/
Текст
ИЗЮМОВ н. м.
генерал-майор инЖенерно-технической слуЖбы
РАДИОТЕХНИКА
ВОЕННОЕ ИЗД/ ТЕЛЬСТВО
НАРОДНОГО КОМИССАРИАТА ОБОРОНЫ
1946
ИЗЮМОВ н. м.
генерал-майор инженерно-технической службы
РАДИОТЕХНИКА
УЧЕБНИК
ДЛЯ ВОЕННЫХ УЧИЛИЩ СВЯЗИ
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАРОДНОГО КОМИССАРИАТА ОБОРОНЫ
1846
Изюмов Н. М.
РАДИОТЕХНИКА
Учебник для военных училищ связи
В книге изложен курс радиотехники, необ-
ходимый для самостоятельного освоения схем
и инструкций по эксплоатации войсковых
радиостанций, а также для изучения их мате-
риальной части и техники ремонта.
Книга рассчитана на курсантов военных
училищ связи; она может также служить тех-
ническим пособием для офицерского состава
войск связи.
Учебник одобрен Главным управлением
связи Красной Армии.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Радиотехника является одной из молодых отраслей нау-
ки. В течение полувека она получила широкое теоретическое
развитие и нашла многочисленные и разнообразные прак-
тические применения. Особенно ценными оказались свой-
ства радиотехники в современной войне, характеризую-
щейся быстрыми темпами и высокой маневренностью
операций. *
В первую очередь радиотехника используется в качестве
важнейшего средства связи. Радиосвязь широко приме-
няется в Красной Армии, обеспечивая управление в самых
сложных условиях, и является основным средством связи
в бою. Радиосредства позволяют: держать связь с высшим
штабом, с подчинёнными частями, с соседями и связь взаимо-
действия различных родов войск между собой; обеспечивать
службу оповещения войск и средств ПВО и ПТО и решать
ряд задач военно-политической работы.
Но военно-прикладное значение радиотехники не огра-
ничивается только задачами связи. Радиотехника даёт
также средства радиоразведки, приборы вождения и посадки
самолётов, возможность управления механизмами на рас-
стоянии, приборы инженерной разведки, способы передачи
изображений и ряд других применений.
Настоящий учебник имеет целью подготовить курсантов
к изучению военных радиостанций, ознакомив с принци-
пами их работы, основными схемами, деталями и физическими
процессами в радиоаппаратуре. Изучение материальной ча-
сти должно проводиться по описаниям и пособиям, относя-
щимся к конкретным образцам радиостанций.
1*
з
Предполагается, что до изучения радиотехники кур-
санты ознакомились с электротехникой в объёме, позво-
ляющем понимать физические процессы в обычных электри-
ческих цепях постоянного и переменного тока.
Учебник составлен в соответствии с программой, утверж-
дённой Главным управлением связи Красной Армии.
Автор выражает свою признательность генерал-майору
инженерно-технической службы Власову В. Ф. и генерал-
майору инженерно-технической службы Бесчастнову Н. С.
за ценные советы.
Автор
Август 1843 г.
Военная электротехническая
академия связи им. С. М, Буденного
Глава I
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РАДИОСВЯЗИ
Термин «радиосвязь» означает «связь при помощи излу-
чения». Электрическая энергия в виде так называемых
электромагнитных волн излучается передат-
чиком в пространство и, распространяясь без проводов, воз-
действует на приёмник корреспондента. Следовательно, для
осуществления двусторонней связи радиостанция должна
состоять из передатчика и приёмника. В ра-
диостанциях малой мощности передатчик и приёмник мон-
тируются в общей упаковке, а в мощных радиостанциях они
являются отдельными аппаратами.
Антенна. Устройством, которое излучает энергию при
передаче и улавливает её при приёме, является антенна.
Антенна представляет собой провод (или сеть проводов),
присоединяемый переключателем к передатчику или приём-
нику по мере надобности. Схема радиосвязи представлена
на рис. 1.
Антенный провод, поднятый над землёй и изолированный
на верхнем конце, при передаче должен питаться пере-
менным током очень высокой частоты
(миллионы или десятки миллионов периодов в секунду).
Именно эта особенность отличает радиотехнику среди всех
отраслей электротехники и электрической связи: радио-
техника является техникой переменных то-
ков высокой частоты. Только токи высокой ча-
стоты способны успешно излучать электромагнитную энер-
гию в пространство, только высокочастотные электромаг-
нитные колебания способны хорошо распространяться на
дальние расстояния.
6
Передатчик. Первой и основной задачей передатчика яв-
ляется генерация (создание) токов высокой частоты
для питания антенны. Чем дальше мы хотим осуществить
радиопередачу, тем большей мощностью должны мы питать
антенну, тем мощнее потребуется и передатчик.
Антенна Антенна
Рис. 1. Принцип радиотелеграфной связи
Рис. 2. Радиотелеграфные
сигналы
Вторая задача передатчика состоит в обеспечении такого
управления колебаниями высокой частоты, которое позво-
лило бы корреспонденту принять текст радиограммы или
речь передающего радиста. При радиотелеграфной работе
управление ведётся с помощью ключа Морзе; переменный ток
поступает в антенну и электромагнитные волны излучаются
в пространство сериями — в
виде знаков Морзе (рис. 2).
При радиотелефонной передаче
переменный ток поступает в
антеннунепрерывно^ но илисила
тока, или частотаего изменяется
путём воздействия голосом на
микрофон передатчика. Управ-
ление колебаниями с помощью
ключа называется манипу-
ляцией, ас Помощью ми-
крофона — модуляцией. Большинство войсковых пе-
редатчиков допускает работу как ключом, так и микро-
фоном.
Передатчик способен генерировать токи высокой частоты
при условии питания его электрической энергией ка-
кого-нибудь другого вида, так как энергия не может возни-
б
кать сама по себе. В качестве источников питания
войсковых передатчиков обычно применяются сухие батареи,
аккумуляторы или динамомашины постоянного тока.
Преобразование энергии постоянного тока в энергию
переменного тока высокой частоты совершается в схеме
передатчика с помощью важнейших устройств, которые,
в сущности, и составляют схему передатчика: это — элек-
тронные лампы и колебательные цепи.
Типы и количество электронных ламп определяют мощ-
ность передатчика, а выбор колебательных контуров
определяет частоту генерируемых колебаний. Колеба-
тельный контур состоит из конденсатора и катушки самоин-
дукции; меняя ёмкость конденсатора, мы тем самым на-
страиваем передатчик на ту или иную частоту.
Рис. 3. Понятие о длине волны
Представим себе, что ключ передатчика нажат и ток
высокой частоты питает антенную систему (рис. 3). Эта
система присоединена к двум зажимам радиостанции: к од-
ному присоединена собственно антенна (поднятый провод
или металлический стержень-штырь), а к другому —зазем-
ление или же сеть проводов над землёй, называемая про-
тивовесом (в малых радиостанциях роль противовеса
может выполнять металлический корпус станции). Перемен-
ный ток циркулирует в антенной системе вверх и вниз.
Вследствие этого вокруг вертикального провода образуется
электрическое и магнитное поле, направ-
ление силовых линий которого соответствует направлению
тока. На рис. 3 показана картина только ма нитного поля
п один момент времени. Силовые линии его имеют вид колец,
расходящихся с огромной скоростью (300 000 км в секунду).
В этом и состоит излучение (радиация) энергии.
Длина волны. В течение периода ток меняет своё направ-
ление; соответственно этому меняют своё направление и си-
ловые линии, как показано на рис. 3. То расстояние, на
которое отойдут силовые линии от антенны в течение одного
7
периода, называется длиной волны. Длина волны измеряет-
ся в метрах; обозначается она греческой буквой 1
(ламбда).
Так как скорость распространения электромагнитных
волн в определённой среде постоянна, то длина волны тем
больше, чем больше период переменного тока, питающего
антенну. Иначе говоря, волны тем длиннее, чем
меньше частота переменного тока. Запомним, что
длина волны вовсе не характеризует дальности действия
радиостанции; дальность действия определяется мощностью
передатчика и чувствительностью приёмника. Длина волны
есть способ оценки частоты колебаний.
Пусть, например, частота составляет миллион периодов
в секунду. Значит, каждый период Т= сек. За такое
время, двигаясь со скоростью 300 000 км/сек, электро-
магнитное поле пройдёт путь
X = vb-T = 300 000 = 0,3 км (300 л).
Следовательно, для этого переменного тока длина волны
окажется
X—300 м.
Волны, измеряемые сотнями и тысячами метров, в оби-
ходе называются «длинными»; волны, измеряемые де-
сятками метров, в войсковой практике называются «к о р от-
ними»; наконец, волны, измеряемые единицами метров,
называются «ультракороткими».
Ещё раз укажем, что чем короче волна, тем больше ча-
стота создавшего её переменного тока.
Задача. Подсчитайте, каким частотам соответствуют длины волн
б м, 10 м, 30 м, 60 м и 100 м? Какой длине волны соответствует час-
тота 300000 периодов в секунду?
В нашей войсковой практике название «длина волны»
применяется, но волны исчисляются обычно не в метрах,
а имеют специальную нумерацию. Номера войсковых фик-
сированных волн размещены через каждые 25 000 пе-
риодов в секунду; следовательно, более строго говоря,
эти номера нужно относить не к длинам волн,
а к частотам. Так, например, фиксированная волна
№ 120 соответствует частоте
/-25ООО'120 = 3000 000 периодов в секунду.
8
В переводе на метры это даст:
% t’o 300 000 1 л « z 1 /уч . л
1 — J —3 000000“ДО — 0,1 км м^'
Чем больше номер фиксированной
волны, тем больше частота и тем короче
в о л н а. На шкалах настройки радиостанций указываются
обычно номера фиксированных частот (волн). Заметим, что
на шкалах трофейных радиостанций указываются частоты
в тысячах периодов за секунду.
Задача. Полный диапазон радиостанции РБ ограничен фиксиро-
ванными волнами №60 — 240. Требуется выразить эти границы в пе-
риодах за секунду и в метрах.
1
Приёмник. Возвращаясь вновь к рис. 3, мы видим,
что волны излучаются простейшей антенной равномерно во
все стороны. На пути распространения этих волн где-то рас-
положена радиостанция корреспондента, включённая на
приём. Антенна этой радиостанции пересекается силовыми
линиями поля передатчика, в результате чего в при-
ёмной антенне наводится переменная
электрод, вижущая сила высокой часто-
т ы, создающая ток в приёмнике. Таким образом, приёмное
устройство извлекает некоторую долю энергии из проходя-
щих волн.
Собственно приёмник имеет три основные задачи. Первая
задача состоит в том, что приёмник, подвергающийся одно-
временному воздействию многих работающих передатчиков,
должен выбрать (избрать) работу своего корреспондента.
Все остальные воздействия оказываются для радиоприёма
помехами.
Свойство избирательности, обеспечивающее возмож-
ность устранить или ослабить помехи, достигается тем,
что в схеме приёмника, так же как и в передатчике, имеются
колебательные цепи. Эти цепи с помощью изменений ём-
кости (или индуктивности) настраиваются именно на
ту частоту, которая свойственна току в антенне передат-
чика-корреспондента. Между приёмником и желательным
передатчиком устанавливается резонанс, и при этом
условии слышимость корреспондента возрастает, а мешаю-
щие воздействия ослабляются.
Вторую задачу приёмника составляет усиление
приходящих сигналов. Приёмная антенна, находясь на бо-
лее или менее значительном расстоянии от передатчика-
корреспондента, улавливает очень малую долю энергии, из-
лучаемой последним. Этой энергии недостаточно для зву-
чания телефона. Усилить пришедшие сигналы возможно
с помощью электронных ламп, собранных в соответствующие
схемы и питаемых от батарей или умформера. Усиление ко-
лебаний в приёмнике происходит ступенями (каска-
дами) — от лампы к лампе; чем больше таких каскадов,
тем приёмник чувствительнее к слабым сигналам. Во многих
приёмниках имеется возможность регулировать чувстви-
тельность (громкость).
Третьей задачей приёмника является детектиро-
вание сигналов. В результате усиления, амплитуды
(«размахи») напряжения сигнала могут достигнуть значи-
тельной величины; однако напряжение высокой
частоты даже при больших амплитудах не сможет
создать звука в телефоне. Если бы мембрана
телефона и успевала совершать миллионы колебаний
за секунду, то, всё равно, человеческое ухо не восприня-
ло бы в виде звука колебания, когда их частота превышает
15 000 периодов в секунду. Задача детектора («обнаружива-
теля») — преобразовать энергию высокой
частоты в энергию тока более низ-
кой (звуковой) частоты, чтобы ток звуко-
вой частоты использовать для питания телефона в приём-
нике. В роли детектора используется одна из электронных
ламп приёмника. Понятно, что усилительные каскады,
включённые между антенной и детектором, имеют дело с сиг-
налом высокой частоты, а включённые после детектора уси-
ливают напряжение низкой частоты (под каскадом пони?
мается лампа, нагрузка и прочие вспомогательные эле-
менты, относящиеся к ней).
Практика войсковой радиосвязи показывает, что при-
ёмно-передающая радиостанция ббльшую часть времени ра-
ботает на приём и меньшую— на передачу. Для того чтобы
передатчик эксплоатировался полнее, приёмно-передающую
радиостанцию дополняют иногда отдельным при-
ёмником.
Если приёмно-передающая радиостанция держит связь
с несколькими корреспондентами, входя в состав «радио-
сети», то дополнительный приёмник следит за сигналами
корреспондента, не входящего в радиосеть.
Для того чтобы дополнительный приёмник мог вести
приём на своей волне, не испытывая помехи во время работы
передатчика на волне радиосети, приёмник удаляют от ра-
10
диостанции, связывая с ней проводной телефонной линией
(рис. 4). По этой линии радист, несущий дежурство у приём-
ника, может через передатчик ответить своему корреспон-
денту.
Радиоузел. Передатчики и приёмники отделяются друг от
друга полностью и разносятся территориально в системе, име-
А-_________________________й
Радиостанция, Дополнительный
приёмник
Рис. 4. Радиостанция с дополнительным приёмником
нуемой радиоузлом (рис. 5). Число приёмников в со-
ставе радиоузла всегда бывает больше числа передатчиков.
Каждый из передатчиков через коммутатор может управ-
ляться по проводной линии ключом, расположенным около
любого из приёмников. Таким образом, связи ведутся ради-
стами, несущими дежурство у приёмников, тогда как дежур-
Рриемники,
Рис. 5. Радиоузел с централизованным управлением
ные у передатчиков выполняют лишь настройку своих пе-
редатчиков на требуемые для соответствующих связей
волны, а также производят пуск и остановку передатчиков.
Система радиоузла характеризуется эксплоатационными
удобствами и безаварийностью благодаря взаимозаменяе-
мости передатчиков.
11
Итак, мы получили самое краткое представление о со-
ставе радиостанций. В последующих главах мы будем
изучать отдельные части радиостанций с тем, чтобы вновь
вернуться к полным схемам передатчиков и приёмников,
но уже на основе более подробного изучения принципов
их работы и их деталей. Изложенный в первой главе мате-
риал облегчит практическое изучение радиостанций попутно
с прохождением курса.
Детали радиостанций, изучаемые в последующих главах,
должны непременно рассматриваться в классе, чтобы физи-
ческие процессы закреплялись в памяти зрительными пред-
ставлениями.
Глава II
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ
1. ЗАМКНУТЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР
Свободные колебания
В предыдущей главе мы говорили, что колебательная
цепь составляет очень важную деталь и в передатчике,
и в приёмнике; поэтому изучение радиотехники мы начнём
именно с этой детали.
Колебательная цепь или,
бательный контур
и ёмкости. Индуктивность
из провода, а ёмкость С—
конденсатор (рис. 6).
как часто её называют, к о л е-
составлен из индуктивности
L представляет собой катушку
Рис. 7. Подача энергии от
батареи в колебательный контур
Рис. 6. Колебательный
контур
Для того чтобы сообщить начальный запас энергии коле-
бательному контуру, следует зарядить его конденсатор. Это
можно выполнить в схеме, показанной на рис. 7. При поста-
новке переключателя в положение 7 конденсатор зарядится
до напряжения U, которым обладает батарея.
Если переключатель поставить затем в положение 2,
то конденсатор окажется замкнутым на катушку, т. е. будет
образован колебательный контур. Конденсатор получает
возможность разряжаться.
13
Проследим процесс разряда конденсатора на катушку.
В первый момент по включении замыкателя конденсатор
ещё заряжен до полного напряжения U, а ток в контуре
не успел возникнуть. Между пластинами конденсатора
образовано электрическое поле, направленное сверху вниз
(рис. 8, а).
Далее конденсатор начинает разряжаться, создавая в
витках катушки ток, который, в свою очередь, образует
в ней магнитное поле. Ток нарастает, а напряжение на кон-
денсаторе убывает.
В некоторый мо-
мент конденсатор
окажется разряжен-
ным полностью; сила
тока в контуре а это
мгновение достигла
своего максимума и
создала наибольшее
магнитное поле в
катушке (рис. 8, б).
Процесс на этом, оче-
видно, не закончил-
ся, так как магнит-
г
Рис. 8. Картина превращений энергии при НОе поле представ-
колебательном разряде Ляет собой запас
энергии, в которую
превратилась энергия заряда конденсатора. Если энергию
заряда мы могли назвать потенциальной, то энергию магнит-
ного поля называем кинетической (связанной с движением
электричества).
В следующее мгновение ток в контуре, ничем больше не
поддерживаемый (при отсутствии напряжения на пласти-
нах), начнёт падать, а с ним вместе будет убывать и магнит-
ное поле. Но мы знаем, что при убывании магнитного поля
в витках катушки возникнет электродвижущая сила само-
индукции, стремящаяся поддержать ток. Э»та э. д. с. начнёт
перезаряжать пластины конденсатора зарядами обратного
знака. И в тот момент, когда магнитное поле исчезнет пол-
ностью с прекращением тока, конденсатор окажется пере-
заряженным, имея электрическое поле обратного направле-
ния (снизу вверх — рис. 8, в). Иначе говоря, энергия кинети-
ческая вновь перейдёт в энергию потенциальную.
Дальше конденсатор снова начнёт разряжаться через
катушку. Ток в контуре получит обратное направление.
14
Рис. 9. Напряжение на ёмко-
сти и сила тока в контуре при
разряде без потерь энергии
В момент полного разряда конденсатора магнитное поле
в катушке опять запасёт энергию, причём силовые магнит-
ные линии будут направлены обратно (рис. 8, г).
Придя затем в начальное состояние (рис. 8, о), колеба-
тельный контур получит возможность снова повторять весь
цикл электромагнитного колебания. Теперь вполне ясно,
почему система LC называется колебательным контуром.
Колебания, которые происходят при отсутствии в контуре
источника энергии, называются свободными ко-
лебаниями.
Изобразим графически напряжение на конденсаторе и
силу тока в контуре за первый период колебания (рис. 9).
С этой целью по горизонтали
отложим время / (обычно — ма-
лые доли секунды), а по вер-
тикали —мгновенные величины
напряжения и силы тока.
Г рафик напряжения начнёт-
ся с наибольшего значения U,
равного напряжению заряжав-
шей батареи, и далее будет
менять величину и знак по
закону кривой, которая на-
зывается косинусоидой. Эта
кривая является периодиче-
ской, т. е. повторяющейся.
График силы тока начнётся
стигнет максимума (амплитуды)
жение придёт к нулю. Следовательно, кривая, изображаю-
щая силу тока, во времени будет запаздывать по
отношению к кривой, изображающей напряжение. График
силы тока называется синусоидой.
Время полного цикла изменений напряже-
ния и силы тока именуется периодом колебания (Т).
Мы видим, что и напряжение, и сила тока имеют один и тот
же период, но сила тока в последовательности своих изме-
нений (или, как принято называть, по фазе) отстаёт от
напряжения на четверть периода.
Чем же определяется продолжительность одного периода
колебаний в контуре?
Свойства колебательного контура можно уподобить свой-
ствам упругой металлической линейки, зажатой одним кон-
цом в тиски (рис. 10). Если верхний конец линейки ото-
гнуть, тем самым сообщив ей некоторый запас упругой («по-
с нулевого значения и до-
в тот момент, когда напоя-
15
тенциальной») энергии, а затем отпустить, то линейка не
вернётся сразу в вертикальное положение, а будет совершать
колебания влево и вправо. Частота этих колебаний зависит
от двух основных факторов: от упругости и массы линейки.
Чем больше
V'
л
V
1,/
упругость (твёрдость) материала линейки и
меньшей массой (толщиной) она обла-
дает, тем чаще будет совершаться ко-
лебание.
Подобно тому как для механиче-
ских колебаний линейки период опре-
деляется упругостью и массой, для
электрического колебания он опреде-
лится ёмкостью и индуктивностью кон-
тура. Чем больше ёмкость С, тем боль-
ший заряд примет в себя конденсатор
при данном напряжении, а следователь-
но, и на разряд потребуется большее
время. Чем больше индуктивность ка-
тушки L, тем медленнее происходит в ней нарастание и
убывание силы тока, а значит, соответственно большее
время потребует цикл колебаний.
Математически период колебаний выражается формулой1
Т [сек.]==- 2,ТТ-)/ £[генри] •С[фарад]‘
Рис. 10. Колебания
упругой линейки
Период вычисляется в секундах, если индуктивность L
выражена в генри, а ёмкость С — в фарадах. Наличие ради-
кала (квадратный корень) показывает, что период изменяется
менее резко при изменениях какого-либо из параметров кон-
тура (ёмкости или индуктивности). Так, например, если
ёмкость увеличить в девять раз, то период увеличится только
в три раза.
Пример. Определить период собственных колебаний в контуре,
имеющем Ёмкость С = 1 000 микромикрофарад и индуктивность L =
= 1 000 микрогенри.
7 = 6,28 /= 0,00000628 сек.
Если период длится Т секунд, то за одну секунду в кон-
туре совершится колебания. Число колебаний за секунду
1 Эта важнейшая формула радиотехники называется формулой
Томсона, по имени английского физика второй половины прошлого
столетия.
16
называется частотой. Значит, частота собственных ко-
лебаний в контуре выразится формулой:
j периодов 1
' сек. Т ‘
Длинное наименование «периоды за секунду» заменяют
обычно более коротким наименованием «герцы»(яц). Тысяча
периодов за секунду составляет один килогерц (кгц), а мил-
лион периодов за секунду — мегагерц (мггц).
Пример. Определить частоту колебаний в контуре предыдущего
примера.
/ = у = 1 : 0,00000628££ 149000 гц
или 149 кгц. Округляя эту цифру до 150 кгц и деля её на 25, мы по-
, лучаем номер соответствующей фиксированной войсковой частоты
(волны):
/ -150
25 ~ 25 ~
Исследуемый нами контур оказывается приблизительно настроен-
ным на фиксированную войсковую частоту № 6.
Если колебательный контур входит в схему передат-
чика и питает своим током антенну, то в пространство из-
лучаются волны, длина которых, как мы знаем, определяется
частотой колебаний, т. е. будет задана параметрами контура.
Зная период или частоту контура, легко подсчитать соответ-
ствующую длину волны
где — скорость распространения волны, составляющая
300000 км в секунду.
При практических подсчётах удобно пользоваться сле-
дующими выражениями:
ч зооооо . , 300 000
Пример. Найти длину волны контура предыдущих примеров
х=зооооо=2000л
Для того чтобы вычислять длину волны непосредственно
из параметров контура (ёмкости и индуктивности), удобно
пользоваться выражением, выводимым из формулы Томсона,
== ] ,88 • С[мкмкф] .
2 Радиотехника
17
Задача. Определить границы диапазона волн передатчика, если
ёмкость его колебательного контура может изменяться в пределах от
Смин = 60 мкмкф до Смаке = 265 мкмкф, а индуктивность катушки
составляет 50 мкгн. Те же границы выразить в килогерцах.
Нередко приходится по заданной длине волны и по од-
ному из параметров контура находить необходимое значе-
ние другого параметра. Для этих случаев следует преобразо-
вать последнее выражение в таком порядке:
)«= 1,882 L-C=3,54-LC.
Отсюда получаем расчётные формулы:
12 12
г (>“| . Г’ ___ i*]
‘-[мкгн]—„ » е- —
3,54-С[мкмкф] 3,54-Ь[мкгн]
Задача. Контур приёмника имеет индуктивность L = 20 мкгн.
Требуется настроить этот контур на частоту / = 5 000 кгу.
Какую ёмкость следует выбрать?
Ответ. С = 50 мкмкф.
Рис. 11. Контур
с активным сопро-
тивлением
Для того чтобы закончить вопрос о свободных колеба-
ниях в контуре, необходимо выяснить, какова продолжи-
тельность возникшего разряда.
Свободное электромагнитное колеба-
ние, подобно упругому механическому
колебанию, является затухающим.
Если затухание механических колебаний
обусловлено расходом запасённой энергии
на трение, то электромагнитное колебание
затухает вследствие неизбежных п о-
терь энергии. На рис. 6 мы изо-
бразили ёмкость и индуктивность конту-
ра, т. е. параметры, сообщающие ему колебательные свой-
ства, но мы не показали третьего параметра, обязательно
свойственного любому контуру. Это — активное со-
противление R (рис. 11).
Активное сопротивление в цепях высокой частоты не яв-
ляется обычным омическим сопротивлением проводов этих
цепей, Ио учитывает различные виды потерь энергии. В пер-
вую очередь, с ростом частоты переменного тока возрастает и
сопротивление проводов этому току благодаря так называе-
мому скин-эффекту.
