой частоты поступают в одно из усилит-ельных устройств передатчика, называемое .модулятором, и воздействуют на амплиту-

ду высокочастотных колебаний. При этом антенна излучает амплитудно-мо-дулированные электромагнитные колебания высокой частоты.

Процессы, происходящие в аппаратуре передатчика радиовещательной станции, иллюстрируют графики, показанные на рнс. 6. Пока студийный микрофон (звукосниматель или магнитофон) не включен, в антенну передатчика поступает ток строго постоянной частоты и амплитуды. В этом время антенна станции излучает электромагнитную энергию (радиоволны) неизменной мощности. Но вот в студни включили микрофон и перед ним заговорил диктор. Теперь амплитуда высокочастотных колебаний, поступающих в антенну, уже не постоянна, а изменяется в такт с током звуковой частоты, поступающим от микрофона. От этого изменяется и мощность электромагнитной энергии, излучаемой антенной: чем значительнее амплитуды тока звуковой частоты, тем в больших пределах изменяется и мощность высокочастотного тока передатчика. Чем больше частота этого тока, тем с большей частотой изменяются амплитуда тока в антенне и излучаемые ею модулированные электромагнитные колебания.

В радиовещательном приемнике про исходят обратные процессы. Если в радиовещательной станции звук последовательно преобразуется сначала в электрические колебания низкой частоты, а затем в электромагнитные ко-

лебания высокой частоты, то при радиоприеме решается обратная задача; модулированные колебания преобразуются в ток звуковой частоты, а затем в звук. В простейшем радиоприемнике преобразование модулированных колебаний в колебания звуковой частоты осуществляется детек-торо.ч, а преобразование их в звук - головными телефонами. Такому приемнику посвящается третья тема программы кружка.

Здесь были затронуты в основном лишь три вопроса из второй темы про--раммы - понятие о постоянном и переменном токе, электрической цепи и законе Ома, радиовещательном тракте - понятия, с которыми радиолюбитель сталкивается в своей практической деятельности. Сведения об устройстве, электрических свойствах, единицах измерения и соединении резисторов и конденсаторов можно почерпнуть из учебников физики общеобразовательной школы, а о функциях этих и некоторых других деталей в радиоаппаратуре неоднократно будет упоминаться в главах, посвященных другим темам npoi-раммы.

Вообще же в кружке полезно иметь учебные плакаты и наглядные пособия, рассказывающие об устройстве и конструкциях разных типов резисторов, конденсаторов, гальванических элементов п батарей. Выполнить их могут сами кружковцы по образцам плакатов, помещенных в конце книги.

ПРОСТЕЙШИЙ РАДИОПРИЕМНИК

В первые послевоенные годы многие районы нашей страны ралиофицирова-лись простейшими приемниками - детекторными. Десятки тысяч их было построено и установлено радиолюбительскими кружками и клубами в домах КОЛХОЗНОГО крестьянства. После страшных лет временной оккупации люди с особой жадностью ловили по радио каждое слово о жизни и успехах страны. Тогда же промышленность начала выпускать детекторный приемник Комсомолец .

Сейчас детекторный приемник утратил свою былую значимость. Ему на смену пришел сначала ламповый чрч-емник, а затем и транзисторный. Но в программах радиолюбительских кружков, в радиотехнических учебниках детекторный приемник сохранился, noroMV что он представляет собой большую познавательную ценность.

Детекторный приемник - наипростейшее радиоприемное устройство. В нем всего три функциональных элемента: колебательный контур, детектор и телефон. Первый из них служит для настройки приемника на несущую частоту радиовещательной станции, второй - для преобразования принятых высокочастотных модулированных колебаний в колебания низкой частоты, третий - для преобразования колебаний низкой частоты в колебания воздуха, воспринимаемые нами как звук. Элементы. выполняющие такие же функции, есть в любом радиоприемнике. Без них вообще невозможен радиоприем. Таким образом сборку детекторного приемника и опыты с ним надо рассматривать как этап на пути к конструированию транзисторного радиовещательного приемника.