Скин-эффект (т. е. «поверхностный эффект») состоит в
том, что ток высокой частоты проходит преимущественно по
18
внешней поверхности провода, не используя его внутрен-
них слоёв. Объясняется это тем, что внутри провода обра-
зуется э. д. с. самоиндукции, препятствующая прохождению
переменного тока.
Представим себе сечение провода в момент прохождения
тока (рис. 12). Ток создал вокруг провода магнитное поле,
часть силовых линий которого расположена снаружи, а дру-
гая часть — в металле. Если ток будет убывать, то силовые
линии будут «сжиматься» и исчезать. Внешние слои сечения
провода пересекутся только внешними силовыми
линиями, а внутренние слои — всеми линиями.
Значит, э. д. с. самоиндукции действительно окажется
больше во внутренних слоях металла.
Скин-эффект нельзя представлять себе
как «вытеснение» тока на поверхность про-
вода. Нужно усвоить, что благодаря этому
явлению сопротивление всего про-
вода возрастает, но для внутренних
слоёв этот рост сопротивления -больше, чем
для внешних.
Чтобы уменьшить потери энергии
в проводе при наличии скин-эффекта, сле-
дует увеличивать поверхность провода и
повышать её проводимость. Поэтому часто
провода колебательных цепей выполняются
из ленточного или трубчатого провода, посеребрённого
снаружи. Антенный «канатик» сплетается из многих
проводников, которые желательно изолировать друг от
друга, покрывая лаком(«литцендрат»).
Наряду с джоулевыми потерями, возрастающими бла-
годаря скин-эффекту, колебательная энергия расходуется
и в изолирующих материалах (диэлектрик конденсатора,
каркас катушки). Эти потери (нагрев диэлектриков) свя-
заны с быстрой сменой полярности электрических зарядов
в изоляционных материалах. Стремление уменьшить эти
вредные потери заставляет выбирать высокие сорта диэлек-
триков для конденсаторов и катушек в колебательных цепях.
Лучшими видами диэлектриков являются в наших радиостан-
циях воздух и керамические материалы, а также хорошие
сорта слюды. Поэтому в колебательных цепях конденсаторы
имеют главным образом воздушные прослойки между плас-
тинами (особенно конденсаторы переменной ёмкости), а
иногда слюдяные. Катушки или изготовляются вовсе без кар-
касов (из жёсткого провода), или наматываются на ке-
провода и
магнитное
поле
Рис. 12. Сече-
ние
его
2*
19
рамические (например фарфоровые) каркасы. Однослой-
ные катушки с точки зрения
потерь выгоднее много-
слойных.
На рис. 13 даны
типы конденсаторов
переменной ёмкости, а
на рис. 14 — образцы
катушек для колеба-
тельных цепей войско-
вых радиостанций.
В цепях высокой
частоты, как и в Любых
электрических цепях,
активное сопротивление
/? мы физически связы-
ваем с формулой мощ-
ности р==/г.₽>
но на высоких частотах
под величиной Р пони-
мается расход мощности
на все виды потерь, а
не только на тепло
Джоуля. Величина ак-
тивного сопротивления
R для данного контура
зависит от частоты ко-
лебаний, возрастая бла-
годаря скин-эффекту с
ростом последней.Место
включения сопротивле-
ния R в схеме на рис. 11
выбрано условно, так
как потери имеются и
в конденсаторе, и в ка-
тушке.
Качество контура.
Возвращаясь к физиче-
ским процессам в конту-
ре и учтя наличие в
нём активного сопро-
тивления, проследим
Рис. 13. Конденсаторы переменной . силу тока колебательно-
«мкости войсковых радиостанций го разряда за несколько
20
Рис. 14. Катушки войсковой радиостанции малой мощности
i
Хороший контур
t
Плохой контур
Рис. 15. Колебательные разряды в контурах
разного качества
периодов. Благодаря потерям энергии, перечисленным выше,
амплитуда колебательного тока будет от периода к периоду
уменьшаться, «затухать» (рис. 15). Заметим, что величина
периода сохраняется независимо от значения амплитуды.
Если в контуре колебание затухает медленно и совершает-
ся много колебаний, прежде чем амплитуда станет по сравне-
нию с начальной ничтожно мала, то контур мы считаем вы-
21
сококачественным. Действительно, все виды активных по-
терь, связанных с переходом энергии в тепло (как в проводе,
так и в диэлектриках), являются, с точки зрения задач ра-
диотехники, вредными; полезным расходом энергии, на-
пример, для передатчика является излучение её в простран-
ство.
В контуре низкого качества амплитуды убывают резко,
и процесс можно считать закончившимся по прошествии не-
большого числа периодов. Наконец, можно себе представить
в г
Рис. 16. Проволочные и непроволочные сопротивления, применяемые
в схемах войсковых радиостанций:
с — сопротивления типа CC, 1 вт; б — сопротивления типа «Лилипут», 0,25 вт;
в—сопротивления непроволочные типа ТО, 0,25 вт; г — то же, 0,5 вт; О —рео-
статы накала, J?—30 ом; е — переменные непроволочные сопротивления
и такую цепь, в которой активное сопротивление весьма
велико (например, включён высокоомный реостат или
же большое непроволочное сопротивление — см. рис. 16).
В подобной цепи энергия может быть израс-
ходована прежде, чем совершится
даже один период колебания. Такая цепь
называется апериодической. Сила тока при разряде
конденсатора в апериодической цепи изображена на рис. 17.
Итак, условием, которое обеспечивает контуру колеба-
тельные свойства, является малая величина активного сопро-
тивления. Но для того, чтобы судить о качестве контура,
22
еще недостаточно знать величину R; её нужно сравнить с
величиной индуктивного или ёмкостного сопротивления1,
чтобы таким образом сопоставить энергию, израсходован-
ную за период, с энергией, участвовавшей в колебательном
процессе за этот же период.
Контуром низкого качества (близким к апериодическому)
является тот контур, у которого активное сопротивление
близко к индуктивному; иначе говоря, качество Q, рав-
ное отношению индуктивного сопротивления к актив-
ному, для такого контура близко
к единице
C=i.
Контур среднего качества
имеет Q = 30-r-50. Для лучших
контуров, выполненных из про-
вода с хорошо проводящей по-
верхностью и имеющих высокие
сорта изоляции, достигается ка-
чество Q=100-7-200.
Для передатчиков и приёмников, как мы увидим ниже,
весьма важно выбрать колебательные цепи высокого каче-
ства, что, конечно, ставит серьёзные требования к произ-
водству деталей радиостанций. В частности, высокое ка-
чество достигается в контурах с катушками малых размеров
применением сердечников из специальных материалов (кар-
бонильное железо и магнетит).
При включении контура в состав схемы передатчика
или приёмника качество контура может понизиться вслед-
ствие потерь энергии в шунтирующих цепях.
Вынужденные колебания
При радиотелеграфировании в первые годы его разви-
тия (начиная с изобретения его А. С. Поповым в 1895 году)
пользовались затухающими разрядами в колебательных
цепях. Однако этот способ был очень несовершенным хотя
бы потому, что он не обеспечивал необходимой избиратель-
ности, не давал возможности осуществить радиотелефонную
передачу и т. д. В настоящее время для радиосвязи поль-
зуются незатухающими колебаниями.
1 Как мы увидим ниже, на частоте собственных колебаний ёмкост-
ное сопротивление контура равно индуктивному.
23
Колебательный процесс можно сделать незатухающим,
если непрерывно восполнять потери в контуре, включив
в схему источник электрической энергии. Незатухающие
колебания уже нельзя назвать «свободными»; правиль-
нее будет назвать их «вынужденными» колебаниями.
В качестве источника, пополняющего потери в колеба-
тельном контуре, мь,1 будем пока изображать переменную
э. д. с., действующее значение которой обозначим буквой Е.
В действительности подобная э. д. с. может, например, наво-
диться в приёмной цепи при воздействии приходящих элект-
ромагнитных .волн или создаваться каким-либо иным путём.
Источник переменнойэ. д.с. может соединяться с деталями
колебательного контура двумя способами: или э. д. с. вхо-
Рис. 18. Включение гене-
ратора переменного тока
в колебательную цепь
Рис. 1&. Подключение гене-
ратора переменного тока
к колебательной' цепи
дит внутрь контура (рис. 18), или подключается к нему
извне (рис. 19). Первый случай представляет собой п о-
следовательное соединение всех элементов
контура по отношению к источнику, а второй случай — па-
раллельное соединение ёмкостной и индук-
тивной ветвей по отношению к источнику.
Обе эти схемы рассматриваются в курсе электротехники;
но ввиду их особого значения для радиотехники мы повторим
их здесь.
Последовательное соединение элементов контура по отноше-
нию к источнику переменной э. д. с. Резонанс напряжений
Начнём с последовательного соединения элементов кон-
тура (рис. 18). В цепи под действием переменной э. д. с.
будет проходить переменный ток, действующее значение ко-
торого обозначим буквой /. Этот ток встречает в индуктив-
ности сопротивление Хд = <о-Ь, где со = 2п/ называется
«круговой частотой». С ростом частоты индуктивное сопро-
тивление возрастает. Сопротивление является «реактив-
ным», т. е. не связанным с расходом энергии: та энергия,
24
которая идёт на создание магнитного поля при возрастании
тока, возвращается контуру при убывании тока. Напря-
жение, которое требуется на преодоление индуктивного
сопротивления, будет
Ul = I-v>L.
Емкость представляет собой для переменного тока со-
противление
. _____1
с (йС •
Это сопротивление также имеет реактивный характер, ибо
энергия, взятая на заряд конденсатора, возвращается при его
разряде. Ёмкостное сопротивление умен ь.ш а ется с
ростом частоты.
Напряжение, которое возникает на зажимах конденса-
тора при прохождении переменного тока, будет
Наконец, напряжение, преодолевающее активное сопро-
тивление, имеет величину
Напряжения Ц,, UG й UB включены в схему последова-
тельно друг с другом; значит, сумма их мгновенных значений
в каждый момент
равна э. д. с. источ-
ника. Но их дей-
ствующие значения
нельзя арифметиче-
ски складывать друг
с другом, так как
эти напряжения н е
совпадают по
фазе. На рис. 20
представлена диа-
Рис. 20. Развёрнутая диаграмма напряже-
ний колебательной цепи при последова-
тельном включении в неё генератора
грамма мгновенных
напряжений. В мо-
менты полной за-
рядки конденсатора
(т. е. в моменты наибольшего значения Uc) сила тока
меняет своё направление, а поэтому напряжение UR
проходит через нуль; в этот же момент напряжения на ин-
дуктивности и на ёмкости достигают наибольшей величины,
причём они всегда направлены навстречу одно другому.
25
Итак, ёмкостное и индуктивное напряжения направлены
противоположно, т. е. сдвинуты по фазе на полпериода по
отношению друг к другу, и каждое из них сдвинуто на чет-
верть периода по отношению к напряжению на активном со-
противлении. Для нахождения общего реактивного напряже-
ния необходимо взять арифметическую разность UL и Uo:
а для подсчёта полного напряжения, развиваемого источ-
ником на трёх элементах цепи, берётся геометрическая
сумма:
Отсюда мы получаем выражение закона Ома для последова-
тельной цепи переменного тока
/ = -.- _В-----------.
/«’+(»£-i)’
Полное сопротивление цепи обозначается кратко бук-
вой Z
Предположим, что частота <о генератора изменяется в до-
статочно широких пределах. Практически это может озна-
чать, например, что на цепь действуют одни за другими сиг-
налы, приходящие от передатчиков, настроенных на различ-
ные волны. Пусть э. д. с. Е, действующая в контуре, и пара-
метры контура L, С, R при этом остаются неизменными.
Сила тока будет зависеть от частоты. При низких частотах
ёмкостное сопротивление будет большим, а индуктивное —
малым. Разность этих сопротивлений окажется значитель-
ной, а сила тока — малой.
С увеличением частоты ёмкостное сопротивление падает,
а индуктивное растёт. Следовательно, их разность близится
к нулю и ток достигает наибольшего значения. Этот случай
носит название резонанса напряжений (последовательного
резонанса).
При дальнейшем росте частоты начинает преобладать
индуктивное сопротивление над ёмкостным; сила тока снова
уменьшается.
26
Рис. 21. Кривые резонанса для
контуров разного качества, сня-
тые путём изменения частоты
Зависимость действующего значения силы тока от ча-
стоты для последовательной цепи представлена на рис. 21.
Эта зависимость изображается кривой резонанса.
Частота источника, при которой ток достигает наибольшего
значения, называется резонансной частотой цепи
и обозначается буквой <оо.
В точке резонан-
са напряжения на
ёмкости и индук-
тивности, противопо-
ложные по направлению,
равны друг другу
по амплитуде (или, иначе,
по действующему значе-
нию); следовательно, оба
реактивных сопротивления
взаимно уравновешиваются
а поэтому э. д. с. источника преодолевает лишь активное со-
противление, и закон Ома приобретает простую форму
7 — —
'ре3 — R •
Значит, при данной э. д. с. кривая резонанса будет тем
острее (т. е. её максимум выше, а спады круче), чем меньше
сопротивление R; иначе говоря, контур хорошего качества
обеспечивает острый резонанс. Такой резонанс важно иметь,
например, для выделения работы передатчика-корреспон-
дента среди помех в приёмнике; следовательно, колебатель-
ные цепи в схеме приёмника желательно иметь высокого
качества.
Отметим ещё, что напряжения на ёмкости и индуктивно-
сти, взаимно уравновешенные в момент резонанса, могут
каждое в отдельности достигать величины, превосходящей
в несколько раз электродвижущую силу источника:
__/ • а>0 • L_и0 • L
"Ё* ~ПГ К '
Отношение мы называли качеством контура и обозна-
чили буквой Q. Следовательно, физически величина Q по-
казывает, во сколько раз можно получить выигрыш в на-
пряжении за счёт резонанса.
27
Задача. Контур, обладающий индуктивностью L = 20 мкгн и ак-
тивным сопротивлением R = Ю ом, питается электродвижущей силой
Е= 1 в на-резонансной частоте /о = 5-1Осгу. Определить напряжение
на зажимах конденсатора.
Теперь обратимся к физическому смыслу резонанса на-
пряжений. В физике под названием «резонанс» понимается
совпадение частот колебательной системы и источника энер-
гии, приводящего её в колебательное состояние. Это опре-
деление подходит и к нашему случаю.
Дейс витёльно, условие резонанса-
можно переписать так:
или
откуда, вспомнив соотношение f — ~ , получим
Т0 = 2-тг./ПС.
Но правая часть полученного равенства представляет собой
выражение периода свободного колебания контура (из
формулы Томсона). Значит, положение резонанса характе-
ризуется тем, что период колебания источника равен
периоду свободного колебания цепи. Иначе говоря, при
резонансе источник «раскачивает» энергию в цепи в такт
с её собственными колебаниями. Колебание представляет
собой обмен конденсатора и катушки энергией; источник
же только пополняет происходящие при этом потери.
Рассматривая условия получения резонанса, мы взяли
тот сличай, когда частота источника подбиралась равной
частоте собственных колебаний контура. Нов практике мо-
жет быть и иной случай: частоту контура мож-
но подобрать равной частоте источ-
ника э. д. С.
Для настройки контура в резонанс с источником изме-
няют ёмкость С (переменный конденсатор) или индуктивность
L, останавливаясь на таком значении, которое соответствует
условию
28
В этих случаях кривая резонанса будет изображать за-
висимость силы тока от величины ёмкости С (или индуктив-
ности L). Пример такой кривой дан на рис. 22.
Для того чтобы показать практическое применение ре-
зонанса напряжений, рассмотрим широко распространён-
ную схему входных цепей приёмника (рис. 23). Сигнал, воз-
действующий на приёмную антенну, создаёт в ней ток, ко-
торый образует в катушке переменное магнитное поле.
В катушке L, расположенной рядом с катушкой Lt, это маг-
нитное поле наводит переменную э. д. с. частоты сигнала.
Рис. 22. Кривая резонанса,
снятая путём изменения ёмкости
Рис. 23. Пример ис-
пользования резонан-
са напряжений в
приёмнике
Контур L, С, R с помощью переменного конденсатора на-
страивается на частоту сигнала. Значит, мы достигаем в этом
контуре резонанса напряжений. Напряжение Uc, снимаемое
с зажимов конденсатора, используется для воздействия на
последующие цепи приёмника. Достоинство схемы состоит
в том, что напряжение Uc получается больше по сравнению
с э. д. с., наводимой в катушке L.
Задача. Замкнутый контур приёмника имеет параметры £ = 30 мкгн,
Q = 40 и настроен на волну сигнала ) = 150 м. Э. д. с., наводимая
в контуре, Е — 100 микровольт.
Требуется вычислить* силу тока в контуре, ёмкость в положении
резонанса и напряжение, снимаемое с конденсатора.
Параллельное соединение элементов контура по отношению
к источнику переменной э. д. с. Резонанс токов
Рассмотрим случай параллельного подключения ёмкости
и индуктивности по отношению к генератору (см. рис. 19).
На рисунке активное сопротивление R отнесено к индуктив-
ной ветви; хотя в действительности потери энергии прсис-
29
ходят и в конденсаторе, и в катушке, но при хорошем кон-
денсаторе потери в нём меньше, чем в катушке.
Каждая из ветвей в этой схеме находится под одинако-
вым напряжением, которое равно э. д. с. источника. Сила
тока в ёмкостной ветви определяется так:
/с = ^-=£.шС.
Сила тока в индуктивной ветви определится из выраже-
ния:
t __Е____ Е
L~~ ZL~ у /?3 +((й.£)а •
Но для приближённого подсчёта можно учесть то об-
стоятельство, что активное сопротивление в Q раз меньше
индуктивного, и написать
/ =ыЛ_
<o.L *
Мы уже указывали, что сила тока в ёмкости опережает
напряжение по фазе на четверть периода; сила же тока в ин-
Рис. 24. Мгновенные на- Рис. 25. Развёрнутая диаграмма процессов
правления токов в вет- в колебательной цепи при параллельном
вях колебательной цепи подключении к ней генератора
дуктивности отстаёт от напряжения на четверть периода.
Значит, по отношению друг к другу эти токи разнятся по
фазе на полпериода. Если, например, ток ёмкостной ветви
в некоторый момент направлен вверх, то ток индуктивной
ветви идёт вниз (рис. 24), и наоборот. Эти фазовые со-
отношения представлены на рис. 25.
Значит, сила тока в общем участке цепи (от источника к
контуру) найдётся как разность токов в ветвях
/общ — с L
30
й будет иметь ёмкостный или индуктивный характер, т. е.
опережать э. д. с. источника или отставать от неё, в зависи-
мости от соотношения сопротивлений ветвей. Интересно то,
что общая сила тока может оказаться меньше, чем сила тока
в отдельной ветви.
Ещё больший интерес представляет для радиотехники
тот случай, когда токи в ёмкостной и индуктивной
ветвях окажутся равными друг другу по амплитуде (а
значит, и по действующим значениям). Этот случай носит
название резонанса токов (параллельного резонанса). Ток
от источника к контуру должен в этом случае прекратиться:
I общ IQ 1 £ О»
Для того чтобы достигнуть равенства сил токов в ветвях,
необходимо сделать равными сопротивления (точнее — про-
водимости) ветвей.
Следовательно, при допущенном нами пренебрежении
активными потерями условие резонанса токов запишется
так, как и условие резонанса напряжений:
“o-L-^C=O-
А это означает равенство частоты источника и частоты коле-
бательного контура.
Физические явления, свойственные резонансу токов,
нужно представить себе следующим образом. В первые мо-
менты после подключения источника контур берёт от него
энергию на «раскачку» колебаний. Но колебания достигают
таких амплитуд, при которых напряжение на зажимах кон-
тура, создаваемое колебательным процессом, оказывается
равным и противоположным напряжению источника, и эти
напряжения взаимно уравновешиваются. Контур как бы
«не пускает» в себя ток от источника, т. е. представляет со-
бой для источника огромное сопротивление.
К таким выводам мы должны внести поправку. В дей-
ствительности активное сопротивление в контуре суще-
ствует, и возникший колебательный процесс требует непре-
рывного пополнения энергии. Энергия пополняется от ис-
точника, а следовательно, при резонансе ток в общей цепи
всё же будет существовать. Но этот ток окажется значи-
тельно меньше, чем токи в ветвях, которые представляют
собой в сущности единый колебательный ток внутри
контура.
31
Можно доказать, что питающий ток будет в Q раз меньше
колебательного (где Q есть качество контура). Значит, если
резонанс напряжений давал нам выигрыш в напряжении, то
резонанс токов даёт выигрыш в силе тока. Конечно, нужно
помнить, что по мощности не будет выигрыша ни в том, ни в
другом случае, так как мощность, подводимая к контуру,
точно равна мощности, в нём расходуемой.
Если учесть, что ток в индуктивной ветви приближённо
найден нами как
>
L ч>е'L
то питающий ток окажется
/общ Q Q.^-L ’
Выражение, стоящее в знаменателе, нужно рассматривать
как полное сопротивление контра источнику при резо-
нансе токов
^рез Q “ ®о * L.
Это сопротивление имеет чисто активный ха-
рактер, Ибо генератор даёт лишь пополнение потерь.
Рис. 26. Зависимость силы
тока в неразветвлённой
части цепи от частоты .
генератора
Рис. 27. Пример использо-
вания резонанса токов
По величине же это сопротивление может оказаться весьма
значительным (десятки и даже сотни тысяч ом), и притом
тем больше, чем выше качество контура. Это вполне понятно:
если контур расходует в себе мало энергии, то для попол-
нения потерь в нём потребуется небольшой ток.
При отходе от резонанса токи в ёмкостной и индуктивной
ветвях перестают уравновешивать друг друга; значит,
32
через генератор пойдёт ток, равный их разности, т. е. в1 об-
щей цепи сила тока будет возрастать. Таким образом,
для параллельной схемы можно считать характерной кривой
график зависимости тока в общей цепи от частоты (или от
ёмкости либо от индуктивности контура). Подобная кривая
изображена на рис. 26. Положению резонанса соответствует
минимум этой кривой, причём минимум будет тем резче, чем
выше качество контура.
В схемах радиостанций явление резонанса токов исполь-
зуется очень широко. В качестве источника, питающего
контур, нередко применяется генера-
тор с большим внутренним сопротив-
лением (рис. 27). Мощность перемен-
ного тока, которую развивает гене-
ратор, распределяется между его
внутренним сопротивлением и сопро-
тивлением его нагрузки. Для того
чтобы значительная часть мощности
Рис. 28. Цепь параллель-
ного резонанса с учётом
внутреннего сопротивле-
ния генератора
отдавалась нагрузке, необходимо
иметь сопротивление этой нагрузки
большим (если внутреннее сопротив-
ление генератора велико). Вот здесь-
то и сказывается выгода резонанса токов, обеспечивающего
большое сопротивление по отношению к источнику.
Задача. В схеме, изображённой на рис. 28, э. д. с. источника
Е = 200 в, а внутреннее его сопротивление (показанное для нагляд-
ности отдельно) Rt = 100000 ом. Контур L, С, R, подключённый
к источнику, настроен в резонанс с последним на частоте в 3 Мггц.
Индуктивность контура L — 20 мкгн, его активное сопротивление
R = 5 ом.
Требуется подсчитать сопротивление контура Zp«3, напряжение
на его зажимах U, силу питающего тока /общ и силу колебательного
тока I, а также значение ёмкости С и качество контура Q.
2. СВЯЗАННЫЕ ЦЕПИ
Общие замечания
В схемах радиостанций как передатчик, так и приём-
ник имеют по нескольку колебательных контуров. В неко-
торых случаях предыдущий контур воздействует на после-
дующий через электронную лампу; такие случаи будут рас-
сматриваться ниже. Но иногда предыдущий контур прямо
взаимодействует с последующим, передавая ему часть своей
колебательной энергии и в свою очередь испытывая какое-то
3 Радиотехника
33
влияние со стороны последующего контура. Такие цепи,
которые имеют прямое электрическое взаимодействие,
называются связанными.
Контур, возбуждаемый источником энергии, называется
первичным, а контур, получающий энергию от первич-
ного, именуется вторичным.
Виды связи
В зависимости от способа взаимодействия контуров раз-
личают следующие виды связи:
1) Индуктивная связь (рис. 29). Здесь ка-
тушка первичного контура своим переменным магнитным
полем наводит э. д. с. во вторич-
ной катушке; наведённая э. д. с.
служит источником, возбуждаю-
щим колебания во вторичной
цепи.
2) Автотрансформа-
торная связь (рис. 30). В этом
случае в состав вторичной цепи,
Рис. 29. Индуктивная связь кроме основной её индуктивно-
колебательных цепей сти £2, входит часть Lo витков
первичной катушки. Э. д. с., на-
водимая первичным током в участке Lo, возбуждает колеба-
ния во вторичной цепи.
3) Емкостная (электрическая) связь. Мы от-
мстим две разновидности ёмкостной связи: внутренняя (рис.
31) и внешняя (рис. 32). В первом случае связующим эле-
Рис. 30. Автотрансформатор-
ная связь
Рис. 31. Внутренняя ёмкостная
связь
ментом служит ёмкость СЕяу, входящая в состав как первич-
ной, так и вторичной цепей. Первичный ток выделяет на этой
ёмкости напряжение, которое возбуждает колебания во вто-
ричной цепи. Заметим, что с увеличением ёмкости С Еиу связь
34
контуров ослабляется, так как на большей ёмкости первич-
ный ток выделит меньшее напряжение
Во втором случае связующим элементом является ём-
кость, которая не входит ни в первичный, ни во вторичный
контур. Ток, ответвляющийся из первичной цепи через Свне,
возбуждает колебания во вторичном контуре. Заметим, что
с уменьшением ёмкости Свне связь контуров ослабляется,
так как для ответвляющегося тока переходное сопротивле-
ние возрастает.
4) Гальваническая связь (рис. 33). Здесь
связующим элементом служит омическое сопротивление /?0.
Рис. 33. Гальваническая
связь
Рис. 32. Внешняя ёмкостная
связь
Напряжение, выделяемое на нём первичным током, слу-
жит возбудителем вторичных колебаний. Этот вид связи
для колебательных цепей применяется крайне редко, ибо
сопротивление /?0, входя в состав обоих контуров, ухудшает
их качество.
Все реактивные виды связи (индуктивная, автотранс-
форматорная и ёмкостная) дают одинаковую возможность
передачи энергии от первичного контура к вторичному; Вы-
бор того или иного вида определяется в каждой радиостан-
ции удобством составления схемы и выполнения монтажа.
В наших радиостанциях часто встречается индуктивная
связь, но применяется иногда и автотрансформаторная, и
внутренняя ёмкостная. В трофейных радиостанциях широко
использована внешняя ёмкостная связь.
Коэфициент связи
Для оценки степени связи с точки зрения э. д. с., наво-
димой первичным контуром во вторичном, служит коэ-
фициент связи. Он показывает, какую часть
составляет э. д. с., наводимая во вторич-
3*
35
ном контуре, от той предельно боль-
шой величины, которую мог бы создать
первичный контур:
Егмакс
Так например, при индуктивной связи э. д. с., наводи-
мая во вторичной цепи, имеет действующую величину
Еъ-=1х-а М.
где Л —первичный ток,
М — коэфициент взаимоиндукции катушек,
<о — частота первичного источника.
Предельно большого своего значения коэфициент взаимо-
индукции мог бы между двумя данными катушками до-
стигнуть при том условии, что все магнитные силовые ли-
нии первичной катушки пронизывали бы плоскости всех
витков вторичной катушки. В таком случае коэфициент
взаимоиндукции оказался бы равным
Ломакс X
где и La —индуктивности обеих катушек.
Значит, наибольшая э. д. с. во вторичной цепи могла бы
составить величину
В2макс • <0 • Х^ Ljx • Z>2*
Поэтому коэфициент индуктивной связи выражается сле-
дующей формулой:
Практически коэфициент связи всегда оказывается
меньше единицы, потому что часть силовых линий
первичной катушки непременно «рассеивается», т. е. не про-
низывает плоскостей всех вторичных витков. Лишь в. транс-
форматорах с железным сердечником коэфициент связи бли-
зок к единице. Нередко коэфициент связи выражают в про-
центах, умножая его дробное значение на 100.
Задача. Два колебательных контура в каскаде усиления проме-
жуточной частоты радиостанции (см. рис. 29) имеют индуктивности
Lj — L, = 500 мкен. Коэфициент связи этих контуров составляет 20/0.
Определить их коэфициент взаимоиндукции.
Отметим ещё, что в схемах с внутренней ёмкостной свя-
зью (см. рис. 31) связующий конденсатор (СВНу) обычно
36
имеет большую ёмкость по сравнению с основными конден-
саторами (С\ и Са), и коэфициент связи для этой схемы оп-
ределится приближённо выражением
• Свну
Задача. Емкости контуров составляют: С, — 150 м'кмкф-, С, =
= 200 мкмкф. Какой величины потребуется связующая ёмкость Свну,
если необходимо получить коэфициент связи к = 10п/о?
Коэфициент связи по своему физическому смыслу не
характеризует передачи энергии из первого контура во вто-
рой. В вопросе передачи энергии играет существенную роль
соотношение настроек и величин активных сопротивлений
контуров. Рассмотрим физические процессы обмена энергии
между контурами.
Влияние связи на переход энергии из первого контура
во второй
Рассмотрим случай индуктивной связи применительно
к схеме на рис. 34. Предположим, что каждый из двух кон-
туров настроен в отдельности на ча-
стоту е>, свойственную источнику энер-
гии. Иначе говоря, в каждом контуре
отдельно обеспечено условие резо-
нанса напряжений, конечно,
Рис. 34. Пример
схемы индуктивно
связанных цепей
ток силой /1# Этот
такой случай является частным, но он
играет в схемах радиостанций важней-
шую роль.
Предположим далее, что э. д. с.
источника создала в первичном контуре
ток образует в катушке переменное магнитное поле,
которое индуктирует в катушке La электродвижущую силу:
Et — /, • о • М.
Благодаря действию этой э. д. с. во вторичном контуре
возникает ток 7а, причём условие резонанса позволит оп-
ределить его силу простейшим выражением
. _Et li-ta-M
Электродвижущая сила Eif как и всякая э. д. с. индук-
ции, отстаёт по фазе от магнитного поля, её создающего, на
четверть периода. Но магнитное поле первичной катушки
37
совпадает по фазе с первичным током /х, и в то же
время вторичный ток благодаря резонансу совпадает по фазе
с э. д. с. Е2. Значит, сила тока /2 отстаёт на четверть периода
от силы тока /х.
Полезная мощность, передаваемая из первого контура
во второй, будет, очевидно,
Но передача энергии второму контуру должна как-то
сказаться на работе самого первичного контура. И действи-
тельно, легко сообразить, что вторичный ток, создавая в ка-
тушке L2 своё магнитное поле, наводит в первичной цепи до-
бавочную э. д. с.:
е;=/2<о-мй,
или, приняв во внимание выражение вторичного тока, перепи-
шем
r2 •
Эта добавочная э. д. с. по фазе смещена на полпериода
по отношению к э. д. с. источника. Действительно, она, как
э. д. с. индукции, отстаёт на четверть периода от создающего
её тока /2, а последний, в свою очередь, отстаёт на четверть
периода от /х, как было нами показано. Но по условию
резонанса в первичной цепи ток/х совпадает по фазе с э. д. с.
источника Е. Таким образом, добавочная э. д. с. Е{
противоположна электродвижущей силе источника, т. е.
может быть названа противоэлектродвижущей
силой.
На рис. 35 развёрнутая диаграмма изображает рассмот-
ренные нами фазовые соотношения.
Желая выразить посредством закона Ома силу первичного
тока, мы должны учесть обеэ. д. с.: и основную, и противо-
действующую, для чего из основной вычесть противодей-
ствующую э. д. с. Закон Ома для первичной цепи напишется
так:
* Из курса электротехники известно, что коэфициент взаимоин-
дукции при действии первой катушки на вторую и при действии вто-
рой катушки на первую —один и тот же.
38
Подставим сюда найденное выше значение Е^:
Ц-иР-М*
. __Е ,
*i~ R, Ъ
Перенеся в левую часть вычитаемое правой части и вы-
нося за скобку /х, получим его выражение в следующем виде:
Рис. 35. Процессы в связанных резонансных
цепях
Это есть окончательное выражение закона Ома для
первичного контура. Мы видим, что обратное действие (ре-
акция) второго контура на первый численно сводится к в н е-
сению в первый контур добавочного
активного сопротивления
Физически, конечно, реакция заключается в наведении
противоэлектродвижущей силы, но математически удобно
эту реакцию учитывать в виде добавочного сопротивления.
Итак, от сближения катушек Lx и L? сила первичного
39
тока уменьшается, если сохранено условие полного резо-
нанса. Вместе с тем необходимо ожидать, что в первичном
контуре внесённое сопротивление Д/?± расходует на
себя мощность
Р=/2-Д/?г
Легко доказать, что это и будет та самая мощность,
которая передаётся во вторичный контур. Действительно
, „ R'i
P=I\- = /2 • . М2 • —цг~ — — Рй-
Полная же мощность в первичном контуре
Ро =/?•(/?!+ Д/?!) = Л + Р8.
Значит, из первичного контура во вторичный передаётся
такая доля мощности, какую составляет вносимое сопро-
тивление от полного. Эта доля характеризует коэфициент
полезного действия (к. п. д.) первичной цепи 1:
Увеличивая связь между контурами, мы будем повышать
к. п. д. первого контура; но вместе с тем сила тока в нём
будет падать, что приведет в конце концов к уменьшению
полной мощности в первом контуре. Из электротехники из-
вестно, что потребитель (в нашем случае — вторичная
цепь) получит максимальную мощность в том случае, когда
внесённое им сопротивление равно собственному сопротив-
лению питающей (в нашем случае — первичной) цепи:
Такой случай именуется случаем критической
связи между двумя контурами. Легко сообразить, что
при критической связи коэфициент полезного действия
составит 50%. '
Степени связи
Теперь мы сможем оценить связь между двумя контурами
с точки зрения передачи энергии. Связь мы назовём весь-
ма слабой в том случае, когда из первого контура во
1 Коэфициент полезного действия (отдача) обозначается в электро-
технике греческой буквой ч (эта).
40
второй передаётся малая доля мощности; иначе говоря, это
соответствует соотношению
т. е. весьма малому значению вносимого сопротивления.
Связь мы назовём слабой, если она ниже критиче-
ской, т. е. первичная цепь отдаёт меньше половины своей
мощности. Это соответствует неравенству
Наконец, си л ь н.о й связью нужно считать связь,
которая превосходит критическую
Итак, степень взаимодействия между связанными кон-
турами зависит не только от коэфициента связи их, но и от
качества самих контуров. Это видно из выражения, которое
мы нашли для вносимого сопротивления,
Рис. 36. Связанные
цепи в схеме
радиостанции
Чем больше сопротивление R2! тем больше потребуется
взаимоиндукция для передачи определённой доли энергии
из первичной цепи во вторичную.
В качестве практического примера
использования связанных цепей можно
привести схему передачи энергии из зам-
кнутого контура передатчика в антенну
(рис. 36). В такой схеме связь нередко
является регулируемой и при каждой ча-
стоте <о подбирается так, чтобы к. п. д.
первичной цепи (контура) был высоким,
т. е. чтобы антенна получала большую
часть мощности, предназначаемую для
излучения в пространство.
Связь между передающей станцией
и приёмником-корреспондентом, находя-
щимся на удалении, всегда будет очень
слабой, так как включение приёмника
влияет на процессы в передатчике, хотя
доля излучённой энергии извлекается из пространства при-
ёмной антенной.
Задача. Дна связанных контура настроены каждый в отдельности
на волну источника к = 600 м. Оба контура одинаковы и каждый из
практически не
какая-то малая
41
них имеет ёмкость Сг = С, = 300 мкмкф и активное сопротивление
= Rs = 10 ом.
Определить коэфициент связи и коэфициент взаимоиндукции этих
контуров, если известно, что связь взята критической.
Настройка связанных цепей
Теперь рассмотрим, как отразится на процессах в связан-
ных цепях перестройка контуров. Предполо-
жим, что первоначально соблюдалось условие полного резо-
нанса, т. е. каждый из контуров
был в отдельности настроен на
частоту «>, свойственную источ-
нику. Будем изменять настрой-
ку первичного контура путём,
например, вращения ротора
переменного конденсатора Сг;
при этом будем наблюдать по-
____________। казания амперметров и в пер-
0 oj_вом, и во втором контурах (силы
_ __ „ токов L и /2 — см. рис. 36).
первичной цепи При отходе настройки пер-
вого контура от резонанса
с источником сопротивление
первого контура будет возрастать, так как, кроме активного,
будет за счёт расстройки появляться и реактивное сопротив-
ление. Значит, сила первичного тока, имея максимум в точке
резонанса, будет падать при отходе от него как в одну, так
и в другую сторону. Получится кривая резонанса, но она
будет тупее той кривой, какую дал бы первичный контур
при отсутствии вторичного: вторичный контур увеличил по-
тери в первичном, т. е. как бы снизил качество последнего.
В самом вторичном контуре при перестройках первич-
ного сила тока также не останется постоянной, так как э. д. с.
во втором контуре определится силой первичного тока
(й-М.
Максимум вторичного тока совпадает с максимумом
первичного, т. е. будет соответствовать точке резонанса.
Описанные процессы показаны на рис. 37. Здесь по го-
ризонтали нанесены значения собственной частоты первого
контура
1
<0, = - ,
1 ПТа
а по вертикали — силы токов и /а.
42
Будем теперь изменять настройку вторичного контура,
наблюдая величины и /2. При отходе вторичного контура
от резонанса сила тока в нём уменьшится, так как, кроме ак-
тивного сопротивления, возникает и реактивное. Но за-
мечательно следующее явление: при отходе вторичной цепи
от резонанса сила первичного тока возра-
стает. Это легко объяснить: за счёт спадания 12 умень-
шается противоэлектродвижущая сила
Е^ = /2-<о • М",
иначе говоря, уменьшается вносимое в первый контур
добавочное сопротивление. Очень сильная расстройка вто-
ричного контура равноценна
его размыканию: его реакция
на первичную цепь исчезает.
Процессы при перестройках
вторичного контура изображе-
ны на рис. 38. Таким образом,
положение резонанса при пере-
стройках вторичной цепи мо-
жет быть обнаружено или
по возрастанию вто-
ричного тока, или
по спаданию первич-
ного.
Рис. 38. Изменения настройки
вторичной цепи
На этом закончим изучение
процессов в связанных колебательны^ цепях. Необходимо
теперь ознакомиться с некоторыми практическими вопро-
сами в этой области.
Паразитные связи и устранение их
При конструировании передатчиков и приёмников очень
часто приходится принимать меры к устранению нежелатель-
ных связей между отдельными цепями. Эти «паразитные»
связи могут возникнуть путём ёмкостного или индуктивного
взаимодействия между проводами, идущими на близком рас-
стоянии параллельно друг другу. Ещё вероятнее возникнове-
ние паразитных связей между катушками, размещёнными
поблизости одна от другой (рис. 39). Электродвижущая сила,
наводимая во второй катушке за счёт паразитного влияния
первой, может нарушить рабочий процесс во второй цепи.
Наконец, к случаям паразитной связи можно отнести изме-
нение ёмкости колебательных цепей, возникающее от при-
I
43
ближения к ним руки человека, который управляет радио-
станцией: это изменение приводит к расстройке цепи (т. е.
к нарушению установленной частоты её собственных коле-
баний).
Паразитные связи устраняются экранировкой
деталей, т. е. их помещением внутри металлических «футля-
ров», именуемых экранами.
Устранение ёмкостного взаимодействия между провод-
никами с помощью экрана пояснено на рис. 40. Пусть между
проводящими пластинами 1 и 2 имеется ёмкость; пластина
Рис. 39. Паразитная связь
катушек
Рис. 40. Принцип
экранирования
1 может быть какой-либо деталью радиостанции, а пластина
2 — хотя бы рукой человека (или также деталью радиостан-
ции). Переменное напряжение, приложенное к пластине 7,
способно через ёмкость между пластинами 1 и 2 создать ток,
оказывающий перечисленные выше нежелательные влияния
на работу радиостанции (ток через сопротивление Z).
Установив между пластинами экран Э (в виде сплошной
стенки или металлической решётки), мы как бы «перехваты-
ваем» на него силовые линии переменного электрического
поля, создаваемого пластиной 7. Емкость между 7 и Э ока-
жется больше, чем оставшаяся ёмкость между 7 и 2, и ток смо-
жет практически создаваться только в цепи экрана, но не в
сопротивлении Z. Конечно, сам экраЪ внесет в схему изме-
нение ёмкости, но внесёт раз навсегда, и его влияние можно
учесть при разметке частот на шкале радиостанции.
Устранение индуктивного (магнитного) взаимодействия,
между катушками с помощью экрана объясняется следую-
щим образом. Переменное магнитное поле создаёт в стенках
экрана «вихревые» токи, которые, в свою очередь, образуют
поле, противодействующее проникновению первичного поля
в глубь металла. Естественно, что только сплошной футляр
гарантирует хорошую экранировку. На рис. 41 представлена
44
катушка приёмника радиостанции и предназначенный для
неё экран. Для экранов выгоден, очевидно, материал высо-
кой проводимости (медь, алюминий).
Рис. 41. Катушка и экран к ней
Вариометры
В схемах радиостанций находит себе применение регули-
руемая, переменная связь. Она может применяться, напри-
мер, для плавной настройки контура.
Две катушки, связанные между собой магнитной связью
и включённые в одну и ту же цепь, позволяют изменять
плавно общую индуктивность
►гой цепи. Такое устройство
м>« (ывается вариометром.
Условное изображение ва-
риометра в схемах показано
hi рис. 42; внешний вид варио-
мн рол войсковых передатчи-
мон представлен на рис. 43.
Первая катушка вариометра
«киётся неподвижной (статор),
Ротор
Статор
Рис. 42. Схема вариометра
• вторая может от руки вра-
ны гься (ротор). Вместе с ротором повёртывается в простран-
с Hie и создаваемое им магнитное поле, а потому изменяются
яектродвижущие силы взаимоиндукции, наводимые ста-
»<»ром в роторе и ротором в статоре. Если ротор можно
(шигрнуть на 180 градусов, то будет изменяться не только
45
величина электродвижущих сил взаимоиндукции, но и их
знак по отношению к э. д. с. самоиндукций катушек.
В том случае, когда ротор повернут
в крайнее положение и магнитные поля
катушек направлены в каждый момент
одинаково, общая индуктивность ва-
риометра будет, очевидно,
Тмакс == Тст “Н Lpr 2 • ЛТмакс-
В том же случае, когда ротор повёр-
нут в другое крайнее положение, соот-
ветствующее противоположному на-
правлению полей, общая
индуктивность вариометра
будет
Lmhh == Lei -f“ Ьрт 2 • ТИмакс-
Отношение наибольшей ин-
дуктивности к наименьшей назы-
вается иногда коэфициентом пе-
рекрытия вариометра по индук-
тивности:
__ А маке
Лмин
Коэфициент перекрытия по
частоте будет, согласно формуле
Томсоиа:
& __СРмакс_Хмакс
*“ сомин Хмин
В некотором среднем по-
ложении направления ма-
Рис. 43. Вариометры войсковых гнитных полей статора и ро-
радиостанций тора перпендикулярны друг
к другу; магнитная связь
между катушками отсутствует, и общая индуктивность
вариометра имеет значение
Тсредн
Таким образом, полный поворот ротора даёт изменение
индуктивности на 4 Млакс. На рис. 44 приведён примерный
вид градуировки вариометра, т. е. графика, выра-
жающего зависимость индуктивности от угла поворота
ротора. Вариометры, подобно конденсаторам переменной
ёмкости, применяются для настройки колебательных цепей.
46
Задача. Индуктивность статора вариометра Lct — 15 мкгн, индук-
rtnitocTb ротора £рт = 10 мкгн. Наибольший коэфициент связи между
ними Кмакс = 60%. Подсчитать наибольшее и наименьшее значение
общей индуктивное™ этого вариометра и определить его коэфициент
перекрытия по частоте.
За последнее время в войсковой аппаратуре получают
применение вариометры, ротор которых снабжается сердеч-
ником из специально-
го (карбонильного) же-
ле «а.
Волномеры
В разделе о связан-
ных цепях уместно рас-
смотреть вопрос об из-
мерении частоты (длины
полны). Радиотехника
нс может использовать
ДЛЯ измерения ВЫСОКИХ РИС. 44. Градуировка вариометра
частот обычный вибра-
ционный частотомер, применяемый в электротехнике пе-
ременных токов: частота собственных колебаний вибри-
рующих металлических пластинок, применяемых в таком
частотомере, не может превосходить одной-двух тысяч пе-
риодов в секунду. Для измерения радиочастот служат
приборы, основанные на явлении электрического резо-
нанса. Это — контурный волномер, гетеродинный волно-
мер и кварцевый эталон частоты.
fl 50 /00 делений
шкалы конденсатора
1’нс. 45, Схема и градуировка
волномера
Контурный вол-
номер представляет со-
бой обычный колебатель-
ный контур высокого ка-
чества, состоящий из кон-
денсатора переменной ём-
кости и катушки, причём
для охвата широкого диа-
пазона частот в компле-
кте имеется набор смен-
ных катушек. Но для того
чтобы такой обычный кон-
тур превратить в волномер,
необходимо снабдить его
градуировкой и индикато-
ром резонанса.
47
На рис. 45 представлена схема волномера и его градуи-
ровка, а на рис. 46 —внешний вид войскового волномера
типа КВ-5.
Градуировкой волномера называется график (или табли-
ца), дающий зависимость частоты (или же длины волны)
собственных колебаний контура от угла поворота ротора
его конденсатора переменной ёмкости. Градуировка состав-
ляется на заводе и прилагается к волномеру. Индикатором
резонанса служит тепловой (или иного типа) прибор, отме-
чающий силу переменного тока в контуре волномера; для
Рис. 46. Волномер типа КВ-5
нас важно не столько знать силу тока, сколько наблюдать
её изменение при перестройках и отмечать максимум.
Контурный волномер даёт возможность измерить ча-
стоту (или длину волны) работающего пере-
датчика. Для такого измерения волномер подносят к пе-
редатчику, устанавливая между ними слабую индуктивную
связь. В контуре волномера при этом наводится переменная
э. д. с. с частотой передатчика. Плавно изменяя настройку
волномера, добиваются максимума показаний его индика-
тора. Максимум показаний соответствует точке резонанса
между волномером и передатчиком. Действительно, сила
48
тока в контуре волномера, выражаемая в любой точке
формулой
. _____________________
2 . г — ~~ ~ г~*2 s
у R|+ ^-г2——-)
в точке резонанса получит наибольшее значение
. __Ц-ю-М
12*йкс-------•
Но резонанс, как нам известно, есть равенство частот пе-
редатчика и волномера. Следовательно, отметив на шкале
конденсатора волномера градусы, соответствующие резо-
нансу, мы по градуировке найдём его частоту,
которая в данном случае и будет часто-
той пере датчика. Для того чтобы отсчёт был точ-
ным, желательно иметь острую кривую резонанса, что обе-
спечивается высоким качеством контура волномера. Изме-
ряя частоту передатчика в нескольких точках его шкалы,
можно составить таблицу его градуировки.
Можно, конечно, поставить и обратную задачу: пользуясь
нолномером, настроить передатчик на заданную частоту.
В этом случае волномер заранее устанавливается на задан-
ную частоту; затем он связывается с передатчиком, а по-
следний подвергается перестройке до тех пор, пока индика-
тор волномера не обнаружит резонанса.
Контурный волномер не обладает высокой точностью;
Кроме того, он не позволяет измерить частоту в цепи при-
ёмника, если эта цепь не генерирует собственных колебаний,
i.iK как контурный волномер не обладает сам источником
энергии. Более универсальным оказывается гетеродин-
ный волномер, который позволяет измерить частоту
как возбуждённых контуров (в передатчиках),так и невозбуж-
дёнпых контуров (в приёмниках). Основной деталью гетеро-
динного волномера тоже является колебательный контур,
имеющий градуировку по частоте и снабжённый каким-либо
индикатором резонанса. Но здесь контур в сочетании с элект-
ронной лампой и источниками её питания составляет схему
маломощного генератора (передатчика) и сам служит источ-
ником энергии высокочастотных колебаний.
Несколько особое место занимает среди волномеров
кварцевый эталон частоты, называемый также к а л и-
братором. Сведения о кварцевом калибраторе будут даны
и последующих главах.
4 Радиотехника
49
С помощью волномера имеется возможность произво-
дить измерения ёмкости и индуктивности. Но для этих
измерений, кроме волномера, необходимо иметь также эта-
лонный конденсатор или эталонную катушку самоиндук-
ции. На рис. 47 дана схема измерения индуктивности с по-
Рис. 47. Схема измерения индук-
тивности
Оэг
мощью гетеродинного волномера при наличии эталонной
(т. е. заранее известной) ём-
кости. Катушка Lx образует
совместно с конденсатором
Сэг колебательный контур.
Волномер связывают с этим
контуром и, изменяя настрой-
ку волномера, находят его
резонанс с контуром. Таким
путём определится длина волны 1 измеряемой цепи. Затем
находят искомую индуктивность, пользуясь известной нам
формулой:
I2
*[«1
Lm ~3,54.CW1 •
Задача 1. Волномер имеет одну катушку, индуктивность которой
L = 100 мкгн, и конденсатор с предельными значениями ёмкости
Смин = 40 мкмкф и Смаке = 360 мкмкф. Подсчитать границы диапазона
волн и частот, охватываемого этим волномером, и перечислить номера
фиксированных войсковых частот, лежащие в диапазоне волномера.
Задача 2. При измерении индуктивности частота измеряемой цепи
оказалась /=106 гц. Ёмкость эталонного конденсатора была
С=200 мкмкф. Какова измеренная индуктивность?
3 . АНТЕННЫ
Открытая колебательная цепь. Симметричный вибратор
Мы рассмотрели замкнутые колебательные цепи, обла-
дающие «сосредоточенными» параметрами L и С. Действи-
тельно, размеры катушки и конденсатора очень малы по срав-
нению с длиной собственной волны контура; в то же время
магнитное поле занимает практически малое пространство,
будучи сосредоточено вокруг витков катушки, а электриче-
ское поле ограничено ещё меньшим пространством, разме-
щаясь между пластинами конденсатора (см. рис. 8). Системы
с сосредоточенными параметрами успешно применяются в
схемах, предназначенных для генерации и усиления коле-
баний высокой частоты. Но эти системы не могут осущест-
вить с достаточным успехом основных задач радиотехники —
излучения энергии в пространство и извлече-
ния её из пространства. Эти задачи выполняются колеба-
50
тельными цепями открытого типа, имеющими «распреде-
ленные» параметры Lx и С. Разновидностями открытых цепей
являются передающие и приёмные антенны радиостанций.
Простым примером открытой колебательной цепи яв-
ляется провод, изолированный на концах (рис. 48). Такой
провод мы назовём симметричным вибратором. Название
। опорит о том, что эта система обладает колебательными
<. пойствами.