Детекторному приемнику источник

Рис. 7. Принципиальная схема детекторного приемника

постоянного тока не нужен. Он работает исключительно благодаря энергии радиоволн, преобразованной его антенной в энергию модулированных колебаний высокой частоты. Без антенны, желательно наружной, и надежного заземления, являющихся составными элементами колебательного контура, добиться от детекторного приемника сколь-нибудь качественной работы не удастся. Сооружению антенны и устройству заземления (если их нет) можно посвятить специальное занятие кружка.

Принципиальная схема одного из возможных вариантов детекторного приемника показана иа рис. 7. Катушка L1, конденсатор С/ и подключенные к ним антенна AhJ и заземление образуют колебательный контур, являющийся селекпшным (избирательным) устройством приемника. Конденсатор Са, обозначенный на схеме штриховыми линиями, символизирует емкость антенного устройства, входящую в контур. Настройка контура на несущую частоту сигнала радиостанции может осуществляться как подбором индуктивности катушки L1, так и емкости конденсатора С1, что на схеме обозначено звездочками. Подбирать индуктивность катушки можно, например, изменением числа ее витков илн введением в нее высокочастотного сердечника. Контурный же конденсатор С/ может быть конденсатсором переменной емкости.

Рис. 8. Контурная катушка приемника 16

Роль второго элемента приемника Д/ может выполнять любой полупроводниковый точечный диод, например ЛЯ Д2 с любым буквенным индексом. Третий элемент - высокоомные головные телефоны Тф1, например ТОН-1, ТА-56. Низкоомные телефоны (с катушками сопротивлением до 100- 150 0.м) для детекторного приемника вообще непригодны.

Конденсатор С2, подключаемый параллельно телефонам, - вспомогательная деталь. Без него присм1П1к будет работать, но, возможно, несколько хуже. Этот конденсатор может быть бумажным (МБ), слюдяным (КСО) или керамическим (КД, КТ) емкостью 3300-4700 пФ.

Вариантов детекторного приемника может быть много. Однако все они различаются только конструктивным выполнением колебательного контура. Цепь же, состоящая из детектора и телефонов, соединенных между собой J последовательно и подключаемая к Г контуру параллельно, в любо.м варианте остается неизменной. Поэтому детали этой цепи можно смонтировать на небольшой панели из картона или фанеры и во время опытов подключать их к экспериментальному контуру.

Наибольший познавательный интерес представляют три способа настройки контура: подбором числа витков катушки и емкости конденсатора С/, высокочастотным сердечником катушки (при неизменной емкости конденсатора С/) и конденсатором переменной емкости (при неизменной индуктивности катушки LJ).

Катушку контура первого варианта лучше всего (для наглядности) намотать на каркасе диаметрОхМ 70-75 и высотой 100-110 мм, склеенном из бумаги на подходящей круглой болванке (например, на бутылке из-поа молока). На хорошо просушенный каркас намотайте в один слой 250 витков провода ПЭВ-1 0,15-0,2, делая отводы (в виде петель) через каждые 50 витков (рис. 8). Начало и конец катушки крепите, пропуская провод через отверстия в каркасе. Получится секционированная катушка, пригодная для контура, рассчитанного на прием радиовещательных станций длинноволнового (ДВ) и средневолнового (СВ) диапазонов. Ее индуктивность при настройке будете изменять включением в контур от одной до всех пяти ее секций.

Приступайте к опытам (по схеме на рис. 9). Параллельно катушке подклю-

чите слюдяной или керамический конденсатор (СУ) емкостью 82-100 пФ. а к ним -: антенну, заземление и остальные детали приемника. Из.меияя число секций катушки, включаемых в контур переключателем В1, настройте приемник на одну из радиостанций, прием которой возможен в вашей местности. Затем, не изменяя числа секций катушки, включенных в контур, подбором конденсатор С1 (заменяя его другими конденсаторами) добейтесь наиболее громкого приема сигналов этой станции. Емкость его может быть от 47-51 до 470-510 пФ. Если при замене его конденсатором большей емкости громкость приема будет ослабевать, в контур следует включать конденсатор меньшей емкости, и наоборот.

Добившись наилучшей настройки на волну этой радиостанции, точно так же попытайтесь настроить приемник на другую станцию. Запомните (а лучше запишите), при каких данных контура это получается. Практический вывод напрашивается сам собой: чем больше длина волны радиостанции, тем больше должны быть индуктивность катушки и емкость конденсатора, входящих в контур приемника для настройки его на эту радиостанцию.