Для выявления этих свойств представим себе следующий
(hii.it. Разделим вибратор на две равные части и соединим
Рис. 48. Заряженный сим-
метричный вибратор
Рис. 49. Распределение ин-
дуктивности и ёмкости по
длине вибратора
их с зажимами батареи. Половины вибратора получатзаряды
противоположных знаков. После этого батарею отключим.
Заряд, полученный вибратором, создаёт электрическое
поле между его половинами в окружающем пространстве.
Мы можем себе представить, что энергия этого заряда раз-
мещена в элементарных ёмкостях, которые образуют между
«обой отдельные частицы верхней и нижней половины виб-
р.пора (рис. 49). Конечно, чем меньшую частицу провода мы
ио н.мём, тем меньше окажется её ёмкость; но число частиц ве-
лико, п общая ёмкость составит заметную величину (пример-
но (>—7 мкмкф на каждый метр длины половины вибратора).
I снерь представим себе, что половины заряженного виб-
р.иора соединены между собой и тем самым вибратору пре-
лое га плена возможность свободного разряда. Из верхней
но (опины в нижнюю пойдёт разрядный ток, расходуя энер-
1мю электрического поля и, вместе с тем, создавая энергию
4*
51
магнитного поля. Каждая частица провода обладает ин-
дуктивностью, как это условно изображено на рис. 49,
причём, слагаясь между собой, эти элементарные индуктив-
ности образуют заметную величину (примерно 2 мкгн на
каждый метр длины половины вибратора).
Именнотакую распределённую индуктивность мы и долж-
ны считать накопителем энергии магнитного поля.
В тот момент, когда заряд половин вибратора будет из-
расходован полностью, сила тока достигнет максимума, а за-
тем будет уменьшаться; исчезающее магнитное поле даст
э. д. с. самоиндукции, которая перезарядит половины виб-
ратора противоположными знаками. Дальше процесс будет
протекать в той же последовательности.
Итак, мы показали, что открытая система обладает коле-
бательными свойствами: её свободный разряд представляет
собой вовремени затухающее колебание.
Затухание обусловлено активными потерями, имеющими ме-
сто при разряде; это — потери на нагрев провода и потери в
изоляторах на его концах. Но кроме таких обычных потерь,
играющих здесь второстепенную роль, в открытых системах
происходят потери двух новых видов, которые не были свой-
ственны замкнутому контуру: потери в земле и на
излучение (подробно об этом см. на стр. 56 и 59).
Распределение силы тока и напряжения вдоль
провода вибратора
Возвращаемся к тому моменту, когда были соединены друг
с другом половины заряженного вибратора. Стремление по-
ложительного и отрицательного зарядов взаимно уравнове-
ситься создаёт в вибраторе ток. Сила этого тока
вдоль провода окажется неравномер-
ной. Действительно, вблизи концов вибратора ток будет
создаваться разрядом лишь небольшого числа элементарных
ёмкостей, а в средней точке (на стыке половин) ток будет обу-
словлен разрядом всех элементарных ёмкостей. Значит, сила
тока имеет максимум («пучность») в середине вибратора и ну-
левые значения («узлы») на концах.
Распределение тока вдоль вибратора показано на рис. 50
для нескольких моментов времени. Первый момент соответ-
ствует амплитуде тока; мы видим, что для разных точек виб-
ратора амплитуда различна. Если включить амперметры
в разные точки провода, то их показания тоже будут разны-
ми, и наибольшее показание (7макс) даёт амперметр, включён-
52
ный в середину вибратора. Второй момент на рис. 50 изо-
бражает картину тока по прошествии 1/8 периода; ток направ-
лен сверху вниз, но его величины в каждой точке уже не
являются амплитудными. Третий момент — еще через 1/8
периода; вибратор перезаряжен, и ток прекратился. Далее
ток возникает в направ-
лении снизу вверх и на-
растает в этом направ-
лении до амплитуды.
Итак, сила тока в от-
дельных точках в ви-
браторе зависит и от
времени, и от располо-
жения рассматриваемой
точки по длине.
Теперь обратимся к
картине распределения
напряжения, которое
также оказывается не-
равномерным. В процес-
се колебательного разряда наибольших своих значений будет
достигать напряжение между концами вибратора; между
ними оказывается включённой э. д. с. самоиндукции всех
элементов провода. Приближая рассматриваемые точки от
концов вибратора к его середине, мы получим меньшие
напряжения, которые в середине сведутся к нулю. Значит,
напряжение в вибраторе имеет пучность на концах и узел
в середине.
Картина изменения напряжения вдоль вибратора в раз-
ные моменты времени дана на рис. 51. Здесь первый график
относится к моменту полной перезарядки вибратора, т. е.
соответствует третьему случаю на рис. 50. Далее картины
даны через 118 периода.
Итак, напряжение между точками вибратора зависит и
от времени, и от расположения рассматриваемых точек по
длине. Во времени напряжение сдвинуто по отношению
к силе тока примерно на четверть периода, как было и в
замкнутом контуре. По длине вибратора напряжение и сила
тока тоже смещены: узел тока соответствует пучности на-
пряжения и наоборот. Такое распределение силы тока и
напряжения в вибраторе называется стоячей вол-
ной Действительно, закон распределения силы тока (или
напряжения) вдоль провода напоминает закон изменения
напряжённости излучаемого поля в пространстве.
ЬЗ
Рассмотрев форму распределения тока или напряже-
ния по вибратору, мы замечаем, что вдоль вибратора рас-
полагается половина волны. Это даёт возможность без
применения формулы Т омсона определить длину соб-
ственной волны (или частоту свободных колеба-
ний) симметричного вибратора
>о=2./,
где I есть длина вибратора. Так, например, вибратор,
имеющий длину /=15 м, обладает длиной собственной волны
Хо—30 м\ иначе гово-
ря, свободный разряд
его будет иметь ча-
стоту /о—Ю7 гЦ-
Необходимо, впро-
чем, заметить, что
вычисление длины
волны по геометри-
ческим размерам не
противоречит форму-
ле Томсона: период,
вычисленный по этой
формуле с учётом
неравномерности рас-
пределения силы тока вдоль вибратора,дал бы такое же
значение *.
-~т
’1
/
/
/
Г*
f I
i
।
[;
/
/
/
/
Рис. 61.
/
I
/
Н
»
Изменения
J
напряжения
торе
в
вибра-
Допустим, что мы, не изменяя длины вибратора, взяли
для него более толстый провод или же составили его
из нескольких параллельных проводов. Емкость, рас-
пределённая по вибратору, вследствие этого возрастёт.
Но зато уменьшится соответствующим образом распределён-
ная индуктивность, и период сохранит прежнее значение.
Затухающими колебаниями радиотехника, как мы знаем,
не пользуется. Для того чтобы в вибраторе установился не-
затухающий колебательный процесс (вынужденные колеба-
ния), необходимо ввести в вибратор источник энергии пере-
менного тока. Этого проще всего достигнуть, связывая виб-
ратор индуктивно с генератором высокой частоты (рис. 52).
Но нужно знать, чтокатушка не только служит связующим
элементом, но и удлиняет волну вибратора. Резонансная ча-
стота открытого контура за счёт включения катушки стано-
1 Однако неравномерность распределения тока ие позволяет под-
ставлять в формулу Томсона без поправок «статическую» ёмкость
антенны (т. е. сумму элементарных ёмкостей) и «статическую» ин-
дуктивность (т. е. сумму элементарных индуктивностей).
54-
пится ниже собственной частоты, свойственной вибратору без
всяких включений. Картина распределения тока и напряже-
ния вдоль провода то же несколько
изменяется, хотя узлы и пучности
остаются на прежних местах.
Заземлённый вибратор
Применение вертикального симме-
тричного вибратора представляет для
подвижных радиостанций практиче-
ские неудобства: необходимо иметь вы-
соко над землёй точку подачи в него
энергии. Более удобным оказывается
так называемый заземлённый
вибратор.
Точку нулевого напряжения, нахо-
дящуюся в середине симметричного ви-
братора, можно присоединить к прово-
рно. 52. Питание ви-
братора энергией
Рис. 53. На-
пряжение и
сила тока в
эаэемлённом
иибраторе
дящему слою земли, не нарушая картины распределения на-
пряжения и тока в вибраторе. Достаточно при этом со-
хранить лишь верхнюю половину вибратора, ибо при её
разряде ток сможет уходить в землю, а при заряде—на-
правляться из земли в процессе свободного или вынужден-
ного колебания. На рис. 53 представлен заземлённый вибра-
тор и дана картина распределения в нём силы тока и напря-
жения. В точке заземления будет, понятно,
нуль напряжения и пучность тока.
Длина собственной волны такого вибра-
тора окажется
Хо = 4 Z,
так как вдоль провода распредели-
лась четверть волйы.
Управление рабочей волной вибратора
Для связи заземлённого вибратора с источ-
ником энергии и, вместе с тем, для удлинения
«рабочей» волны по сравнению с собственной
в основание вибратора включают катушку
самоиндукции (рис. 54). Распределения силы
тока и напряжения, показанные на рис. 54, не-
сколько изменились, но точки нулевых и максимальных
амплитуд попрежнему остались у земли и на верхнем конце.
Управление рабочей волной вибратора, т. е. её измене-
ние по сравнению с собственной, не всегда ограничивается
55
только включением катушки. Иногда длина волны, получаю-
щейся в результате включения катушки, оказывается слиш-
ком большой и требуется её укоротить. В этом слу-
чае последовательно с катушкой включают конденсатор
(рис. 55). Конденсатор входит в схему последовательно по
отношению к распределённой ёмкости; известно, что при по-
следовательном включении конденсаторов результирующая
ёмкость уменьшается по сравнению с каждой из включён-
ных, а потому волна оказывается укороченной.
Заземления и противовесы
Применяя заземление вместо нижней половины симмет-
ричного вибратора, мы считали, что земля является отлич-
Рис. 54. Включение катуш-
ки в основание вибратора
Рис. 55. Включение катушки и
конденсатора в цепь вибратора
ным проводником. В действительности же сравнительно хо-
рошими проводниками оказываются только морская вода и
сырая почва; сухая почва и, в особенности, песок имеют
очень плох-ую проводимость. Вследствие этого при работе
вибратора переменное электромагнитное поле не встречает
на поверхности земли хорошего экрана и проникает в почву,
создавая там потери энергии (нагревание почвы вихревыми
токами и диэлектрические потери). Учёт потерь мощности в
земле сводится к тому, что в составе активного сопротив-
ления вибратора появляется новое слагаемое — сопро-
тивление заземления. В худших случаях это
вредное слагаемое достигает десятков ом, в лучших случаях
оно снижается до долей ома.
В полевых условиях нет возможности выбирать выгод-
ную почву и выполнять надёжное заземление. Поэтому для
вибраторов войсковых радиостанций вместо заземления ис-
пользуются противовесы. Противовес представляет
собой по идее огромную металлическую пластину, размещён-
бб
ную над поверхностью земли, но не соприкасающуюся с
ночвой (рис. 56). Эта пластина является полным экраном для
электромагнитного поля и, следовательно, ограждает систему
от потерь в земле. При хорошем противовесе сопротивление
заземления уменьшается.
Выполнять противовес в виде большой пластины, конечно,
тоже нет возможности. Практически он представляет собой
систему проводов, растянутых над землёй (рис. 57) или бро-
шенных на землю в изо-
ляции. В простейших слу-
чаях роль противовеса вы-
Рис. 56. Замена заземления проти-
вовесом
Рис. 57. Практическое
устройство противовеса
полняет металлический корпус радиостанции. Применяе-
мые типы антенн и противовесов будут показаны ниже.
Излучение вибратором электромагнитной энергии
Для того чтобы энергия, подводимая от генератора,
успешно излучалась в пространство, устройство излучателя,
называемого антенной, должно удовле-
творять двум первостепенным требова-
ниям:
а) Антенна должна представлять со-
бой открытый, а не замкнутый колеба-
тельный контур, так как при работе
замкнутого контура поле, образуемое то-
ком в одной стороне, встретится с полем,
образуемым противоположным током
в другой стороне (рис. 58), и эти поля в
пространстве вне замкнутого вибратора бу-
Рис. 58. Мгновен-
ные токи в зам-
кнутой цепи
дут полностью или почти полностью уничтожать друг друга.
б) Размеры антенны должны быть соизмеримы с длиной
рабочей (излучаемой) волны. Именно это требование за-
57
ставляет радиотехнику пользоваться токами высокой ча-
стоты, так как при низких частотах, т. е. при очень длинных
волнах, потребовались бы антенны невыполнимо больших
размеров.
Поясним, откуда возникает такое требование. Из кур-
са электротехники известно, что мощность в цепи перемен-
ного тока определяется формулой
Рис. 69.
Взаимо-
действие
элемен-
тов от-
крытой
цепи
Р= U • 1 - cosy,
где U и I — действующие значения напряжения и силы тока,
a cosy—коэфициент мощности, являющийся правильной
дробью. Коэфициент мощности обращается в нуль, если
сдвиг по фазе между кривыми напряжения и си-
лы тока составляет четверть периода.
Когда мы рассматривали колебательный про-
цесс в замкнутом контуре без учёта активного
сопротивления (см. рис. 9), то мы нашли сдвиг
по фазе равным четверти периода. Мощность
в контуре при этих условиях, действительно, вовсе
не расходуется. Напряжение конденсатора должно
было преодолевать э. д. с. самоиндукции, наво-
димую изменениями силы тока в катушке.
Теперь обратимся к открытой цепи. Пусть
на рис. 59 изображён отрезок провода вибратора,
питаемый переменным током. Ток, проходящий
через какое-то сечение а, образует вокруг
провода поле, изменяющееся во времени и
способное наводить в окружающих проводах э. д. с. На-
веденная э. д. с., как известно, сдвинута по фазе по
отношению к полю на четверть периода. В частности,
э. д. с. будет наводиться и в других участках того же прово-
да, например в точке Ь. Если расстояние от а до b соиз-
меримо с длиной волны, то сдвиг по фазе между током и
наводимой э. д. с. будет отличаться от четверти периода:
понадобится некоторое время, чтобы поле, распространяясь
со скоростью 300 000 км в секунду, дошло от точки а до
точки Ъ, Конечно, это время будет очень малым, и за такой
малый промежуток времени фаза тока успеет измениться
тем больше, чем выше частота тока.
Вследствие того, что сдвиг по фазе между силой тока и
наведённой э. д. с. отличается от четверти периода, будет
иметь место расход мощности
Ps = U • / • cos у.
58
Эта мощность расходовалась бы даже в том случае, если
бы никаких тепловых потерь в вибраторе не было (ни в про-
воде, ни в изоляторах, ни в земле). Значит, эта мощ-
ность излучается в пространстве в виде
электромагнитных волн.
Если величину излучаемой мощности разделить на
квадрат силы тока в пучности вибратора, то мы йолучим но-
вую физическую величину, измеряемую, очевидно, в омах
и называемую сопротивлением излучения
Р -- ps
J'S— ,2
'макс
В излучающих антеннах сопротивление является по-
лезным; чем больше сопротивление излучения по сравне-
нию с другими видами активных сопротивлений, тем ус-
пешнее выполняет антенна свою задачу, тем выше её к. п. д.
Как видно из предыдущего, сопротивление излучения
зависит от соотношения размеров антенны и длины рабочей
волны. Самым выгодным в этом смысле будет случай работы
симметричного вибратора на волне, равной его собственной
(^=2/); в таком случае сопротивление излучения будет около
73 ом. Если длина рабочей волны значительно превосходит
длину собственной волны (как это и бывает в большинстве
войсковых радиостанций), то сопротивление излучения оп-
ределится для заземлённого вибратора формулой:
/?5=1б00.(^у.
Здесь Лй является так называемой действующей
высотой излучателя, которая оказывается меньше гео-
метрической высоты его. Дело в том, что, устанавливая
понятие о сопротивлении излучения, мы относили излучае-
мую мощность к силе тока в пучности (в основании зазем-
лённого вибратора). Но такая сила тока имеется лишь
в пучности, а по остальной части вибратора проходит мень-
ший ток. Желая воспользоваться для оценки мощности пока-
заниями амперметра, включённого в пучность тока, мы дол-
жны для расчётов заменить действительную антенну некото-
рой воображаемой антенной, имеющей силу тока по всей
высоте одинаковую и притом такую, какая имеется на са-
мом деле в пучности. Высота такой воображаемой антенны
и называется действующей высотой истинной антенны. Дей-
ствующая высота может быть найдена построением прямо-
59
Рис. 60. Поня-
тие о действую-
щей высоте
вибратора
угольника (рис. 60), у которого основание равно силе тока
в пучности, а площадь равна площади действительного рас-
пределения тока. Высота получен-
ного прямоугольника будет
действующей высотой ан-
тенны.
Для прямолинейного заземлённого ви-
братора (штыря), работающего со значи-
тельным удлинением волны, действующая
высота равна приблизительно половине
геометрической высоты.
Пример. Штырь имеет высоту h = б м и пита-
ется от генератора частотой / = 5-10в гц. Амперметр
в основании штыря показывает силу тока /макс =
= 0,5 а. Определить излучаемую мощность.
Для решения примера найдем сначала со-
противление излучения
Rs = 1600 = 1600 = 4 ома.
Далее определим искомую мощность '
Р$ = /* макс •/?$ = 0,5*-4 = 1 вт.
Рис. 61. Антен-
на со «звездоч-
кой»
Для того чтобы увеличить действующую высоту, а вме-
сте с тем и излучение антенны, стремятся достигнуть по
возможности равномерного распределения силы тока
вдоль ее вертикальной части. Этого можно достигнуть, уве-
личивая ёмкость верхнего конца антенны
по отношению к земле. Таким образом, от
простого заземлённого вибратора переходят
к антенне, имеющей горизонтальную часть
(в виде звездочки, «метёлки» или системы
проводов). Ток в верхней точке такой антен-
ны не равен нулю, ибо он заряжает ёмкость
горизонтальной части (рис. 61). При раз-
витой горизонтальной части действующая
высота, очевидно, приближается к геоме-
трической. Вместе с тем наличие горизон-
тальной части увеличивает ёмкость, индук-
тивность и длину собственной волны антенны.
Попытаемся изобразить картину излучённых электро,
магнитных волн.
На рис. 62 представлено излучаемое электрическое поле
в виде силовых линий, которые отделяются от антенны и рас-
ходятся во все стороны. Фаза поля повторяется в простран-
60
стве через отрезки, названные нами длиной волны. Заметим,
что у поверхности земли линии электрического поля прибли-
зительно вертикальны.
Картина магнитного поля изображена на рис. €3 (только
в одной плоскости) в виде силовых линий, которые расши-
Рис. 62. Излучаемое электри-
ческое поле
Рис. 63. Излучаемое магнитное
поле
Злектрическая сила
ряющимися кругами отходят от излучателя, повторяя фазу
также через отрезок 1. В каждой точке у поверхности земли
магнитные силы направлены горизонтально.
В действительности излучаемое поле представляет собой
сочетание электрического и магнитного полей, показан-
ных на рис. 62 и 63, а потому называется электромагнитным
полем. Поле имеет, как мы видим, волнообразный характер
(повторение фазы в пространстве и по времени), и именно
поэтому . описываемое
движение энергии назы-
вается электромагнит-
ными волнами. В каждой
точке создаётся верти-
кальная электрическая
сила и горизонталь-
ная магнитная сила
(рис. 64).
Извлечение энергии
из электромагнитного
поля для воздействия
на приёмник осуществляется такими же антеннами. При
действии электромагнитных волн на приёмную антенну
в ней наводится э. д. с. высокой частоты, а следовательно, по-
является ток. Наведение э. д. с. в приёмной антенне можно
объяснить действием электрического или магнитного поля.
Мы уже имели случай объяснить наведение э. д. с. пер е-
Направление
движения Волн
Рис. 64. Направления электрической и
магнитной сил при движении электро-
магнитной энергии
6i
сечением провода приёмной антенны
магнитными силовыми линиями проходя-
щих волн. Величина э. д. с., наводимой в приёмной антенне,
зависит от высоты антенны, от излучаемой передатчиком
мощности, от расстояния между передатчиком и пунктом
приёма и от ряда других факторов; обычно э. д. с. исчисляется
N
И/ --
Рис. 65. Характеристика
излучения вибратора в
горизонтальной плос-
кости
микровольтами, т. е. миллионными долями вольта.
Для того чтобы закончить вопрос о физических процессах
работы открытых колебательных цепей, необходимо обра-
тить внимание ещё на одно обстоя-
тельство. Изображая на рис. 62 и 63
электромагнитное поле заземлённого
вибратора, мы подчеркнули, что
энергия вдоль земли (в горизонталь-
ной плоскости) распространяется
равномерно во все сто-
роны. Иначе говоря, работу та-
кого передатчика может с одинако-
вым успехом принимать корреспон-
дент, удалённый в любую сторону от
передатчика на данное расстояние.
Это свойство (отсутствие направ-
ленности излучения в горизонталь-
ной плоскости) можно представить на чертеже следую-
щим образом. Предположим, что в плане (т. е. при взгля-
де сверху) точка А соответствует расположению зазем-
лённого вибратора (рис. 65). Пусть приёмная антенна кор-
респондента была первоначально удалена от точки А прямо
на север, а э. д. с. в приёмной антенне имела при этом вели-
чину, которую мы изобразим условно отрезком р. Если те-
перь мы стали бы перемещать пункт расположения приём-
ной установки с севера на восток и далее на юг и на запад, со-
храняя расстояние до передатчика постоянным, то слыши-
мость не стала бы меняться и каждый раз изображалась бы
тем же отрезком. Конец этого отрезка опишет окружность,
которая и будет характеризовать свойства излучения в го-
ризонтальной плоскости. Такова характеристика ненаправ-
ленного излучения.
Но для того же заземлённого вибратора излучение в
вертикальной плоскости является направ-
ленным. Это ясно видно из рис. 62: силовые линии расходятся
вдоль земли и под углом к ней, но совершенно не распро-
страняются вверх по направлению оси вибратора. Приме-
няя описанный выше способ построения, можно нанести ха-
62
рактеристику направленности вибратора в вертикальной пло-
скости. Она изображается на рис. 66. Мы видим, что приём-
ник, будучи расположен над передатчиком, имел бы нуле-
вую слышимость; приближаясь к земле вправо или влево
от передатчика, приёмник имел бы возрастание слышимости
до максимума.
Объединяя характеристики рис. 65 и 66, имеется воз-
можность начертить характеристику направленности виб-
ратора в пространстве. Это будет
фигура, изображённая перспек-
тивно на рис. 67. Её сечение вер-
тикальной плоскостью показано
на рис. 66, а её след на горизон-
тальной плоскости— на рис. 65.
Рис. 66. Характеристика
излучения вибратора в вер-
тикальной плоскости
Антенны несимметричных ти-
пов, а также сложные антен-
ны, состоящие из нескольких
вибраторов, могут обладать раз-
нообразными характеристиками направленности
в обе-
их плоскостях. Следует запомнить, что если ан-
тенна обладает некоторым направлен-
ным действием при излучении энергии,
то точно такой же направленностью
будет она обладать и при приёме. Изу-
Рис. 67. Характеристика излучения вибратора
в пространстве
чение направленных свойств антенн военных радиостанций
весьма важно, ибо эти свойства позволяют повысить слыши-
мость у корреспондентов, ослабить помехи от посторонних
передатчиков и в некоторых случаях уменьшить возможность
перехвата работы противником (если связь ведётся вдоль
линии фронта).
63
Типы антенн
Перейдём к изучению отдельных типов антенн, встречаю-
щихся в военно-полевой аппаратуре. Простейшим и вместе
с Тем очень распространённым типом антенны является штырь.
Рис. 68. Штыревая антенна со
звездочкой
Это, в сущности, тот же зазем-
лённый вибратор, но вместо
заземления снабжённый проти-
вовесом, а иногда для увели-
чения действующей высоты до-
полняемый на верхнем конце
сосредоточенной ёмкостью в ви-
де звёздочки или «метёлки».
На рис. 68 показана штыревая
антенна радиостанции. Антенна
свинчивается из отдельных
жёстких металлических колен,
не требуя для себя отдельной
опоры (мачты). Противовесом
служит металлический корпус
радиостанции. На верхнем кон-
це навинчена небольшая звёз-
дочка. Штыревая антенна не
обладает направленным действием в горизонтальной пло-
скости, т. е. даёт вдоль земли равномерное излучение во
все стороны.
Штыревые антенны получаются удобными и дешёвыми
лишь при сравнительно небольшой высоте. Антенны вы-
Рис. 69. Т-образная антенна Рис. 70. Зонтичная антенна
сотой от б—7 м и более выполняются, как правило, из гиб-
кого плетёного провода и подвешиваются на мачтах или на
деревьях. На рис. 69 и 70 представлены Т-образная и зон-
тичная антенны с противовесами. Обе эти антенны не имеют
64
направленного действия в горизонтальной плоскости. При
одинаковой геометрической высоте действующая высота
зонтичной антенны несколько меньше, чем Т-образной, так
Рис. 71. Вертикальный провод со звёздочкой
(на мачте)
Передача
как верхние провода зонтичной антенны приближаются
к земле своими концами; можно сказать, что зонтичная си-
стема в принципе является менее «открытой») чем Т-образ-
ная. Но зато для подвески Т-образ-
ной антенны требуются две опоры , *
(мачты), а зонтичная обходится с .
одной опорой..
Широко используется в наших и
в трофейных радиостанциях разно- г-
нидность этих двух антенн в виде •—
вертикального провода с жёсткой
звёздочкой на верхнем конце. Для Рис. 72.
такой системы нужна только одна
мачта. На рис. 71 изображается по-
добная антенна с мачтой и такелажем, т. е.
мачты, приколышами для них и небольшими
концов четырёх лучей противовеса.
Рис. 72 показывает антенну Г-образного типа. В данном
Г-образная ан-
тенна
с оттяжками
опорами для
5 Радиотехника
65
случае горизонтальная её часть составлена из двух прово-
дов. Эта антенна обладает направленным действием, давая
максимум излучения в сторону вертикальной части и мак-
симум приёма с этой сто-
— роны; впрочем, направлен-
ность здесь получается до-
вольно слабо выраженной.
Г-образная антенна приме-
няется сравнительно редко,
своей подвески двух опор.
Рис. 73. Антенна «диполь»
так как требует для
При работе радиостанции из укрытия удобной оказы-
вается земная антенна; её называют также «усы» или «ди-
поль». Антенна представляет собой два одинаковых провода,
вытянутых в одну линию и присоединённых средними точ-
ками к зажимам радио-
станции (рис. 73). В про-
стейшем случае усы
укладываются прямо на
земле, будучи выполне-
ны из изолированного
провода. Однако выгод-
нее в смысле дальности
действия растянуть усы
на метровых кольях над
направленным действием
Передача
Приём
Передача
Приём
Рис. 74. Характеристика направленности
низкорасположенного «диполя»
Передача
Приём
землёй. Земная антенна обладает
1в горизонтальной плоскости.
Характеристика её направленности показана на рис. 74
(в плане). Мы видим, что усы выгодно направлять на кор-
респондента; в направлении, перпендикулярном диполю,
излучение и приём
практически отсут-
ствуют.
Если имеется воз-
можность поднять над
землёй конец одного
________________________________________ из усов земной антен-
'77///////////7////////////////, ны (рцС1 75^ закре-
Рис. 75. Антенна «наклонный луч» пив его на дереве или
строении, то полу-
чается новый тип антенны, который носит название
«наклонный луч». Такая антенна обладает заметной и
притом односторонней направленностью в горизонталь-
ной плоскости; луч противовеса желательно направлять
на корреспондента, а наклонный луч — от корреспонден-
та. Наивыгоднейшее направление связи показано на рис. 75
66
стрелками. Наклонный луч находит себе применение на
радиостанциях как малой, так и средней мощности, особенно
при их установке в лесу. Не требуя мачт, наклонный луч
обеспечивает хорошие условия маскировки. Но он неудобен
тогда, когда радиостанция имеет многих корреспондентов,
удалённых на значительные расстоя-
ния в разные стороны от неё.
Из специальных типов антенн,
применяемых на коротких и ультра-
коротких волнах, мы должны в пер-
вую очередь упомянуть уже знако-
мый нам симметричный вибратор. Мы
знаем, что он даёт очень хорошее
излучение в том случае, если его
длина равна полуволне. Для того
чт обы излучённая энергия меньше
терялась в деревьях и других верти-
кальных полупроводящих предме-
тах, вибратор выгодно подвеши-
вать горизонтально и притом на
высоте 10—20 м над землей. Для
питания вибратора энергией от пере-
датчика или для подачи принятой
вибратором энергии к приёмнику
служит фидер (ведущая линия). Фи-(
дер сам не должен ни излучать,'
пи принимать энергию; поэтому
Рис. 76. Поднятый сим-
метричный вибратор и
его характеристика
он выполняется из перекрещенных
или даже свитых проводов. На рис. 76 представлен полувол-
новый вибратор с фидером и его характеристика направлен-
ности в горизонтальной плоскости. Направление на коррес-
пондента должно быть перпендикулярно оси вибратора.
Недостатком полуволнового вибратора является то, что при
и вменении длины рабочей волны требуется соответствующее
и 1мепение размеров вибратора; иначе его излучение ухуд-
шается, а форма характеристики направленности изменяется.
Впрочем, небольшое отступление от условия
2
существенно на работе вибратора не отразится.
Разновидностью полуволнового горизонтального вибра-
тора является горизонтальная антенна с однопроводным
фидером; она у нас известна под названием «американка»
6*
67
(рис. 77). Излучателем служит горизонтальный провод,
имеющий длину /=0,475однопроводный фидер ответв-
ляется на расстоянии /1 = 0,36/ от одного из концов
излучателя. Фидер имеет
Рис. 77. Антенна «американка»
длину 10—11 м-, он должен
быть вертикальным и не
иметь резких сгибов при вво-
де к радиостанции. Характери-
стика направленности «амери-
канки» подобна показанной на
рис. 76. Эта антенна сравни-
тельно успешно работает, не
изменяя свойств, при отклоне-
нии длины рабочей волны на
4—5 фиксированных номеров
в ту и другую сторону от наивы-
годнейшего (расчётного) зна-
чения.
Задача. Рассчитать размеры ан-
тенны «американка» для работы на
фиксированной волне № 240.
Несколько особенное поло-
жение занимают в радиотех-
нике рамочные антенны (рис. 78). Рамка является, в сущно-
сти, не открытой, а замкнутой системой. Она излучает и при-
нимает значительно хуже открытых антенн, т. е. характе-
Рис. 78. Рамочная
антенна
Рис. 79. Рамка в положении «нуле-
вого приёма»
ризуется очень малой действующей высотой. Но зато рамка
обладает в горизонтальной плоскости характеристикой на-
правленного действия с резко выраженными нулевыми на-
правлениями. В самом деле, если при приёме волна движется
перпендикулярно плоскости рамки (рис. 79), то плоскость
68
витков не пронизывается магнитными силовыми линиями, —
следовательно, э. д. с. в рамке не наводится и приём отсут-
ствует. Этим свойством рамки пользуются для радио -
пеленгации, т. е. для определения направления на
работающий передатчик. Радиопеленгация является одним
из средств радиоразведки; не менее существенна её роль в
морской и воздушной навигации — для прокладки курса.
. 4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Деление волн на диапазоны по свойствам
их распространения
Мы познакомились с работой и конструкциями излучаю-
щих и приёмных антенн. Теперь переходим к вопросу о
том, как излучённая энергия в виде электромагнитных волн
распространяется от передатчика до пункта приёма. Радио-
волны удаляются от излучающей установки со скоростью
3 105 км/сек;гс такой же скоростью распространяется и свет.
Природа радиоволн и световых волн одинакова, только
световые волны гораздо короче, чем радиоволны. Впрочем,
значение скорости -о0 — 3- 10ъ км/сек не является Точным и
постоянным; оно справедливо было бы для случая распро-
странения волн в пустоте, так как пустота является самым
лучшим (идеальным) диэлектриком.
В действительности же радиоволны распространяются
в воздухе (и притом в различных слоях атмосферы), а ча-
стично и в земле. Если среда, в которой происходит распро-
странение, обладает диэлектрическими свойствами и свой-
ствами проводимости, отличными от свойств пустоты, то
скорость распространения радиоволн окажется иной.
Конечно, с точки зрения времени прохождения сигнала
разница в скоростях распространения не имеет значения;
скорости всегда будут столь велики, что в пределах земных
расстояний сигнал от передатчика до прцёмника-корресион-
деНТа доходит в течение малой доли секунды. Однако распро-
странение волн в слоях с разными электрическими свойствами
приводит к преломлению волн, изменяющему
направление их путей; кроме того, наличие проводимо-
сти среды создаёт потери энергии по пути на нагрев
этой среды, что уменьшает дальность радиосвязи. Оба эти яв-
ления—преломление радиоволн и поглощение их энергии—
зависят в сильной степени от длины волны. И имен-
но применительно к особенностям распространения все радио-
69
волны разбиты на отдельные диапазоны. Эта разбивка, более
подробная по сравнению с принятой в нашем войсковом оби-
ходе, приводится в следующей таблице:
Название диапазона Длина волны в м Частота в гц
Длинные волны Средние волны Промежуточные волны Короткие волны Ультракороткие волны Более 3000 3000- 200 200 —50 50—10 10—1 и меньше Менее 10в 1Св-т-1,5*106 l,5-ioe-j-6.10e б-Юбч-З-Ю’ 3-10’-?-3-108 и больше
Из этой таблицы вцдно, что диапазон, имеющий самое
широкое применение в войсковой радиосвязи и именуемый
часто «короткими волнами», в действительности относится
главным образом к промежуточным волнам.
Задача. Определить, в каких из перечисленных в таблице диапа-
зонах может работать передатчик радиостанции, если граничными но-
мерами для него являются фиксированные волны № 100 и № 480.
Идеальные и действительные условия распространения волн
Прежде чем перейти к изучению действительных свойств
распространения волн разных диапазонов, рассмотрим слу-
чай идеальных условий распространения.
Предположим, что поверхность земли является плоской
и отлично проводящей, а воздух является идеальным
диэлектриком. В таком случае электромагнитное поле
будет полностью распространяться в диэлектрике, ибо
проводящая поверхность земли явится экраном, препят-
ствующим проникновению поля вглубь. Распространение
окажется строго прямолинейным, и потери энергии на
нагрев среды будут отсутствовать. Тогда по мере удаления
волн от передатчика сила поля будет ослабевать только за
счёт рассеяния энергии, т. е. её распределения во
всё большем и большем пространстве.
Численно электромагнитная волна на, любом расстоянии
от передатчика может быть оценена амплитудой напряжён-
ности (силы) своего электрического поля. Напряжённость
поля показывает, сколько микровольт сможет создать
это поле на каждый метр действующей высоты при-
ёмной антенны. Зная напряжённость поля, мы имеем
70
возможность подсчитать э. д. с., наводимую в приёмной ан-
тенне, и отсюда судить, будет ли успешно осуществляться
приём.
Пример. Напряжённость поля Е=30 мкв[м. Действующая высота
приёмной антенны йд = 3 м. Определить амплитуду наводимой э. д. с.
Е = ЕЛД = 30-3=90 мка.
Для каждого типа приёмника в технических требованиях
указывается чувствительность его, т. е. величина
э. д. с. в антенне, обеспечивающая нормальный приём. Для
приёмника среднего качества чувствительность оценивается
цифрой порядка 10—15 мке.
В условиях указанной выше идеальной радиопе-
редачи напряжённость поля определяется только двумя
величинами—излучаемой мощностью и расстоянием. Если
излучателем служит заземлённый вибратор, то при излу-
чаемой мощности (>s и расстоянии г напряжённость поля
в пункте приёма будет:
Е[л<Кв!л1]
_ 9500/[em] .
г [кл<1
Пример. При мощности излучения Ps = 9 am на расстоянии 300 км
для идеальных условий распространения напряжённость поля соста-
вила бы
_ 9500// „ ,
Е = —— = 95 мкв/м.
Распространение радиоволн можно сравнить с распро-
странением волн ПО поверхности тихого
брошен камень: расширяясь кругами,
волны, постепенно уменьшают свой гре-
бень, так как энергия, отданная воде
при падении камня, растягивается на
всё большие и большие окружности.
Эта картина представлена на рис. 80.
Здесь же показаны лучи, т. е. на-
правления движения волн. Эти лучи
(радиусы) прямолинейны и всегда пер-
пендикулярны к фронту волны (к окру-
жности в точке пересечения с ней).
Высота волн, доходящих до какой-то
наблюдаемой точки, зависит от «мощ-
озера, на которую
(ВиЪ В
плане)
Рис. 80. Расходящие-
ся волны и направле-
ния их движения
пости» удара камня по воде и от
расстояния между местом удара и наблюдаемой точкой.
Самым замечательным является то, что при идеальной
71
радиопередаче длина волны не влияет на условия распростра-
нения. А мы уже знаем, что короткие волны легче излучить,
чем длинные (см. формулу сопротивления излучения,
стр. 59). Следовательно, может показаться, что чем короче
волны, тем успешнее будет радиосвязь. Но такое заключение
пока ещё является преждевременным.
Будем отходить от идеальных условий и вводить те по-
правки, которые диктуются действительностью.
Начнём с влияния свойств земной поверхности. Мы уже
говорили о том, что земля не является идеальным провод-
ником. Силовые линии электромагнитного поля не скользят
по поверхности земли, а проникают в неё на некоторую глу-
бину. И естественно, что в земле создаются при этом токи,
влекущие за собой потерю энергии на нагревание почвы.
Чем выше частота, тем больше будут эти потери и, следова-
Рис. 81. Лучи «земных
волн»
тельно, тем быстрее будет убывать
напряжённость поля. Таким образом,
с точки зрения потерь в почве, вы-
годнее оказывается связь на длинных
волнах.
Другая практическая поправка
обусловлена шарообразностью земли.
Радиус земного шара приблизитель-
но равен 6400 км. Это, конечно,
большая цифра, но уже при рас-
стоянии между пунктами передачи и
приёма в несколько десятков километров прекращается
«геометрическая видимость»: выпуклость земного шара за-
крывает одну антенну от другой. Следовательно, нельзя
говорить о распространении радиоволн над плоскостью, как
этого требовали идеальные условия.
Явление дифракции. Как же могут радиоволны доходить
от одного корреспондента до другого, если корреспонденты
«закрыты» друг от друга выпуклостью земного шара? Та-
кую возможность даёт присущее радиоволнам свойство «ди-
фракции» (огибания). Дифракция в известной мере свой-
ственна даже световым волнам; радиоволны проявляют это
свойство ещё заметнее и тем больше, чем длиннее волны.
Свойство дифракции делает «земные лучи», т. е. направле-
ния волн, распространяющихся по поверхности земли, не
прямолинейными, а огибающими поверхность (рис. 81).
Подобным же образом радиоволны способны огибать и
неровности земной поверхности: горы, холмы и т. п., а также
проникать в изгибы местности.
' 72
Если, например, корреспонденты расположены у са-
мого подножия холма по разные стороны, то связь между
ними может отсутствовать вовсе. Если же они удалены от
холма, то, несмотря на увеличение расстояния, связь может
появиться. Это обстоятельство всегда учитывают при орга-
низации радиосвязи в горной местности.
Свойство дифракции во всех случаях проявляется ус-
пешнее на длинных волнах, нежели на коротких. Значит,
и с точки зрения способности огибать земной шар и от-
дельные препятствия, связь на длинных волнах выгоднее,
чем на коротких, а тем более, чем на ультракоротких.
При расчётах силы поля земного луча потери в земле и
шарообразность земной поверхности заставляют внести
в формулу идеальной радиопередачи поправку в виде дроб-
ного множителя; при длинных волнах этот множитель ближе
к единице а при коротких — ближе к нулю. И согласно та-
кому расчёту связь на коротких волнах на большие расстоя-
ния вовсе невозможна: даже при значительной мощности
передатчика земной луч практически заканчивается для ко-
ротких волн на расстоянии 50—100 км, а для ультракорот-
ких — еще раньше.
.Четверть века тому назад радиотехника уже знала об
этих свойствах земной поверхности, а потому ориентирова-
лась на длинноволновые связи. Для того чтобы преодолеть
трудности условий излучения длинных волн, применялись
очень высокие антенны (до 200 м) и очень большие мощности
генераторов, питавших эти антенны (до 2000 кет).
Типичным примером такой связи была радиолиния Мо-
сква — Лондон во время первой мировой войны. Разу-
меется, сооружение и эксплоатация таких установок ока-
зываются очень дорогими.
Влияние атмосферы на распространение волн
С 1920 года во многих странах стало развиваться радио-
любительство. Естественно, что для работы радиолюбите-
лей был отведён диапазон коротких и промежуточных волн,
ибо длинные и средние волны были заняты правительствен-
ными связями. И неожиданно оказалось, что радиолюбители
смогли поддерживать дальние связи (на сотни и тысячи ки-
лометров) при малых мощностях передатчиков (единицы
ватт). Для объяснения таких возможностей уже недостаточно
учёта свойств земли. Потребовалось детальное изучение
свойств основной среды, в которой распространяются ра-
73
диоволны, —свойств атмосферы. К этому вопросу мы и
переходим.
Атмосфера представляет собой газообразный слой тол-
щиной не менее 1000 км, окружающий землю. Нижний слой
атмосферы, имеющий толщину около 15 км, называется тро-
посферой и представляет собой смесь азота, кислорода и ар-
гона. В этом слое происходит непрерывная циркуляция
масс воздуха — ветры, обусловленные неравномерным на-
греванием различных участков земной поверхности лучами
солнца.
Свойства тропосферы постепенно переходят в свойства
более высокого слоя, называемого стратосферой. Предпола-
гается, что состав стратосферы неоднороден; она состоит
из отдельных слоёв различных газов, расположённых по
убывающим плотностям: более тяжёлые внизу, более лёгкие
вверху.
Лучи солнца (особенно ультрафиолетовые) проникают
в толщу атмосферы и производят в ней ионизацию: частицы
(молекулы) газа под действием солнечных лучей выделяют
из себя отрицательные электрические заряды (электроны).
Молекулы, лишившиеся своих электронов, называются
ионами и имеют положительный знак. Если ионизированный
газ подвергается действию электрического поля, то в нём
ионы начинают двигаться по направлению силовых линий, а
электроны — против. Следовательно, в газе возникает
электрический ток и газ оказывается прово-
дящей средой.
Степень (плотность) ионизации оценивается числом
свободных электронов в одном кубическом сантиметре газа.
Плотность ионизации различна в разных слоях стратосферы
и в разные часы суток. Это будет попятно, если учесть сле-
дующее. Лучи солнца сперва попадают в верхние слои стра-
тосферы, где газ очень разрежен, т. е. имеет малое число
молекул в единице объёма. Следовательно, здесь и число
электронов не может быть большим.
Энергия солнечных лучей расходуется на ионизацию, а
потому до нижних слоёв воздуха они доходят «ослаблен-
ными» и уже не могут создать заметной ионизации. Следо-
вательно, наибольшей ионизации нужно ожидать где-то
в середине стратосферы.
Такое предположение было впервые высказано Хевисай-
дом, а затем подтвердилось опытами. Средние слои страто-
сферы действительно оказываются ионизированными, а
потому их называют иногда «ионосферой». В «дневной»,
74
т. е. освещаемой солнцем, половине атмосферы имеется два
ионизированных слоя: один из них расположен на высоте
100—120 км (слой Е), другой—на высоте 200—400 км (слой F).
Отметим, что высота этих слоёв довольно мала по срав-
нению с радиусом земного шара. На рис. 82 изображены по-
верхность земли и два ионизированных слоя.
В «ночной» (неосвещённой) половине атмосферы слой Е
почти полностью исчезает, так как ионы и электроны при от-
сутствии солнечных лучей вновь соединяются (рекомбини-
руются), образуя нейтральные молекулы газа. Слой F со-
храняется и ночью,
несколько изменяя
плотность ионизации
и «толщину».
Наличие в атмо-
сфере ионизированных
слоёв, обладающих про-
водимостью, И является Рис. 82. Ионизация атмосферы
причиной возможностей
радиосвязи на коротких волнах на большие расстояния.
Когда радиоволны, начав своё распространение от по-
верхности земли, доходят до ионосферы, то они здесь, во-
первых, расходуют энергию и, во-вторых, изменяют
направление движения (их лучи преломляются).
Потеря энергии радиоволн в ионосфере обусловлена тем,
что под действием электромагнитного поля электрические
заряды приходят в колебательное движение и, сталкиваясь
между собой, выделяют тепло, подобное теплу Джоуля. За-
мечателен следующий факт: потери, вызванные токами
проводимости в ионосфере, растут с удли-
нением волны (с уменьшением частоты). Та часть
энергии длинных волн, которая не огибает землю, а удаляется
от неё, попав в ионосферу, расходуется в ней на тепло. Следо-
вательно, связь на длинных волнах возможна только земным
лучом, огибающим поверхность землиц а такая связь, как
мы видели, требует мощных и громоздких радиостанций.
Короткие, а тем более ультракороткие волны, двигаясь в
ионизированном газе, испытывают незначительные потери
своей энергии.
Преломление пучей при переходе в ионосферу обуслов-
лено тем, что скорость распространения волн в ионизирован-
ной среде больше, чем в нейтральном газе. Следовательно,
фронт волны на границе ионосферы повёртывается, и луч
наклоняется к земле (рис. 83). Отклонение луча от прямо-
75
линейности зависит не только от плотности ионизации слоя
и от угла, под которым луч вошёл в ионосферу; оно нахо-
дится в зависимости и от длины волны. Чем длиннее
волны, тем сильнее преломляются их
лучи, стремясь вернуться на землю.
Рис. 83. Влияние ионосферы на направление
радиоволн
На рис. 84 показано поведение лучей длинных, коротких
и ультракоротких волн, доходящих до ионосферы из одного
и того же пункта и под одинаковым углом. Мы видим, что
длинные волны, дойдя до ионосферы, резко преломляются
и возвращаются к земле сравнительно близко от передатчика;
но они возвращаются, израсходовав в ионосфере свою энергию
и обладая, следовательно, малой напряжённостью поля. Та-
Короткие волны
Рис. 84. Прохождение волн разной длины в ионосфере
ким образом, для радиосвязи на длинных волнах
«небесные лучи», т. е. лучи, возвращающиеся на землю
после преломления в ионосфере, практического значения
не имеют. '
Лучи коротких волн при определённых углах падения
и при определённых плотностях ионизации имеют возмож-
ность возвратиться к поверхности земли. При этом точка, в
которую луч возвращается, может находиться на большом
расстоянии от передатчика (сотни и даже тысячи километ-
76
I
ров). Энергия «небесных лучей» на коротких волнах в ионо-
сфере расходуется мало, а потому именно небесные лучи спо-
собны обеспечить связь на большие расстояния. Важно лишь
так подобрать длину волны, чтобы небесные лучи возвраща-
лись на землю именно в том районе, где расположен
приёмник корреспондента. Это — главная задача дальних
связей на коротких волнах.
Ультракороткие волны испытывают в ионосфере незначи-
тельное преломление. Поэтому волны короче 10 м вовсе не
возвращаются на землю. Они проходят-сквозь ионосферу
с небольшим искривлением луча и далее уходят в мировое
пространство. Значит, на ультракоротких вол-
нах связь небесным лучом вовсе невоз-
можна.
Итак, роль ионосферы наиболее существенна для связи
на коротких волнах. Нередко на постоянных линиях радио-
связи конструируют специальные коротковолновые антенны,
излучающие энергию преимущественно под углом к земной
поверхности в расчёте на возвращение этой энергии в виде
небесного луча в данный пункт приёма. Войсковые радио-
станции должны давать связь с разными корреспондентами
и на разные расстояния; поэтому они используют как зем-
ной, так и небесный лучи.
Особенности распространения коротких волн
Участие ионосферы в процессе распространения коротких
волн создаёт ряд характерных особенностей, понимать кото-
рые необходимо как при организации радиосвязи, так и при
боевой эксплоатации радиостанций. Эти особенности та-
ковы: наличие мёртвой зоны, разница в
прохождении волн днём и ночью, явле-
ние замирания сигналов и радиоэхо.
Мёртвая зона. В промежутке между зонами земных и не-
бесных волн может оказаться район (пояс), куда радио-
волны не достигают. Это будет так называемая мёртвая зона.
При взгляде сверху мёртвая зона представится (рис. 85) в
виде кругового пояса, разделяющего зоны поверхностного
(земного) и пространственного (небесного) лучей. Если же
изобразить изменение силы поля по мере удаления от пе-
редатчика в обе стороны по прямой линии, то получим рис. 86.
Ширина мёртвой зоны не является, конечно, величиной
постоянной. Она зависит и от времени суток, и от мощности
передатчика, и от длины волны.. Может быть и такой случай,
77
Рис. 85. Зоны действия радио-
станции (вид в плане)
когда сигнал в промежутке от зоны земного до зоны небес-
ного луча непрерывно прослушивается, хотя и с ослабле-
нием. С уменьшением мощности передатчика вся картина,
изображенная на рис. 86, как
бы опускается и мёртвая зона
становится шире. Более корот-
кие волны дают более широ-
кую мёртвую зону, так как их
небесные лучи возвращаются
дальше, а земные расходуют
энергию быстрее. Можно ука-
зать для примера, что при пе-
редатчике средней мощности
в дневные часы внешний радиус
мёртвой зоны (р на рис. 85)
окажется около 1 000 км при
волне 20 м и только около 200 км
при волне 40 м.
Разница в прохождении волн
днём и ночью. Ночью пояс
мёртвой зоны шире, чем днём. Зона земного луча днём и
ночью остаётся приблизительно одинаковой для данного
передатчика. Небесный луч днём преломляется в ближнем
слое (слой Е) и возвращается на землю сравнительно близко
от передатчика. Ночью небесный луч преломляется в более
Рис. 86. Зоны действия радиостанции чвид в «разрезе»)
высоком слое (слой F) и возвращается сравнительно далеко
от передатчика. Картина преломления луча одной и той же
волны днём и ночью показана на рис. 87. Практически с та-
ким явлением приходится встречаться и в нашем войсковом
диапазоне, особенно при связи маломощными радиостан-
циями на расстояния порядка 150—200 км и более. Без
специальной смены волн (дневной и ночной)
78
связь может не быть круглосуточной.
Для того чтобы лучи ночью попадали в тот же пояс, что и
днём, ночная волна должна быть длиннее, чем дневная. Дей-
ствительно, более длинная волна испытывает в ионосфере
более резкое преломление, а потому, возвратится из слоя F
в тот же район, куда дневная волна возвращается из слоя Е.
Рис. 87. Связь пространственными волнами в дневные и ночные часы
Явление замирания слышимости (по-английски — фэдинг)
наблюдается при приёме в зоне действия небесных лучей,
а также и в тех районах, куда небесные и земные лучи дохо-
дят совместно. Особенно заметными становятся замирания
в часы восхода и захода солнца. Замирание слышимости
длится обычно несколько секунд; слышимость либо исчезает
вовсе, либо только уменьшается. Затем слышимость на не-
которое время вновь восстанавливается. Замирания следуют
нерегулярно. Наличие замирания служит признаком приёма
корреспондента, удалённого от пункта приёма на расстояние,
превышающее радиус зоны чисто земного луча.