Теперь между антенной и контуром L1C1 включите конденсатор емкостью 47-51 пФ (на рис. 9 показан штриховыми линиями) и повторите настройку приемника на те же радиостанции. Что изменилось Для точной настройки на те же радиоста1щни емкость контурного конденсатора С1 приходится увеличивать. Улучшилась селективность приемника: значительно ослабли или совсем перестали прослушиваться сигналы близких по частоте радиостанции.

Этот конденсатор ослабил влияние антенны на настройку контура. Если до этого в контур входила вся е.мкость антенного устройства (150-300 пФ), то теперь она стала меньше (при последовательном соединении конденсаторов общая емкость всегда меньше наименьшей емкости). При этом не только улучшается селективность приемника, но и несколько расширяется (в сторону более коротких волн) диапазон волн, перекрываемый контуром.

Конденсатор, выполняющий такую функцию, - обязательная деталь всех простых приемников, рассчитываемых на работу с внешней наружной или комнатной антенной.

Почему такой конденсатор не был

2-3019

.i-.C5

Рис. 9. Схема опытного детекторного приемника

включен при первом опыте с простейшим приемником? Исключительно для наглядного сравнения влияния его на работу приемника.

Для катушки контура второго варианта (рис. 10,а) потребуется отрезок круглого стержня из феррита марки 400НН или 600НН (используют для магнитных антенн транзисторных приемников) длиной 50-60 мм и бумажный каркас длиной 35-40 мм. Стержень должен с небольшим трением входить в каркас и удерживаться в нем. На каркас намотайте 90-100 витков провода ПЭВ-1 0,15-0,2. Намотка однослойная, виток к витку. Выводы укрепите на каркасе колечками из по-ливинилхлоридной трубки подходящего диаметра.

Такая катушка рассчитана на прием радиостанций СВ диапазона. Для радиостанций ДВ диапазона она должна содержать 250-280 витков такого :ке провода, намотанных четырьмя-пятью секциями по 60-70 витков в каждой секции (рис. 10,6). Расстояние между секциями 1,5-2 мм.

Принципиальная схема приемника с колебательным контуром этого варианта изображена на рис. 11. Подключив антенну, заземление и медленно вводя ферритовый стержень внутрь катушки (или перемещая катушку по стержню), поочередно настройте контур на те же

Рис. 10. Контурные катушки с высокочастотными сердечниками

Г1 I

100 5500\

Рис. II. Схема приемника с колебательным контуром, настраиваемом сердечником катушки

радиостанции, что и в предыдущем опыте. Сделайте на стержне карандашом пометки, пользуясь которыми (как шкалой) можно было бы быстро настроить приемник на ту или иную радиостанцию.

Настройка такого контура осуществляется только ферритовым стержнем, изменяющим индуктивность катушки. Чем глубже стержень введен внутрь катушки, тем больше ее индуктивность, тем, следовательно, на более длинноволновую радиостанцию данного диапазона может быть настроен приемник. Емкость контурного конденсатора С2 можно увеличить до 220-470 пФ. При -;том для настройки контура на те же радиостанции фсрритовый стержень меньше придется вводить внутрь катушки. Так делают, когда наибольшая индуктивность катушки оказывается недостаточной для приема наиболее длинноволновой станции соответствующего ей диапазона. Лучше, однако, несколько увеличить общее число витков катушки, так как увеличение емкости контурного конденсатора сужает высокочастотный участок перекрываемого контуром диапазона, что усложняет настройку в этом участке диапазона волн.

Схема колебательного контура третьего варианта показана на рнс. 12. Диапязон волн, перекрываемый таким 1чонтуром. зависит от индуктивности

Рис. 12. Схема колебательного контура, настраиваемого конденсатором переменной емкости

катушки и. Плавная же настройка контура на радиостанции этого диапазона осуществляется только конденсатором переменной емкости С2. Он может быть с твердым или воздушным диэлектриком любой конструкции с наибольшей емкостью 360 - 495 пФ. Его роль может также выполнять подстроечный конденсатор КПК-2 с наибольшей емкостью 100-150 пФ, но в этом случае диапазон волн, перекрываемый контуром, несколько уменьшится.