Происхождение фэдингов можно объяснить следующим
образом. Передатчик излучает энергию не под одним опре-
делённым углом к поверхности земли, а под различными уг-
лами, как было видно, например, из рис. 66. Разные лучи
этой энергии, проходя различными путями, могут попадать
в один и тот же пункт приёма, и э. д. с., наводимые в антенне,
будут складываться. Но пути различных лучей имеют раз-
личную длину, а потому волны доходят до пункта приёма
в разных фазах. Если, например, фазы двух э. д. с.
оказались совпадающими, то в результате сложения их мгно-
венных значений получится результирующая э. д. с. с сум-
марной амплитудой (рис. 88). Это — положение громкой
слышимости. Если же фазы двух э. д. с. оказались противо-
положными, то путём сложения их мгновенных значений
70
получится результирующая э. д. с. с разностной амплиту-
дой (рис. 89). Это соответствует замиранию.
Смена громкой слышимости и замирания объясняется
тем, что состояние ионизации воздуха непрерывно меняется
(особенно в часы захода и восхода солнца), а следовательно,
меняются и длины путей пространственных волн. Это при-
водит к изменениям фазовых соотношений.
Простейшее мероприятие по борьбе с влиянием фэдин-
гов, нередко практикуемое на радиоприёмных узлах, со-
Рис. 88. Результат действия
волн, имеющих одинаковые
фазы
Рис. 89. Результат действия
волн, имеющих противоположи
ные фазы (замирание)
стоит в выделении на данную радиосвязь нескольких приём-
ников, ведущих приём на разнесённые друг от друга антенны.
При разносе антенн на несколько длин волн, а особенно при
разнотипности этих антенн, есть вероятность того, что в мо-
мент замирания в одном приёмнике будет хорошая слыши-
мость в другом. Сопоставляя тексты депеш, принятых на
разных приёмниках, можно с достаточной полнотой Восста-
новить радиограмму. Нужно заметить, что выделение на одну
ответственную линию связи нескольких приёмников облег-
чает также борьбу с помехами.
Более совершенные способы устранения фэдингов изло-
жены в главе V.
Радиоэхо по физическому происхождению родственно фэ-
дингу. Оно состоит в том, что один и тот же сигнал доходит
до приёмника два или несколько раз. При быстродействую-
щей записи телеграфных сигналов на ленту радиоэхо мо-
80
жст исказить посылки. При радиотелефонном приёме эхо
не так вредно.
Причиной явления эхо оказывается отражение радио-
ноли от земной поверхности. В пункт приёма могут доходить
нс только те лучи, которые преломились один раз в ионо-
сфере, но и те, которые после первого преломления верну-
лись на землю, затем,
отразившись от зем-
1и, вновь попали в
ионосферу и после
нторичного прелом-
1сния попали в пункт
приёма (рис. 90).
I .ели разница в дли-
нах пути лучей очень
целика и приводит
Рис. 90. Происхождение радиоэхо
к тому, что лучи по-
падают в пункт приёма со значительным сдвигом по вре-
мени (тысячные, сотые доли секунды), то наблюдается
уже не фэдинг, а эхо.
Мерами устранения радиоэхо является применение
специальных антенн, излучающих или принимающих только
п одном направлении, а также подбор длины волны.
I аховы вкратце свойства атмосферы и особенности, вно-
симые ею в радиосвязь.
Применение волн различных диапазонов в войсковой
радиосвязи
Теперь мы имеем возможность подвести итоги получен-
ным сведениям о распространении волн различных диапа-
Kiiinn и решить вопрос относительно целесообразного при-
менения каждого диапазона в войсковой радиосвязи.
Длинные волны требуют громоздких антенн и больших
мощностей, а потому их применение в войсковой радиосвязи
<>1 раиичено.
(.редкие волны (200—3000 ж) позволяют осуществить
радиосвязь преимущественно земным лучом; они не испыты-
вают сильного поглощения в почве, но поглощаются весьма
и ii.uo в ионосфере. При достаточной мощности передатчика
к при выполнении антенн с геометрической высотой не менее
’О 25 м на средних волнах осуществима уверенная кругло-
»* ючпая связь на расстояния в сотни километров для поле-
। ых радиостанций. Недостатком средневолнового диапазона
I.
1’мдиотехника
81
является то, что в нём укладывается небольшое число фик-
сированных волн. Действительно, частоты, лежащие в сред-
неволновом диапазоне, насчитывают всего
/макс — /мин = 1,5 • 10е — 10s = 14 • 105 гц (или I 400 кгц).
Деля последнюю цифру на 25, мы получаем в сред-
неволновом диапазоне 56 фиксированных волн, что для
организации радиосвязи широкого масштаба недостаточно.
Промежуточные волны (50—200 м), в соответствии со
своим наименованием, обладают в некоторой мере свойст-
вами и средних, и коротких волн. Так, например, они до-
пускают работу земным лучом, но с меньшим успехом, не-
жели средние волны. Следует учесть, что для связи земным
лучом, т. е. на небольшие расстояния, выгоднее брать волны,
приближающиеся к нижней границе диапазона (к 200 м),
нежели к верхней, учитывая разницу в поглощении энергии
земной поверхностью.
Граница между действием земного и небесного лучей
на промежуточных волнах лежит обычно на удалении
70—150 км от передатчика. Но при достаточной мощности
передатчика в этой зоне слышимость сохраняется, лишь зна-
чительно ослабевая. При дальних связях, особенно на мало-
мощных радиостанциях, выбор дневной и ночной волны в
пределах промежуточного диапазона может принести суще-
ственную пользу. Во всяком случае на волнах порядка 50—
100 м при расстояниях 150—200 км связь проходит успешнее
в дневные часы. Замирания могут наблюдаться нередко.
При умелом использовании промежуточные волны дают
богатые возможности установления ближних и сравнительно
дальних связей (в масштабе фронта). Аппаратура и антенны
получаются не очень громоздкими. Число фиксированных
частот в этом диапазоне будет:
/ макс — /мин 6-106—1,5.106 0
25-1.0» 25-10» ° '
Это, быть может, и недостаточно для организации радио-
связи в соединении, насчитывающем много сотен радиостан-
ций, но всё-таки это больше, чем в средневолновом диапа-
зоне.
Таким образом, применение промежуточных волн в вой-
сковой радиосвязи можно считать целесообразным.
Короткие волны (10—50 м) мало пригодны, для связи зем-
ным лучом, так как они сильно поглощаются землёй и не
обладают в желательных размерах свойством огибать пре-
82
шествия. Но зато короткие волны исключительно выгодны
для дальних связей пространственным лучом (в частности и
при малых мощностях передатчиков). Мёртвая зона на ко-
ротких волнах выражена резче и имеет большую ширину,
чем на промежуточных. Короткие волны подвержены фэдин-
гам.
Всё это приводит к заключению, что короткие волны при-
годны в первую очередь для дальних постоянных радиоли-
ний (магистральные связи), где имеется возможность раз
навсегда выбрать дневную и ночную волны, обеспечить сдво-
енный приём, применить антенны с направленным действием
и выполнить другие мероприятия, обеспечивающие уверен-
ную круглосуточную связь.
В войсковой практике существенным преимуществом
коротковолнового диапазона является сравнительно боль-
шое количество размещённых в нём фиксированных
частот.
/макс—/мин __ 3-ЦР — 6-106 _ОАО
25-Ю3 25-10s ° •
Такая цифра даёт уже большие возможности организа-
ции радиосвязи. Но следует заметить, что войсковая радио-
связь не всегда предоставляет возможности смены дневной
полны на ночную и вообще свободного выбора волны при-
менительно к дальности радиолинии.
Поэтому короткие волны, требующие чрезмерной ма-
невренности в своём распределении, обычно не являются
основой войсковой радиосвязи. Кроме того, следует пом-
нить, что коротковолновая передача может быть принята
противником на очень больших расстояниях от пункта из
лучения.
Ультракороткие волны (короче 10 м) совершенно не по-
зволяют осуществить связь пространственным лучом, так как
под каким бы углом ни направлялся луч от земной поверх-
ности, он всегда уходит за пределы ионосферы. Вместе с тем
и земной луч для ультракоротких волн (УКВ) испытывает
сильное поглощение энергии в земле и не обладает свойством
дифракции. Оба эти обстоятельства говорят не в пользу
ультракоротких волн'.
Однако у них имеются свои, весьма существенные до-
стоинства. Первое состоит в том, что в диапазоне УКВ со-
держится очень болвшое число фиксированных частот. Если
мы, учтя меньшую устойчивость частоты генераторов УКВ
и меньшую избирательность приёмников, будем фиксироваи-
6» аз
ные точки размещать не через 25, а через каждые 100 кгц,
то всё-таки в диапазоне от 1 до 10 м окажется
/макс— /мйн 3-10®— 3-10^ п >тлл л
—166~1Ь»—“------Йоло»----= 2 700 фиксированных волн.
Вторым достоинством УКВ следует считать малые га-
бариты и простоту применяемых в этом случае антенн, даже
если от этих антенн требуется направленное действие.
Третьим достоинством является сравнительно малая
подверженность приёма УКВ воздействию помех. Помехи от
посторонних передатчиков не являются угрожающими, во-
первых, потому, что имеется большой выбор фиксирован-
ных частот, а, во-вторых, и потому, что дальность действия
мешающих передатчиков на УКВ ограничена. Помехи, обу-
словленные разрядами атмосферного электричества, тоже
мало действенны на ультракоротких волнах.
Наконец, ограниченный радиус распространения УКВ
обеспечивает более высокую скрытность от радиоразведки
противника.
Все эти соображения позволяют говорить о целесообраз-
ности использования УКВ в войсковой практике. Они могут
применяться в низовых звеньях радиосвязи для расстояний
порядка 10 км и меньше. В этих случаях малые мощности
обеспечивают работу земным лучом, если только между кор-
респондентами нет преград в виде холма, лесного массива,
зданий с металлическими каркасами и т. п.
Ещё успешнее осуществляется связь на УКВ в том слу-
чае, когда радиостанции обоих корреспондентов или хотя
бы одного из них подняты значительно над землёй. При
подъёме радиостанции потери энергии в земле умень-
шаются, а необходимость в огибании препятствий отпадает.
Такого рода связями являются, например, связь между са-
молётами и воздухе и связь самолёта с землёй. Укажем в ка-
честве иллюстрации, что самолётная радиостанция на волне
7 м держит связь с аэродромом на расстоянии 40 км при вы-
соте полёта 100 м; та же радиостанция даёт связь на расстоя-
нии 300 км при высоте полёта 8 000 м.
В заключение необходимо подчеркнуть, что границы
между отдельными диапазонами являются, конечно, ус-
ловными. Нет резких переходов от свойств одного диапазона
к свойствам другого. И понятен, например, тот факт, что
в войсковой практике волны 11 —12 м именуются ультра-
короткими, а волны 50—100 м нередко называются корот-
кими.
'in»S •
Глава III
ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ
5. ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ
Электронная лампа, наряду с колебательным контуром,
является важнейшей деталью в современных передатчиках
и приёмниках. Кроме того, электронные лампы находят
себе широкое применение в дальней и высокочастотной
связи по проводам, в звуковещательных установках и в дру-
гих областях военной техники.
Изобретение электронной лампы относится к началу
нынешнего века, а её широкое применение в военной радио-
аппаратуре — к концу первой мировой войны. Электронная
лампа дала возможность осуществить радиосвязь незатухаю-
щими колебаниями и радиотелефонию; она позволила рас-
ширить диапазон частот и мощностей передатчиков и во
много тысяч раз повысить чувствительность приёмников.
Широкое применение электронных ламп явилось огромным
прогрессом радиотехники.
Электронная лампа является прибором, использующим
ноток электрических зарядов (электронов) в пустоте. Поток
свободных электронов, используемый в лампе, выделяется из
специального, предназначенного для этой цели метал-
лического электрода, который подвергается нагреванию
электрическим током. Выделение электрических заря-
дов нагретым металлом называется термоэлектрон-
ной эмиссией (испусканием электронов за счёт
теплоты).
В металле молекулы связаны между собою жёстко, как
и в любом твёрдом материале. Но между частицами металла
85
имеются мельчайшие зазоры («междуатомные коридоры»).
Металл, в отличие от диэлектрика, выделяет в эти между-
атомные коридоры частицы отрицательного электричества,
называемые электронами. Электроны совершают
внутри металла беспорядочные движения и называются «по-
лусвободными», так как не могут свободно выходить за пре-
делы металла.
Если к металлическому телу приложить напряжение от
какого-нибудь источника, то движение электронов полу-
чит определённое направление: от минуса к плюсу.
Именно движение электронов мы и называем электриче-
ским ГОКОМ.
Так, например, если за секунду через поперечное сече-
ние проводника проходит в одну сторону приблизительно
7 • I018 электронов, то сила тока оказывается равной од-
ному амперу. Отсюда мы можем заключить, что заряд каж-
дого электрона очень мал (1018 получится, если миллион
умножить на миллион и ещё раз на миллион!).
Запомним твёрдо., что в электрических схемах направле-
ние тока считают от плюса к минусу, т. е. на-
встречу движению электронов; это было
принято еще до того, как появились сведения об эле-
ктронах.
Если металл подвергается нагреванию, то скорости соб-
ственных (беспорядочных) движений электронов в нём воз-
растают и электроны получают возможность выхода (эмис-
сии) из металла. Таким образом, некоторая часть электро-
нов становится свободной, образуя в пространстве вокруг
металла электрический заряд отрицательного знака. Плот-
ность -пространственного заряда, т. е. число электронов в од-
ном кубическом сантиметре, зависит от температуры ме-
талла. При данной температуре устанавливается такая плот-
ность, которая прекратит дальнейшую эмиссию вследствие
того, что пространственный заряд будет отталкивать вновь
появляющиеся электроны (одноименные по знаку), препят-
ствуя их выходу.
Пространственный заряд образуется, например, вокруг
накалённой нити осветительной лампы (температура нити
при белом калении превышает 2000°). Но эмиссия в освети-
тельных лампах не используется. Для того чтобы наблюдать
эмиссию и найти ей практическое применение, необходимо
изготовить специальный пустотный прибор, именуемый
электронной лампой.
86
6. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ДИОД)
Принцип работы лампы и её устройство
Рис. 91.
Устройство
двухэлек-
тродной
лампы
Простейшим типом электронной лампы является диод-
лампа с двумя электродами (рис. 91). В её стеклянном (или
металлическом) эвакуированном 1 баллоне по-
мещены: катод — в виде проволочной нити,
имеющей от своих концов два вывода наружу,
и анод — в виде металлического цилиндра,
окружающего проволоку катода. На схемах
принято условное изображение электродов
лампы, показанное на рис. 92.
К двум выводам катода присоединена
(рис. 92) батарея накала Бв, нагревающая
нить до такой температуры, которая обеспечи-
вает эмиссию электронов из катода внутри
баллона. Между анодом и катодом включена
вторая батарея Ба, включённая плюсом своим
к аноду, а минусом — к одному из зажимов
катода. В соответствии с полярностью этой
батареи и получили своё название анод и катод.
В схеме на рис. 92 анод притягивает к себе
электроны, испускаемые катодом, и этими эле-
ктронами, летящими с катода на анод, замыкается анодная
цепь тока: от плюса анодной батареи к аноду, затем через
пространство между анодом и катодом на катод, а далее .—
к отрицательному зажиму анод-
/q ной батареи. Постоянный ток
в цепи анода мы считаем на-
правленным, как это принято в
электротехнике, от плюса анодной
батареи через пустоту и к минусу,
т. е. навстречу движению электро-
нов. Сила этого тока равна сумме
зарядов электронов, долетающих
до анода за секунду; она измеря-
ется прибором (миллиампермет-
ром), включённым в анодную цепь.
Если бы полярность анодной
батареи была изменена и цилиндр
оказался бы по отношению к нити
1 Эвакуировать баллон — значит удалить из него газ с помощью
специальных иасосов.
81
отрицательным, то электроны не притягивались бы к нему;
следовательно, обратного тока в цепи анода не может быть.
Это позволяет применить диод в качестве выпрямителя пере-
менного тока в схемах, с которыми мы встретимся ниже.
Остановимся кратко на устройстве баллона и цоколя
электронной лампы. Баллоны применяются стеклянные (рис.
93) и металлические (рис. 94). Металлический баллон обе-
спечивает прочность и экранировку электродов лампы от
внешних влияний. Но вследствие сложности производства
металлические лампы
Рис. 93. Лампа со сте-
клянным баллоном
имеют более ограниченный выпуск.
Все мощные лампы для передатчи-
ков и лампы прямого накала для
приемников имеют стеклянные бал-
лоны («колбы»). Для того чтобы обес-
печить экранировку электродов от
внешних электрических влияний,
Рис. 94. Лампа с металлическим
баллоном
стекло покрывается снаружи слоем распылённого металла
(золотистого или тёмнокирпичного цвета).
Электроды лампы имеют наружу выводы сквозь стекло
(в металлических лампах —сквозь стеклянные вставочки,
сваренные с металлом) и припаиваются к штырькам цоколя.
Штырьки через гнёзда ламповой панельки соединяют вклю-
чённую лампу с внешними элементами схемы. Наш стандарт-
ный цоколь, применяемый в маломощных стеклянных и
металлических лампах, имеет до восьми штырьков, хотя во
многих типах ламп фактическое число электродов меньше
восьми и часть штырьков не используется.
В качестве примера на рис. 95 показана «цоколёвка»
электродов двойного диода типа 6X6, внешний вид кото-
рого дан на рис. 94, а обычное изображение — на рис. 96.
Эта лампа представляет собой сочетание двух диодов в од-
ном баллоне, причём в ней имеются отдельные аноды и ка-
88
тоды, а нити подогрева1 соединены внутри лампы последова-
тельно. Нумерацию штырьков ведут при перевёрнутой лам-
пе и начинают от «ключа», т. е. от выступа на стержне
цоколя; «ключ» не допускает неправильной установки лампы
в панель. Штырёк № 1 соединён с металлическим бал-
лоном, а штырёк № б не исполь-
6X6 зуется в данной лампе и мо-
Рис 95. Цоколёвка
двойного диода
типа 6X6
Рис. 96. Схе-
ма двойного
диода
Рис. 97. Цоколь с
четырьмя штырь-
ками
В лампах старых серий был цоколь с несимметричным
расположением четырёх штырьков (рис. 97). В этих лампах
нить припаивалась к двум симметричным штырькам, а анод—
к удалённому.
Устройство и работа катода
Познакомимся подробнее с устройством и работой катода.
Мы описали простейший катод в виде нити, подобной нитям
осветительных ламп. Материалом для такой нити служит
металл вольфрам.
Заметное излучение электронов с поверхности воль-
фрама начинается при высокой температуре (около 2 200°
по Цельсию). Дальнейшее увеличение накала будет сильно
увеличивать эмиссию, но перегрев нити свыше нормы резко
сокращает срок её службы. При чрезмерном накале частицы
металла испаряются с поверхности нити; нить становится
тоньше и разрушается. Если же нить не перегревать, то срок
её службы составит 1 000 часов и более.
Вполне очевидно, что желательно иметь какое-то уст-
ройство для установки и проверки нормальной температуры
нити. Так как для измерений температуры простых способов
нет, то о температуре судят по напряжению
1 О возможности косвенного нагрева катода сказано ниже.
89
накала. С целью регулировки в цепь накала включают рео-
стат, а с целью контроля к зажимам нити присоединяют
вольтметр (рис. 98). Для каждого типа лампы завод указы-
вает нормальное напряжение накала. Так, например, лампы
стеклянной
диостанции
Рис. 98.
Цепь накала
с реостатом
и вольтмет-
ром
малогабаритной серии, применяемые на ра-
РБ, работают при напряжении накала 2 в.
Расход энергии в цепи накала является,
с точки зрения работы радиостанции, необхо-
димым, но бесполезным расходом: он нужен
только для того, чтобы катод давал эмиссию
электронов, тогда как полезные процессы
совершаются в анодной цепи за счёт расхода
энергии анодной батареи. Отсюда понятно стре-
мление повысить экономичность като-
да, т. е. получить от него нормальную
эмиссию при более низкой тем-
пературе. Если бы рабочая температура
оказалась ниже, то и расход мощности на на-
кал нити уменьшился бы; при данном напряже-
нии это позволило бы снизить ток накала и
продлить срок службы батарей, что очень
важно в боевых условиях.
Материал катода. Катод из чистого воль-
фрама не экономичен: на каждый ватт мощ-
ности, затраченной на накал, он даёт не более
6 ма тока эмиссии (анодного тока). 3 настоящее
время чистый вольфрам применяется только для
нитей мощных ламп в сравнительно крупных передатчиках,где
его применение оправдывается устойчивостью его эмиссии
и дополнительным сохранением в лампе высокого вакуума.
Стремясь сделать катод экономичным, в лампах малой
мощности его покрывают очень тонким (толщиной в один
атом) слоем металла, отличного от металла катода. Этот
слой, соприкасаясь с металлом катода, образует подобие
гальванического элемента, способствующего выходу элек-
тронов из металла. Это позволяет катоду нормально работать
при более низких температурах. Такие катоды называются
активированными. К числу их относится, например, к а р-
бидированный катод.
Он представляет собой вольфрамовую нить с одноатом-
ным слоем тория. Ввиду недостаточно устойчивой эмис-
сии вольфрама, непосредственно покрытого слоем тория
(потеря эмиссии при повышении температуры свыше
1700°), его прокаливают в атмосфере углеводородов, на-
ео
пример в парах нафталина или ацетилена, и добиваются
того, что на вольфрамовом сердечнике образуется в виде
оболочки карбид вольфрама. После карбидирования
катод активируют, подвергая длительному нагреву, в
результате которого на карбиде вольфрама располагает-
ся активный слой атомов тория. Карбидированный катод
работает при температуре до 2000° и даёт эмиссию до
70 ма на ватт накала. Лампы с карбидированным като-
дом в своём обозначении содержат букву К (например
ГК-20).
Кроме карбидированных катодов, в наших лампах
войсковых типов широко применяются бариевые
и оксидные катоды.
Бариевый катод изготовляется следующим образом.
Вольфрамовая нить, покрытая окисью меди, монтируется
в лампе; к аноду во время его сборки прикрепляется
таблетка термита, содержащего барий. Когда лампа собрана,
эвакуирована и запаяна, её помещают в переменное магнит-
ное поле высокой частоты; анод нагревается вихревыми
токами и термит вспыхивает, распыляясь и покрывая нить
слоем бария. Бариевый катод работает при очень низких
температурах (ниже красного каления) и даёт эмиссию до
120 ма на ватт накала. Но следует помнить, что активный
слой бария может легко испариться даже при небольшом
перекале: нить лампы останется целой, а эмиссия
будет потеряна. Среди наших ламп бариевым
катодом обладают, например, лампы типа УБ-240, СБ-241,
СБ-242 и 2К2М.
В оксидных катодах нить изготовляется из никеля,
и на её поверхность еще до монтажа наносится слой окислов
(оксидов), содержащих барий. Барий выделяется из окси-
дов при первом включении накала и анодного напряжения.
Оксидные катоды работают при тёмнокрасном накале и дают
эмиссию до 100 ма на один ватт. Будучи немного менее эко-
номичными по сравнению с бариевыми, оксидные катоды от-
личаются большей устойчивостью и-большим сроком службы.
Оксидные катоды имеются, например, в лампах типа СО-241,
СО-242, СО-243.
Подогревные катоды. Несколько особое место занимают
катоды подогревного типа (с косвенным накалом).
В них катод отделён от нити накала и подогревается через
слой диэлектрика. Конечно, это снижает экономичность
накала, но зато катод получается сравнительно массивным,
хорошо сохраняет температуру при колеблющемся напряже-
91
нии накала и имеет большую поверхность, обеспечивая зна-
чительную общую эмиссию.
Нить
Рис, 99.
Кон-
струкция
подогрев-
ного ка-
тода
Примером конструкции подогревного катода
может служить система, изображённая на рис. 99.
Здесь свитая вольфрамовая проволока, покрытая
изолирующим слоем магнезии, проходит сквозь
никелевый цилиндрик. Питаясь током подогрева,
проволока, в свою очередь, нагревает стенки ци-
линдра. Оксидный слой, нанесённый на внешней
поверхности никеля, испускает электроны.
После включения тока подогрева некоторое
время (около одной минуты) требуется на нагрев
системы. Лампы с подогревными катодами имеют,
кроме двух выводов концов нити, отдельный
вывод катода (от никеля), к которому и присоеди-
няется минус анодной батареи (рис. 100).
Подогревные катоды были первоначально
предназначены для ламп, применяемых в при-
ёмниках, которые питаются от сети переменного
тока, а не от батарей. Когда нить нагревается переменным
током, её температура может колебаться с изменениями силы
тока, что для работы радиоаппаратов нежелательно. Мас-
сивная система подогревного катода сохраняет ровную
среднюю температуру, обладая «теп-
ловой инерцией». Естественно, что
при питании от сети вопрос экономич-
ности накала не играет большой роли.
Лампы подогревного типа нашли
себе применение и в войсковой ра-
диоаппаратуре. Они выгодны для
танковых и самолётных приёмников,
где имеются сравнительно мощные
источники энергии и где важно обес-
печить работу в условиях тряски1.
Подогревными катодами обла-
дают, например, лампы металличе-
ской серии (6X6, 6К7, бФб и др.). Нить подогрева в
них требует напряжения 6,3 в; сила тока накала также значи-
тельно больше, чем в экономичных лампах. Трофейные лам-
пы подогревного типа требуют напряжения накала 12 в.