Испытывая такой приемник, включите в его контур ту же катушку, что и в контуры предыдущих вариантов. Приемник с первой катушкой может стать двухдиапазонным, если ввести переключатель на два положения, которым можно будет включать в контур все витки (диапазон ДВ) или только 100 витков (диапазон СВ). Приемник с любой из катушек контура второго варианта (с введенным ферритовым стержнем) будет однодиапазонным. Прн любой катушке наиболее коротковолновую станцию данного диапазона удастся принять при наименьшей емкости конденсатора G2, наиболее длинноволновую- при наибольшей емкости этого конденсатора.

Итак, испытаны в действии три варианта колебательного контура простейшего радиоприемного устройства. Варианты, кажется, разные, а выполняемая ими функция одна: настройка иа несущую частоту радиостанции. Что же касается детекторной цепи, то она, как вы в этом убедились, при любом контуре остается неизменной.

В чем сущность физических пр )цсс-сов, происходящих в цепях простейшего приемника? Разобраться в этом вопросе помогут графики, изображенные на рис. 13: график а иллюстрирует явления в колебательном контуре, график б - работу детектора, график в - ток в телефонах. Пока передачи нет, в контуре, настроенном точно на несущую частоту принимаемой станции, под действием радиоволн возникают колебания высокой частоты постоянной амплитуды, а во время передачи - колебания такой же частоты, но изменяющиеся по амплитуде со звуковой частотой.

Работе диода, выполняющего в простейшем приемнике роль детектора, посвящается пятая тема программы кружка. Здесь же лишь скажем, что этот полупроводниковый прибор обладает односторонней электропроводностью: хорошо проводит ток одного направле-

ния и плохо (для простоты считаем, что совсем не проводит) ток другого, т. е. обратного направления. При пропускании через диод переменного тока он как бы срезает полупериоды обратного направления. В результате в цепи детектора протекает высокочастотный переменный пульсирующий ток. Низкочастотная составляющая тока (огибающая высокочастотные импульсы) проходит через телефоны и преобразуется ими в звук. Для высокочастотной состаа1Яющей телефоны оказывают большое сопротивление, и она проходит через конденсатор, включенный параллельно телефонам.

Чем отличается простой транзисторный (или ламповый) приемник от детекторного? В основном только усилительными каскадами, благодаря чему достигается громкий радиоприемник. Что же касается сущности детектирования и преобразования сигнала звуковой частоты в звук, во всех приемниках оно осуществляется принципиально одинаково.

В заключение - одни совет. Громкость звучания головных телефонов детекторного приемника во многом зависит от силы сигнала радиостанции, на волну которой он настроен. При значительном удалении места приема от радиостанции телефоны звучат очень тихо, и опыты с различными контурами могут оказаться не столь эффективными, как хотелось бы. В таком случае к

Микрофон быкйючен

Микрофон Включен

шшттш

Рис. 13. Графики, иллюстрирующие физические процессы, происходящие в детекторном радиоприемнике

выходу детекторного приемника, параллельно телефонам, желательно подключить какой-либо усилитель НЧ, например усилитель магнитофона, транзисторного или лампового приемника. Это позволит кружковцам следить за работой опытного приемника и делать соответствующие выводы.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ПЕРВОЙ НЕОБХОДИМОСТИ

Без измерительных приборов, хотя бы простейших, трудно, а подчас невозможно проверить деталь, электрическую цепь, добиться высококачественной работы того или иного радиотехнического устройства. И если не понять этой истины и игнорировать измерения, то лучше вообще не начинать заниматься конструированием усилителей, приемников- нет смысла попусту тратить время, заведомо портить транзисторы, диоды, другие детали и материалы. Без измерительных приборов даже от простейшего транзисторного усилителя не удастся добиться нормальной работы.

Четвертая тема программы кружка предусматривает знакомство с устройством, работой и конструированием различных по назначению пробников и простых измерительных приборов. Какими могут быть эти приборы первой необходимости?

ПРОБНИКИ

В практике начинающего радиолюбителя, пока еще не имеющего достаточного опыта, может быть такой случай: точно по принципиальной схеме собран детекторный приемник, подключены антенна и заземление, но он, как не крути ручку настройки, не работает. В чем дело? Видимо, неисправным оказался

, 61ЗВ

Рис. 14. Электрический пробник