Рис, 100. Диод с косвен-
ным накалом
1 Но зато лампы с подогревным катодом не допускают выключе-
ния накала приёмника при переходе на’ передачу, так как при об-
ратном переходе на приём потребовалось бы время на нагрев като-
дов, и ответ корреспондента мог бы быть пропущен.
92
Способы включения нитей накала. Если в передатчике или
в приёмнике имеется несколько ламп, требующих одинако-
вого напряжения накала, то их нити соединяются параллель-
но между собой и питаются от общей батареи через общий рео-
стат (рнс. 1.01). Но иногда может случиться, что напряжение
Рис. 101. Параллельное соединение нитей накала
источника вдвое (и больше) превосходит величину, потреб-
ную для нитей накала. Конечно, включение реостата, гася-
щего половину или большую часть напряжения, было, бы
крайне невыгодным. В таком случае возникает вопрос о по-
следовательном или смешанном включении нитей. При по-
догревных типах ламп это
оказывается простой зада-
чей, так как катоды не
соединены с нитями и мо-
гут быть все вместе под-
ключены к минусу общей
анодной батареи (рис. 102).
Такой способ питания на-
кала практикуется, на-
пример, в танковой и само-
лётной радиоаппаратуре,
где источником питания
накала является бортовая
13 или 26 в.
Рис. 102. Соединение нитей и като-
дов в лампах косвенного накала
сеть с напряжением порядка
Последовательное включение нитей ламп прямого накала
оказывается несколько сложнее и применяется только в'спе-
циальных случаях.
Задача 1. В приёмнике соединены в параллель нити семи ламп
2К2М, требующие для своего питания 2 а и по 60 ма. Аккумулятор
даёт напряжение 2,2 в. Подсчитать сопротивление необходимого
реостата накала.
93
Задача 2. В приёмнике соединены в параллель нити ламп двух-
вольтовой серии. Типы ламп, число их в схеме и потребляемый
каждой лампой ток показаны в таблице:
Тип лампы Ток накала ма Число ламп
СО-241 120 3
СБ-242 160 1
СО-243 240 1
УБ-240 120 1
Вычислить сопротивление реостата, необходимого при питании
цепи накала от источника с напряжением 2,5 в.
Задача 3. Сопоставить сопротивления нитей и мощности, по-
требляемые на накал, в лампах 2К2М (см. задачу 1) и 6К7, если
известно, что подогревная нить металлической лампы 6К7 при на-
пряжении накала 6,3 в питается током силой 0,3 а.
Физические процессы в цепи анода двухэлектродной лампы.
Характеристики лампы
Перейдем к изучению физических процессов в цепи анода
двухэлектродной лампы. Включение анодной батареи де-
лает анод положительным по отношению к катоду. Элект-
роны, вышедшие из катода и образовавшие вокруг него
в пустоте пространственный заряд, начинают притягиваться
анодом, создавая ток в анодной цепи. Время для перелёта
электрона от катода до анода очень мало, так как скорость
движения электрона в пустоте исчисляется тысячами кило-
метров в секунду. На место улетевших электронов нагретый
катод выделяет новые, и таким образом в цепи анода уста-
навливается постоянный ток. Сила этого тока, как мы уже
знаем, определяется количеством электронов, перелетаю-
щих с катода на анод за секунду; направлен же ток навстречу
движению электронов.
Количество электронов, попадающих за секунду на анод,
обычно бывает меньше того их количества, которое спосо-
бен выделить за секунду катод. Причиной этого оказывается
тормозящее действие пространственного заряда. При невы-
соких анодных напряжениях сквозь это «электронное об-
лачко» прорываются лишь те электроны, которые с достаточ-
ной скоростью вылетели с поверхности катода. По мере по-
вышения анодного напряжения всё больше и больше элек-
тронов притягивается из пространственного заряда к аноду.
Пределом возрастания анодного тока при повышении на-
94
пряжения на аноде будет так называемый ток насы-
щен и я; в этом случае все электроны, высылаемые поверх-
ностью катода, попадают на анод. Очевидно, что сила тока
насыщения равна полной эмиссии катода и определяется
температурой катода.
Эти свойства диода можно проверить в схеме, изобра-
жённой на. рис. ЮЗ. Установим в этой схеме определённый
накал (напряжение накала будем обозначать Uf). Затем
будем постепенно менять анодное напряжение Ua, наблюдая
силу анодного тока /а. Для регулировки анодного напряже-
ния на зажим батареи Ба
включён делитель напряже-
ния (потенциометр).
В цепь анода напряжение
снимается с нижнего участка
потенциометра, параллельно
которому включён вольтметр,
регистрирующий величину
Ua. Миллиамперметр для от-
счёта силы анодного тока 7а
включён последовательно в
цепь анодного тока. Минус
анодного напряжения при-
соединён к минусу накала
Рис. 103. Схема исследования
диода
(«общая точка» схемы).
Пусть движок потенциометра перемещается нами снизу
вверх, т. е. анодное напряжение возрастает от нуля до пол-
ного напряжения батареи. Мы заметим появление анодного
тока при малых напряжениях; однако ток будет сначала на-
растать медленно, так как скоростями, достаточными для
того, чтобы преодолеть тормозящее действие пространствен-
ного заряда, обладают немногие электроны.
Далее обнаружится сравнительно резкий рост анодного
тока, ибо всё большая и большая часть пространственного
заряда сможет долетать до анода. Затем мы заметим что
прирост тока замедлится и даже остановится вовсе; это оз-
начает, что «резервные» электроны из пространственного
заряда исчерпаны и установился ток насыщения (7S).
Если теперь мы увеличим напряжение накала и повто-
рим изменение анодного напряжения от нуля, то заметим,
что ток насыщения будет достигнут при большем значении Ua
и сам окажется больше, чем в предыдущем случае.
Откладывая по горизонтальной оси величины Ua, а по
вертикали — Соответствующие им значения /а, мы начер-
95
Рис. 104. Характеристика
цов разрушится.
тим характеристику дио-
да. На рис. 104 показаны две
характеристики, снятые при двух
значениях напряжения накала.
Здесь Г8 соответствует малому на-
калу, a I"s —большому.
Следует оговориться, что в лам-
пах с активированными катодами
прямого накала попытка достиг-
нуть тока насыщения в схеме на
рис. 103 может оказаться неудач-
ной и привести к разрушению
нити: возрастающий ток анода,
проходя в одной половине нити
диода попутно с током накала, нагреет
нить добавочно, повысит её эмис-
сию и получит возможность своего собственного дальнейшего
роста; нить будет нагреваться ещё сильнее и в конце кон-
Параметры двухэлектродной лампы
Характеристики, снятые описанным выше способом, поз-
воляют сравнивать между собой разные типы и экземпляры
диодов. Для числовой оценки свойств диода служит кру-
тизна характеристики на её поднимающемся вверх пря-
молинейном участке. Крутизной называется отношение
прироста анодного тока к вызвавшему его приросту анод-
ного напряжения.
Крутизна обозначается буквой S:
S-=~.
ДСУа
Физически крутизна показывает, на
сколько миллиампер увеличится ток
анода, если анодное напряжение уве-
личить на I в. Измеряется крутизна числом миллиам-
пер на вольт Большая крутизна является достоин-
ством лампы.
В каком бы месте прямолинейного участка характери-
стики мы ни стали определять крутизну, её значение полу-
чится одинаковым для данной лампы. Поэтому к р у т и з-
S6
на является параметром лампы, т. е. по-
стоянной величиной, оценивающей свойства.
Для практического определения крутизны берутся на
характеристике (в прямолинейной части) два значения тока
при разных Ua (рис. 105). Построение даёт «характеристиче-
ский треугольник» с катетами Ыа=1”— /а' и ^ил—и"а—U'а.
Это и будут приросты тока и на-
пряжения. Найдя их значения .°
(в миллиамперах и в вольтах),
мы сможем определить численно
крутизну.
Величина, обратная крутизне,
называется внутренним сопротив-
лением диода переменному току и
обозначается
Рис. 105. Определение па-
раметров диода
Внутреннее сопротивление мо-
жет также быть названо парамет-
ром лампы. Измеряется внутрен-
нее сопротивление в омах (т. е.
в вольтах на ампер). Величина
характеризует сопротивление диода именно переменному
току, точнее, —изменениям тока, ибо начальная точка
отсчёта —величина тока Га вовсе не входит в определение /?,,
Пример. При повышении анодного напряжения на 6 в анодный
ток возрос на 1,5 ма. Определим крутизну и внутреннее сопротивле-
ние диода
S = =0,25 ма/о;
о
6-10®
/?г-= —y-g-=4000 ел.
Преимущество диода, имеющего большую крутизну и,
соответственно, малое внутреннее сопротивление, состоит
в том, что такая лампа позволяет получить требуемый анод-
ный ток при меньшем напряжении на аноде. Это сопряжено
с меньшей затратой мощности на нагрев
анод а. Потеря мощности обусловлена тем, что электроны,
попадая на анод, отдают ему при ударах свою кинетическую
шергию, вследствие чего анод совершенно бесполезно нагре-
вается. Если в анодной цепи нет никакого сопротивления,
кроме самой лампы (анодная цепь «замкнута накоротко»),
7 Радиотехника
97
то на нагрев анода расходуется вся мощность, отдаваемая
анодной батареей,
Ра = Ьа-/а
Нагрев анода может быть сильным (красное и даже бе-
лое каление), что недопустимо, так как при этом из металла
анода могут выделяться внутрь баллона газы, положитель-
ные ионы которых будут бомбардировать катод и смогут его
.разрушить. Появление газа в лампе обычно сопровождается
голубым свечением её внутренности. В мощных лампах, где
анодные напряжения велики, размеры анода также должны
быть большими, чтобы на каждый квадратный сантиметр его
не падало слишком много электронов. Нити же в них ста-
вятся чисто вольфрамовые, так как они более прочны.
Применение диодов в качестве выпрямителей
переменного тока
Диоды находят себе практическое применение в качестве
выпрямителей переменного
Рис. 106. Схема однотактного
выпрямителя
а. Выпрямители нужны,
например, для того, чтобы
получить постоянное на-
пряжение, питающее ра-
диоустановку, если первич-
ным источником энергии
служит сеть переменного
тока. Могут выпрямители
применяться и для зарядки
аккумуляторов при таком
же первичном источнике.
Диоды, предназначае-
мые для выпрямителей в
цепях питания, называются кенотронами (кено-
трон — пустотный прибор). Следует заметить, что в той же
роли применяются и другие виды- выпрямителей (газовые,
твёрдые).
Простейшей схемой кенотронного выпрямителя яв-
ляется однополупериодная (или однотактная) схема, пока-
занная на рис. 106. Накал катода кенотрона производится
переменным током через понижающую обмотку трансфор-
матора. Повышающая обмотка того же трансформатора вклю-
чена в анодную цепь. Кроме того, в анодную цепь включён
полезный потребитель, т. е. та цепь, которую требуется пи-
тать выпрямленным током. Какой бы ни была цепь потре-
98
бителя, она всегда будет для выпрямленного тока являться
некоторым омическим сопротивлением R, которое и показано
на рис. 106. Параллельно зажимам сопротивления R вклю-
чена ёмкость С, предназначенная для сглаживания выпрям-
ленного тока.
Работа выпрямителя представлена на рис. 107. Во время
положительного полупериода напряжения на аноде в цепи
анода (через лампу) проходит ток в виде импульса («броска»).
При отрицательном же напряжении на анодеток, естественно,
отсутствует. Каждый им-
пульс заряжает ёмкость С,
а она непрерывно
разряжается через сопро-
тивление /?, поддерживая
в этом сопротивлении силу
тока почти постоянной.
Заметим, что выпрямлен-
ный ток, питающий на-
грузку R, выделяет на ней
напряжение
и0=/0/?,
причём это напряжение по
отношению к аноду оказы-
Рис. 107. Работа однотактного
выпрямителя
вается отрицатель-
н ы м. Именно поэтому
импульс тока сквозь лампу
длится меньше, чем полупериода: ток может проходить
лишь за то время, пока положительное напряжение от
трансформатора превышает величину С’о. Зато в те-
чение отрицательного полупериода напряжение от трансфор-
матора слагается с напряжением на нагрузке. Это застав-
ляет конструировать кенотрон так, чтобы высокое напряже-
ние не смогло пробить искрой промежуток между нитью и
анодом.
Более совершенной схемой выпрямителя является двух-
тактная (двухполупериодная) схема (рис. 108). Здесь два
кенотрона работают поочерёдно на общую нагрузку R.
В расчете на такую схему оба кенотрона могут быть поме-
щены в один баллон (двойной диод). Одна из возможных кон-
струкций анодов и нити такого кенотрона изображена на
рис. 109.
Преимущество двухполупериодной схемы состоит в том,
что импульсы тока в ней следуют друг за другом вдвое чаще,
7*
99
чем в однотактной. Это облегчает задачу сглаживания тока
и повышает полезную мощность. Для более совершенного
Рис. 108. Схема двухтактного выпрямителя
сглаживания вместо одного конденсатора в цепь включён
фильтр, состоящий из последовательной индуктивности и
двух параллельных конденсаторов.
кА гД Индуктивность, как известно, препят-
• Г—!Я----------1 ствУет нарастанию и убыванию тока,
а. у-Р у-У аг Чем больше значения L и С, тем совер-
J '—' \ шеннее сглаживание тока.
Н Заметим, что в выпрямителях поло-
Рис. 109. Устройство жительным зажимом для полезной на-
двойного кенотрона грузки является зажим, идущий от
цепи катодов, как это следует из то-
копрохождения через диод. Заметим также, что часть мощ-
ности, доставляемой повышающей обмоткой трансформатора,
расходуется бесполезно на нагрев анодов при их бомбарди-
ровке электронами.
7. ТРЕХЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА (ТРИОД)
Роль третьего электрода в лампе
Если лампа предназначается для усиления или для гене-
рации колебаний, то она должна обладать по меньшей мере
тремя электродами, т. е., кроме катода и анода, иметь тре-
тий электрод — сетку; лампа с тремя электродами
называется триодом. Задачей сетки является управле-
ние силой анодного тока.
Сетка помещается между анодом и катодом и делается
чаще всего в виде спирали из тугоплавкой проволоки, кото-
юо
рая своими неплотно намотанными витками окружает катод
и имеет один собственный вывод из лампы. На рис. 110 пред-
Рис. 110. Конструкции триодов
ставлены: цилиндрическая конструкция электродов с гори-
зонтальным расположением их и плоская конструкция с
вертикальным расположением.
Через промежутки между витками
сетки электроны могут долететь от нити
к аноду; но скорость их движения и
количество их, достигающее анода за
единицу времени, будут теперь зави-
сеть от величины и знака н а п р я-
жения, включённого меж-
ду сеткой и катодом.
Если сетка по отношению к катоду
заряжена отрицательно, то она будет
отталкивать электроны обратно к ка-
тоду и тем уменьшать анодный ток.
При положительном же сеточном на-
пряжении скорость электронов увели-
чится и анодный ток возрастет. Короче
говоря, отрицательная сет-
ка тормозит полёт элект-
ронов, а положительная
помогает им достигать
анода.
Схематически триод представлен
на рис. 111. Здесь же показана цо-
Рис. 111. Схема и ти-
пы цоколёвки триола
101
колёвка триода старого образца и размещение штырьков
на современном цоколе триода (УБ-240). В дальнейшем сетку
и относящиеся к ней величины мы будем обозначать буквой #
(произносимой, по-французски, как «жэ»).
Характеристики трёхэлектродной лампы
Итак, анодный ток по своей силе зависит от напряже-
ний как на аноде, так и на сетке (если считать, что напряже-
ние накала установлено нормальным для данной лампы и
не изменяется). Для выяснения этих зависимостей может
быть собрана схема, представленная на рис. 112. В цепи
Рис. 112. Схема исследования триода
накала и в анодной цепи здесь имеются те же регуляторы и
измерительные приборы, что и в схеме рис. 103. В цепи
сетки имеется прибор для измерения силы сеточного тока;
это — миллиамперметр (или микроамперметр) постоянного
тока, полярность которого соответствует стрелке при 1
Напряжение на сетку снимается с участка потенцио-
метра, подключённого к левой батарее, и измеряется своим
вольтметром. Нам интересно исследовать влияние как по-
ложительного, так и отрицательного сеточного напряжения.
Поэтому зажимы сетка—нить подведены к переключателю
полярности (точки 3—3), Если Точки 3—3 соединяются с точ-
ками 7—7, то на сетку подаётся положительное напряжение,
если же они соединены с точками 2—2, то напряжение ока-
зывается отрицательным.
Установим нормальное напряжение накала Uf и постоян-
ное анодное напряжение Ua, а напряжение на сетке будем
изменять от отрицательных его значений через нуль и далее
в положительной области. Будем записывать значения силы
тока в анодной и сеточной цепях.
102
Мы увидим следующую картину. При значительном от-
рицательном напряжении на сетке токи /а и / отсутствуют,
ибо электроны отталкиваются назад к катоду. Снижая по-
степенно отрицательное суточное напряжение, мы заметим
появление тока в цепи анода, который прирастает сначала
медленно, а далее —быстро. Это свидетельствует о способ-
ности положительного анода преодолеть действие отрицатель-
ной сетки, если анодное
напряжение значитель-
но больше сеточного.
Дойдя до нулевого
напряжения на сетке и
изменив полярность, бу-
дем повышать сеточное
напряжение в положи-
тельной области. Мы за-
метим дальнейший рост — о + и<)
анодного тока; вместе с рИСе „3. Характеристики анодного и
тем обнаружится появ- сеточного токов
ление тока в цепи
сетки, ибо часть электронов будет перехватываться поло-
жительно заряженной сеткой и двигаться через сеточную
батарею к катоду (к общей точке схемы). Конечно, сеточный
ток, подобно току анода, не может итти в обратном направ-
лении, так как холодная сетка электронов в пустоту не
излучает. Можно предвидеть, что промежуток сетка — ка-
тод обладает выпрямляющим действием. Если сеточное на-
пряжение повышать далее в положительную область, то бу-
дет достигнут ток насыщения, т. е. используется вся эмиссия
катода. Это остановит рост анодного тока.
Все описанные зависимости изображены на рис. НЗв
виде характеристик анодного и сеточ-
ного токов по.сеточному напряжению
при постоянном напряжении на аноде. Сеточный ток в поло-
жительной области составляет обычно малую долю от анод-
ного тока. Лишь при подаче на сетку очень больших
положительных напряжений ток эмиссии будет перерас-
пределяться, заметно уменьшаясь в анодной цепи и
возрастая в цепи сетки (пунктиры).
Параметры трёхэлектродной лампы
На характеристике анодного тока нас будет особенно
интересовать крутой прямолинейный участок. Построив
иа нём характеристический треугольник, катетами которого
юз
будут служить Д/а и Д(7g, мы сможем определить параметр
триода, называемый крутизной
Крутизна показывает, на сколько
миллиампер увеличится анодный ток
при возрастании сеточного напряже-
ния на один вольт.
Большая крутизна является достоинством лампы; она
свидетельствует о возможности успешно управлять анодным
током путём воздействия на сетку переменным напряжением.
Рис. 114. Характеристики, снятые
при разных анодных напряжениях
Конечно, можно найти
значения крутизны и на
сгибах характеристики
(нижнем и верхнем); на
сгибах крутизна будет
меньше.
Теперь посмотрим, как
отражается на работе лам-
пы изменение анодного
напряжения. После сня-
тия характеристик, нане-
сённых на рис. ИЗ, увели-
чим анодное напряжение
и вновь проделаем снятие
характеристик анодного и
сеточного токов. Понятно, что при повышенном анодном на-
пряжении анод будет притягивать к себе электроны сильнее,
успешнее преодолевая отталкивающее действие на них отри-
цательной. сетки. Следовательно, характеристика анодного
тока начнётся левее, при более отрицательном сеточном
напряжении, а все дальнейшие значения анодного тока
будут выше прежних значений при равных сеточных на-
пряжениях.
Ток насыщения окажется достигнутым раньше, но его
величина будет приблизительно прежней. Характеристика
тока сетки в своём начальном участке пойдёт более полого
(ниже прежней), ибо электроны будут быстрее пролетать
сквозь сетку и попадут на неё в меньшем числе.
Прежние и новые характеристики изображены на об-
щем чертеже (рис. 114). Изменения, которые произошли
с характеристикой анодного тока, можно кратко выразить
так: в результате увеличения анодного напряжения ха рак-
104
теристика триода, сохраняя свою форму, перемещается
влево. Следовательно, характеристики, помеченные циф-
рой 7, сняты при более низком анодном напряжении, а поме-
ченные цифрой 2 —при более высоком. Две или большее
число характеристик, снятых при разных значениях Ua,
называют «семейством» характеристик.
Если для диода крутизна анодного тока по анодному на-
пряжению являлась единственным независимым парамет-
ром (внутреннее сопротивление —лишь иной способ вы-
ражения той же величины), то для триода крутизна анодного
тока по сеточному напряжению не может явиться единствен-
ным параметром, так как в ней не отражено влияние анод-
ного напряжения на силу анодного
тока.
Для того чтобы показать, как
изменится анодный ток при изме-
нении напряжения на аноде (в
пределах прямолинейных участков
характеристик), вводится второй
независимый параметр триода —
его внутреннее сопротивление пе-
ременному току (в омах)
Рис. 115. Определение па-
раметров триода
Прирост анодного тока при вычислении должен быть
взят только за счёт прироста анодного напряжения; напряже-
ние на сетке меняться при этом не должно. Следовательно,
для графического определения внутреннего сопротивления
необходимо иметь семейство, состоящее по меньшей мере из
двух характеристик.
На рис. 115 показан способ определения R{. При пере-
ходе с нижней характеристики на верхнюю прирост анодного
напряжения составит
MJa = U" — и'
а а*
Беря прирост тока между прямолинейными участками
характеристик (Д7а), имеем возможность определить /?1.
Во многих случаях применения ламп важно бывает со-
поставить между собой влияния изменений и Ug на силу
анодного тока. Мы можем сказать заранее, что вольт, до-
бавленный на" сетку, даст больший результат, нежели вольт,
добавленный на анод. Почему? Потому, что сетка рас-
положена к катоду ближе, чем анод,
105
и электрическое поле, созданное одним вольтом между сет-
кой и катодом, окажется сильнее, чем поле, создаваемое
одним вольтом между анодом и катодом. Именно это свой-
ство позволяет лампе работать в качестве усилителя на-
пряжения.
Число, показывающее, во сколько раз сеточный вольт
действует сильнее, чем анодный вольт, называется коэфициен-
том усиления лампы и обозначается буквой д (греческое «ми»).
Для определения коэфициента усиления из семейства
характеристик (ем. рис. 115) мы поступим следующим об-
разом. Предположим, что выбрана точка а на нижней ха-
рактеристике, т. е. при анодном напряжении U'a. Переходя
к напряжению U"a, мы попадём в точку Ь. Теперь уничтожим
прирост тока изменением напряжения на сетку в отрица-
тельную сторону на &Ug. ,Мы возвратимся к прежней вели-
чине тока, дойдя до точки с. Тогда, имея —и'я,
сможем вычислить коэфициент усиления лампы
Wa
Отсюда видно также, что при большом д характеристики
в семействе лежат ближе друг к другу, чем при малом д.
Коэфициент усиления зависит не только от соотноше-
ния расстояний между электродами, но и от их конструкции.
В первую очередь здесь влияет : устота сетки. Чем меньше
шаг витков её, тем больше д.
Являясь очень удобным параметром для оценки усили-
тельных свойств лампы, коэфициент усиления не может счи-
таться независимым от первых двух параметров. Легко по-
казать что если для лампы известны S u.Rit то тем самым
задано д. Действительно, составим произведение двух пер-
вых параметров; получим следующий результат:
с D Д/а Wa Wa
J • 1\ ; =- • - =---- = Д.
‘ Wg Wg *
Итак, произведение крутизны на внут-
реннее сопротивление равно коэфици-
енту усиления данной лампы:
s./г^д.
Иногда вместо д применяют другой параметр — прони-
цаемость:
D = ~
н
106
Большой коэфициент усиления получается при густой
сетке; но чем гуще сетка, тем меньшая часть силовых ли-
ний от анода проникает к катоду и, следовательно,
тем меньше проницаемость. Если вместо коэфициента уси-
ления берётся проницаемость в качестве третьего параметра,
то взаимная зависимость всех трёх величин получит вид:
S-RrD= 1.
«Характеристический треугольник» abc на рис 115 поз-
воляет найти значение любого параметра лампы.
Задача 1. Характеристики, изображенные на рис. 115, сняты при
анодных напряжениях С'а = 60 в и и"я = 80 а. Прирост тока А/а == 2 ма,
прирос сеточного напряжения А(7_ = 2 в. Найти значения парамет-
ров S, Kf, ц и D.
Задача 2. Одна лампа имеет коэфициент усиления |» = 12, а дру-
гая имеет р = 36. Семейства характеристик для обеих ламп снимались
при анодных напряжениях Ua = 50 в; = 75 в. Определить рас-
стояния ас между прямолинейными участками характеристик для
первой и второй ламп (в вол тах сеточного напряжения).
Задача 3. Заполнить в таблице недостающие цифры:
Тип лампы 5’|лш/в| и D
УБ-240) СО-243/ стекл- 6Ф5 1 6С5 > металлич. 1,5 2,1 1,5 2,2 66000 10000 22 32
Значения параметров играют решающую роль при выборе
типа лампы для той или иной задачи в радиоаппаратуре.
Нельзя заменить в схеме один тип лампы на другой без учета
параметров. Больше того: важно; чтобы разные экземпляры
одного типа лампы имели достаточное совпадение парамет-
ров, т. е. чтобы «разброс» параметров был невелик; это —
одна из важнейших задач производства ламп. Наконец, сле-
дует учитывать и возможные изменения параметров при на-
рушении режима питания лампы. Предположим, например,
что анодная батарея разрядилась и даёт уменьшенное на-
пряжение: тогда характеристика лампы перемещается вправо,
и точка, находившаяся на прямолинейном участке, может
оказаться на нижнем сгибе, где крутизна будет меньше нор-
мальной, а внутреннее сопротивление —больше нормаль-
ного. Это также приведёт к нарушению нормальной работы
радиоаппаратуры.
107
Рис. 116. Лампа
типа 6Ф5 с верх-
ним выводом сетки
Рис. 117. Генера-
торная лампа с
верхним выводом
анода
Применение триодов
Трехэлектродные лампы в настоящее
время не являются основным типом элек-
тронных ламп; однако триоды еще на-
ходят себе применение как в передатчи-
ках, так и в приёмниках.
В приёмниках триоды используются
для усиления по звуковой частоте. Это —
небольшие по размерам лампы, требую-
щие анодных напряжений от 60 до 240 в.
Обычно все их электроды выводятся
к штырькам цоколя; иногда сетка имеет
вывод в верхней части баллона, в виде
стерженька, к которому при установке
лампы на место присоединяется гибкий
проводник (например лампа 6Ф5 на
рис. 116).
Триоды, применяемые в передатчи
ках (генераторные) и в мощных усилите-
лях по низкой частоте, в своих разме-
рах и конструкции определяются той
мощностью, которую желательно получить
от лампы. Так, например, в качестве
генераторных ламп, выделяющих мощ-
ность меньше одного ватта, используются
те же самые типы ламп, что и в приём-
никах. При мощностях до 150ет лампы
имеют увеличенные размеры, но катоды
могут быть еще активированными. При
больших мощностях катоды делаются из
чистого вольфрама.
Аноды генераторных ламп имеют ци-
линдрическую форму и вертикальное рас-
положение; их размеры пропорциональ-
ны той мощности, которая должна быть на
них рассеяна. Для лучшего охлаждения
аноды имеют рёбра и покрываются чёрным
слоем. Вывод анода, находящегося под
высоким напряжением (сотни И тысячи
вольт), делается в верхней части бал
лона (рис. 117). Иногда генераторные
лампы выполняются без цоколя — с гиб-
кими выводами от электродов (рис. 118).
108
В лампах, рассеивающих на аноде свыше 3 кет, приме-
няется водяное охлаждение.
Генераторные триоды характеризуются большим коэфи-
циентом усиления и «правым» расположением характе-
ристик. Триоды для мощного усиления
по низкой частоте (модуляторные) имеют
меньшее значение р и «левое» располо-
жение характеристик.
II
Рис. 118. Генера-
торная лампа без
цоколя
первым требова-
8. ПЯТИЭЛЕКТРОДНАЯ ЛАМПА
(ПЕНТОД)
Требования к лампам, работающим в ка-
честве усилителей по высокой частоте
В главе 1 мы кратко рассмотрели наз-
начение каскадов, из которых состоит схе-
ма радиостанции. Обычно большинство
ламп радиостанции выполняет роль уси-
лителей напряжения или мощности высо-
кой частоты. Следовательно, нужно ожи-
дать, что из всех возможных типов ламп
наиболее широкое применение выпадает
на долю ламп того типа, который окажется
удобным для работы в каскадах усиле-
ния напряжения высокой частоты.
Каковы же эти требования? Конечно,
нием, выставляемым не только при усилении напряжения
высокой частоты,- является требование о возможно
большем значении крутизны. Но крутизна
для ламп малой мощности редко выходитза пределы 1-5-2 ма(в.
Для увеличения крутизны нужно сетку приближать к ка-
тоду, что встречает конструктивные трудности, особенно в
лампах с тонкими нитями прямого накала.
Второе требование, характерное для усилителей высо- •
кой частоты, это — требование большого коэфи-
циента усиления. Желательны значения р. около
тысячи. Таких значений достигнуть легко, делая сетку очень
густой.
Но, выполняя триод с очень густой сеткой, мы не учтём
третьего важного требования — о работе лампы
без сеточных, токов. Напряжение на свою сетку
усилитель получает ©^предыдущего каскада (или же от ан-
тенны). Для управления анодным током нужно только пере-
109
менное напряжение на сетке; ток же в цепи сетки будет
совершенно напрасной нагрузкой для предыдущего каскада.
Ток в цепи сетки создаётся электронами, попадающими
на сетку при положительном напряжении на ней. Чтобы
этого избежать, нужно, кроме переменного управляющего
напряжения, подать на сетку ещё постоянное отрицательное
напряжение, которое смещает рабочую точку
влево—в область отсутствия токов сетки.
На рис. 119 1 показано включение
на рис. 120—работа лампы в
левой (отрицательной) области.
смещающей батареи, а
Сигнал
Цепи предыдущего с ие Е
каскада У
Рис. 120. Работа лампы в
«левой» области характери-
стики
Рис. 119. Включение отрицатель-
ного смещения на сетку
При отсутствии сигнала рабочая точка находится в пунк-
те а. Под действием сигнала она будет перемещаться
по характеристике; анодный ток будет нарастать до пункта
Ь, а затем уменьшаться до пункта с. Если мы желаем полу-
чить широкие изменения анодного тока, то должны иметь
значительную длину прямолинейного участка характе-
ристики в левой области.
От чего же зависит расположение характеристики?
Рассмотрим точку d, в которой характеристика начи-
* нается. Здесь анодный ток сведён к нулю, а следовательно,
действие положительного анодного напряжения, притяги-
вающего электроны, уравновешивается действием отрица-
тельного напряжения на сетке, отталкивающего электроны.
Помня, что один сеточный вольт равноценен р вольтам на
1 В схеме на рис. 119, как и в дальнейшем, мы не показываем
батареи накала, подразумевая, что катод нагревается или прямым,
или косвенным путём.
НО
Рис. 121. Ёмкости между электро-
дами лампы
аноде, мы для точки d напишем условие взаимной компен-
сации напряжений - у
—•
Значит, чем больше коэфициент усиления pi, тем меньше
напряжение Ugo, соответствующее началу характеристики.
Иначе говоря, лампа с б_о льшим значением р
имеет правое расположение характери-
стики, невыгодное для усилителей. Конечно, характери-
стику можно переместить влево, повышая напряжение на
аноде ил, но брать большую
анодную батарею в полевьх
условиях крайне нежелатель-
но. Вот почему триод с гус-
той сеткой не может нас
удовлетворить, несмотря на
большое значение р.
Есть и вторая возмож-
ность для появления пере-
менного тока в цепи сетки,
не связанная с оседанием
электронов. Это — наличие
ёмкостей между электрода-
ми лампы. Мы еще не
упоминали об этих ёмкостях, но они имеются всег-
да, ибо электроды один по отношению к другому
представляют как бы пластины конденсатора, раз-
делённые пустотой. На рис. 121 мы видим эти ёмкости:
Qk — ёмкость сетка — катод; Сак —ёмкость анод—катод;
Cag —ёмкость анод — сетка. Именно на высоких частотах
начинает заметно проявляться наличие этих ёмкостей, так
1
как их сопротивления ~оСс ростом частоты падают.
Особенно вредной оказывается ёмкость анод—сетка (Cag),
так как через неё переменный ток пойдёт не только под дей-
ствием напряжения сигнала Ug, но и под действием усилен-
ного переменного напряжения U, выделяющегося на на-
грузке цепи анода (см. рис. 12Г). Ток через ёмкость Са^ мо-
жет нарушйть нормальную работу предыдущего каскада.
Вполне очевидно, что ёмкостные токи в лампе не устра-
няются подачей на сетку отрицательного «смещения». Следо-
вательно, нужно в самой конструкции ламп, предназначаемых
для высоких частот, предусмотреть малые ёмкости
между электродами и, в первую очередь, между сет-
кой и анодом.
111.
В обычных триодах ёмкости Сак, С gK и Cag исчисляются
единицами микромикрофарад. Конечно, чем гуще сетка,
тем больше опасная ёмкость Cag; желательно было бы её
величину снизить до сотых и даже тысячных долей микроми-
крофарады.
Итак, нам нужна лампа, которая имела бы большой
коэфициент усиления при левом рас-
положении характеристики и при ма-
лом значении ёмкости Са?. Такой лампой яв-
ляется пентод, который может быть с полным правом наз-
ван основным типом современных
электронных ламп.
Свойства четырёхэлектродной лампы
Пентод (лампа с пятью электродами) появился не сразу
вслед за триодом. Переходным типом от триода к пентоду
явился тетрод (лампа с четырьмя электродами). В те-
Рис. 122. Схема питания
тетрода
талями схемы (см. рис.
троде между анодом и управляю-
щей сеткой помещена добавочная
сетка (рис. 122), которая назы-
вается экранирующей1.
Эта сетка присоединяется к ка-
тоду через часть анодной батареи,
т. е. получает на себя положитель-
ное напряжение Ua, меньшее, чем
напряжение U&.
Мы уже встречались с описа-
нием действия экрана, устраняю-
щего ёмкостную связь между де-
40). Точно такую же роль и здесь
играет экранирующая сетка, которая устраняет ёмкость
между анодом и управляющей сеткой. Конечно, сделать эк-
ран в виде сплошной пластины нельзя, так как сквозь него
не смогут пролететь электроны на анод; поэтому экран' вы-
полняется в виде добавочной сетки, достаточно густой.
Затем, чтобы облегчить электронам
путь к аноду, на экранирующую сетку
включено положительное напряжение.
Это напряжение берётся от анодной батареи и, следовательно,
не требует отдельного источника питания. Конечно, некото-
рая часть электронов перехватывается экранирующей сет-
кой, создавая бесполезный ток в ее цепи: желательно так
1 Лампы с такой сеткой называются экранированными.
112
подбирать режим питания лампы, чтобы этот ток был значи-
тельно меньше анодного.
Наличие экранирующей сетки решает две задачи, по-
ставленные нами выше: во-первых, резко уменьшает-
ся вредная ёмкость между
управляющей сеткой; во-вторых,
шом коэфициенте усиления
ся «левое» расположение х
анодом
при бол
п о л у ч а е
а р а к т е р
и
h-
т-
и-
стики.
Уменьшение ёмкости C„ благодаря экрану вполне по-
нятно; укажем, что эта ёмкость, измеряемая в триоде циф-
рами порядка 3—5 мкмкф, в экранированной лампе снижа-
ется до сотых и даже тысячных долей микромикрофарады.
Получение же левой характеристики при нормальных
анодных напряжениях требуется пояснить. Для того чтобы
привести анодный ток к нулю (точка d на рис. 120), необхо-
димо отрицательным напряжением управляющей сетки урав-
новесить действие положительных напряжений и на эк-
ране, и на аноде:
\ Hi и J
Значит, отрицательная величина Ugo в этой лампе ока-
жется больше, чем в триоде, и характеристика при одина-
ковых анодных напряжениях в тетроде расположится левее.
Величина показывает, во сколько раз каждый вольт на
основной сетке действует сильнее, чем вольт на экраниру-
ющей сетке.
Анод и катод отделены друг от друга двумя сетками. Сле-
довательно, общая проницаемость между анодом и катодом
становится меньше, а коэфициент усиления лампы больше.
В тетродах козфициенты усиления выражаются цифрами
р,—200-:-300. При обычных значениях крутизны S это даёт
Rt порядка сотен тысяч ом.
Казалось б.Ы, что тетрод разрешает полностью все наши
требования: он даёт малую ёмкость Cajf, левое
расположение характеристики и боль-
шой коэфициент усиления.
Но у тетродов имеется свой недостаток, заставивший от-
казаться от их широкого применения. Этот недостаток —
возникновение динатр онного эффекта,
искажающего работу усилителя.
Динатронный эффект. Сущность динатронного эффекта
заключается в том, что падающие на анод электроны выби-
8 Радиотехника
113
вают из металла анода некоторое количество «вторичных»
электронов. В тетроде при низком или даже отрицательном
________________ напряжении на сетке вторичные элек-
троны возвращаются обратно на анод,
/77Ту\__________, и потому динатронный эффект внешне
----L--_Гд ничем не проявляется. В тетроде экра-
\Х~Х/ пирующая сетка, которая находится
р—у под высоким положительным напряже-
нием, способна притянуть к себе вто-
’ ричные электроны, особенно в том слу-
Рис. 123. Динатрон- чае, когда анодное напряжение ока-
ний эффект в тетроде жется ниже экранного. За счёт выхода
вторичных электронов уменьшается
анодный ток и возрастает вредный ток экранирующей сет-
ки. Динатронный эффект условно изображён на рис. 123.
Конструкция и параметры пятиэлектродной лампы
Рис. 124. Схема питания
пентода
Необходимость оградить экранирующую сетку от вторич-
ных электронов привела к тому, что между этой сеткой
и анодом стали устанавливать третью сетку, называемую
защитной или антидинатронной1. Таким
путём мы пришли к конструкции лампы с пятью электро-
дами— к пентоду (рис. 124). Обладая всеми преиму-
ществами тетрода, пентод свободен
от его недостатков: защитная сетка,
присоединённая к катоду, имеет ну-
левое напряжение, а потому она за-
медляет движение вторичных элек-
тронов и заставляет их вернуться
обратно на анод. Следовательно,
динатронный эффект не искажает
работы пентода даже в том случае,
когда напряжение на экранирующей
сетке близко к анодному.
В маломощных пентодах защит-
ная сетка соединена с катодом непосредственно внутри
лампы, т. е. не имеет отдельного вывода. На рис. 125 дана
цоколёвка пентодов прямого накала типов 2К2М и СО-241;
здесь штырёк № 1 соединён с внешним металлизирующим
слоем на баллоне и присоединяет этот слой к общему
экрану радиостанции.
1 В повседневной практике эту сетку называют также пентодной,
114
В более мощных пентодах, которые находят себе .приме-
нение в усилителях передающих схем, защитная сетка имеет
отдельный вывод и может получать в свою цепь дополнитель-
ное напряжение по отношению к катоду. Это можно видеть
на примере цоколёвки пентода СО-257, применённого в пе-
редатчике радиостанции РБ-М (рис. 126).
Цоколёвка металлического пентода типа 6К7 показана
на рис. 127. Катод подогревных ламп выводится обычно к
Рис. 125. Схема и цо-
колёвка усилитель-
ного пентода
Рис. 126. Схема и цо-
колёвка стеклянного
генераторного пентода
Рис. 127. Схема и цо-
колёвка пентода ме-
таллической серии
восьмому штырьку. В пентодах трофейных радиостанций
вместо штырьков имеются контакты на боковой поверхно-
сти цоколя. В гнезда они вставляются цоколем вверх
(рис. 128).
Конструкция электродов в пентодах высокой частоты
видна на рис. 129. Для уменьшения ёмкости между анодом
и управляющей сеткой поставлены дополнительные экраны
(Э), соединённые с защитной сеткой. В значительной части
пентодов, применяемых для усиления по высокой и проме-
жуточной частоте в современных приёмниках, управляющая
сетка выполнена с переменным шагом: часть сетки густая,
часть — редкая (рис. 130). Сквозь участок с редкими вит-
ками электроны оказываются в состоянии пролетать даже
в*
115
при больших отрицательных напряжениях на сетке, вслед-
ствие чего нижний «хвост» характеристики получается сильно
Рис. 128. Пентоды трофейных
приёмников
растянутым. Такая форма
характеристики позволяет в
широких пределах изменять
крутизну рабочего участка
характеристики, изменяя се-
точное смещение; это нужно
для регулировки чувстви-
тельности приёмников. На
рис. 131 нанесены два се-
мейства характеристик пен-
тода с переменной крутиз-
ной при разных значениях
напряжения на экранирую-
щей сетке. Подчеркнём сле-
дующие особенности этих ха-
рактеристик: во-первых, ле-
вое расположение; во-вто-
рых, резкая зависимость
этого расположения от на-
пряжения на экранирующей
сетке (с ростом US2 семейство
характеристик сдвигается
влево); в-третьих, растяну-
тый нижний участок (пере-
менная крутизна); в-четвёр-
тых, малое расстояние между
двумя характеристиками се-
мейства, свидетельствующее
о большом коэфициенте уси-
ления; наконец, характери-
стики семейства идут не па-
раллельно друг другу, что
свидетельствует о непосто-
янстве параметров при раз-
ных режимах питания.
Рис. 129. Устрой-
ство пентода высо-
Рис. 130. Параметры высокочастот-
Сетка с пе- ного пентода действительно
кой частоты ременным характеризуются большими
Ша1мотки На значениями коэфициента уси-
ления и внутреннего сопро-
тивления. При обычных значениях крутизны (1-4-2 ма1в)
коэфициент усиления получается около тысячи, а внутрен-
не
нее сопротивление близко к миллиону ом. Емкость анод —
сетка —не свыше 0,01 мкмкф.
Задача. Вычислить и внести в таблицу недостающие значения
параметров (цифры относятся к средним величинам Ua и t/?2):
Тип лампы S[Ma/eJ Iх Rt [ол<] D
СО-241 (стекл.) .... 6К7 (металл.) СО-257 (стекл.) .... 0,9 1,6 1,5 2,6 1000 1,2-106 0,8-106 40000
Пентоды находят себе применение и в усилителях низ-
кой (звуковой) частоты, особенно в оконечных каскадах,
питающих телефон или громко-
говоритель. Если мощность оконеч-
ного каскада невелика (работа на
телефон в наземных радиостан-
циях), то в этой роли применяются
те же пентоды, что и на высокой
частоте; иногда путём присоеди-
нения экранирующей сетки нако-
ротко к аноду пентод используется
в качестве триода.
В мощных оконечных каска-
дах (работа на громкоговоритель
или работа на телефон в условиях
внешнего шума на самолётах и в
Рис. 131. Характеристики
пентода
танках) применяются специальные
пентоды низкой частоты. Их характерная особенность—боль-
шое значение крутизны (от 2 до 6 ма/в), достигаемое увеличен-
ной поверхностью катода. При коэфициенте усиления 150—
200 и более внутреннее сопротивление их обычно не превы-
шает 10s ом.
Конструктивно пентоды низкой частоты отличаются от-
сутствием добавочных экранов и выводом всех электродов
на штырьки цоколя; это допустимо,- так как вредный эффект
междуэлектродной ёмкости на низких частотах незначителен.
К низкочастотным пентодам по параметрам и по форме
характеристик близки «лучевые» тетроды, в которых при-
няты специальные меры, устраняющие динатронный эф-
фект. В схемах генераторов лучевой тетрод выгоден тем,
что он расходует сравнительно малую мощность в цепи
117
Сетки; это достигается специальным способом размещения
витков обеих сеток. Лучевые тетроды успешно применя-
ются и в приёмниках, получающих анодное напряжение
от бортовой сети боевых машин без умформера; при низком
анодном напряжении лучевые тетроды этого типа отдают
телефонам мощность, необходимую для громкого звучания.
Параметры генераторных пентодов также близки к па-
раметрам пентодов низкой частоты.
9. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЛАМПЫ
Нами описаны основные типы ламп, каждая из которых
выполняет в схеме одну определённую задачу. Но наряду
с этим мы встречаем довольно много типбв комбини-
рованных ламп, имеющих в одном баллоне две и
даже три обычные лампы и выполняющих соответственно
со-гьз
Рис. 132. Схема и цо-
колёвка двойного
триода
Рис. 133. Схема и
цоколёвка двойно-
го диода — триода
несколько различных
задач. В войсковой
радиоаппаратуре та-
кие лампы находят
себе сравнительно
ограниченное приме-
нение, так как раз-
нообразие типов
ламп в одной радио-
станции создаёт труд-
ности в комплекта-
ции и пополнении
имущества. Однако
некоторые из комби-
нированных ламп за-
служивают нашего
внимания.
Мы уже рассмот-
рели двойной диод
(см. рис. 95 и 96).
Не представляет
трудности изучение
двойного триода, т. е. сочетания двух триодов в одном бал-
лоне. На рис. 132 изображается схема и цоколёвка двой-
ного триода типа СО-243 стеклянной серии; эта лампа при-
меняется в радиостанции РБ, а также в приборах инженер-
ной разведки.
Среди ламп металлической серии имеются двойной
118
Рис. 134. Схема и цо-
колёвка пентагрида
диод—триод и двойной диод—пентод. Это—сочетания двух
диодов с триодом или пентодом. Диоды применяются для
выпрямления в двух разных цепях, а триод или пентод —
для усиления по низкой частоте. Схема и цоколёвка двойного
диода — триода типа 6Г7 приведены на рис. 133.
Особое место среди комбинированных ламп занимают
лампы с двойным управлением электрон-
ным потоком. Они предназначены для супергетеродинных
приёмников; их задача —преобразование частоты прихо-
дящего сигнала в промежуточную частоту. Подробнее их
работа будет излагаться в конце книги. Сейчас для нас важно
уяснить следующее: в этих лампах электронный поток про-
ходит сквозь две управляющие сетки, каждая из которых
несёт на себе переменное напряжение своей высокой частоты.
В цепи анода имеются, очевидно, переменные токи той и дру-
гой частоты; но, кроме того, благодаря специальным свой-
ствам лампы в цепи анода появится переменный ток, частота
которого равна разности этих двух частот. Разно-
стная частота и явится выделяемой
«промежуточной» частотой.
В наших радиостанциях применя-
ются по преимуществу две разновид-
ности таких ламп: пентагрид и
гептод-смеситель.
Схема и цоколёвка пентагрида типа
СО-242 (стеклянной серии) дана на
рис. 134. Слово «пентагрид» означает
«пятисеточная лампа». Мы видим, что
на пути от катода до анода электрон-
ный поток проходит сквозь пять сеток.
Первые две сетки составляют триодную
часть лампы, ибо вторая сетка (редкая)
играет роль анода в триоде; этот триод
в схеме приёмника генерирует собствен-
ные колебания высокой частоты, воздей-
ствуя их напряжением на электронный
поток через первую сетку.
Четвёртая сетка, выведенная в верх-
нюю часть баллона, получает перемен-
ное напряжение частоты приходящего
управляет электронным потоком. Третья сетка экранирует
«верхнюю» часть лампы от «нижней», устраняя ёмкостное
взаимодействие между ними, а пятая сетка экранирует
четвёртую от анода подобно тому, как это делается в
сигнала
119
тетродах. Обе экранирующие сетки получают на себя общее
положительное напряжение и соединены в лампе между
собой.
Гептод-смеситель (семиэлектродная лампа) также имеет
пять сеток и тоже может быть назван пентагридом. Но в нём
первая сетка получает напряжение сигнала, вторая и чет-
вёртая являются экранирующими, третья получает напря-
жение от отдельного местного генератора и, наконец, пятая
сетка является защитной (антидинатронной).
В качестве лампы двойного управления может приме-
няться и обычный пентод высокой частоты. В нём сигнал
воздействует на защитную сетку, а управляющая сетка по-
лучает напряжение местных колебаний. Этим достигаются
большие удобства в смысле однотипности ламп в приём-
нике, хотя, конечно, пентод в этой роли даёт несколько худ-
шие результаты, нежели специальная лампа.
Глава IV
РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
10. СОСТАВ ПЕРЕДАТЧИКА
Передатчик имеет своим назначением генерировать коле-
бания высокой частоты и излучать в пространство энергию
этих колебаний в виде электромагнитных волн. В состав
любого передатчика
должны входить сле-
дующие основные
элементы:
а) источники пита-
ния, обеспечивающие
начальной энергией
всё устройство;
б) генератор коле-
баний высокой ча-
стоты;
В) управляющее Рис. 135. Блок-схема передатчика
устройство, которое
осуществляет желательный вид радиопередачи (телеграфи-
рование или телефонирование);
г) антенная система (радиосеть), излучающая энергию
в пространство.
Сочетание перечисленных элементов в виде так назы-
ваемой блок-схемы дано на рис. 135.
Источниками питания передатчиков служат или сухие
элементы, или - аккумуляторы, или динамомашины постоян-
ного тока, или же динамомашины переменного тока низкой
частоты (нередко — с выпрямителями).
При телеграфировании управляющим устройством яв-
ляется ключ Морзе или реле (при управлении по проводам
121
передатчиком, вынесенным за пределы командного пункта).
При радиотелефонной работе управляющим устройством
является микрофон (или ларингофон) вместе с модулятор-
ной системой, которая позволяет микрофону воздействовать
на высокочастотный процесс.
Антенны нами уже изучены; в дальнейшем нам нужно бу-
дет только рассмотреть способы подачи в них энергии высо-
кой частоты.
Прежде чем рассматривать схемы передатчиков в целом,
т. е. сочетания всех перечисленных выше элементов, необхо-
димо изучить генератор высокой частоты.
11. ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
(ГЕНЕРАТОР ТОКОВ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ)
Назначение и состав генератора
Для получения колебаний высокой частоты в современ-
ных радиостанциях служит ламповый генератор,
преобразующий энергию постоянного тока или энергию
переменного тока низкой частоты в электромагнитные коле-
бания тех радиочастот, которые выбраны для связи. История
радиотехники знает и иные (не ламповые) генераторы высо-
кой частоты: свободные затухающие разряды в колебатель-
ном контуре, попытки конструирования динамомашин на
высокие частоты и некоторые другие системы. Однако в на-
стоящее время генератор с электронной лампой является
основным видом генератора в передатчиках, предназнача-
емых для радиосвязи, благодаря своим исключительным
преимуществам: возможности выбора любой частоты (от са-
мых низких вплоть до сотен миллионов герц), возможности
преобразования любой мощности (от долей ватта до сотен
киловатт), возможности осуществления любого вида пере-
дачи (радиотелеграф, радиотелефон, передача изображений),
а также довольно высокого к. п. д. и устойчивости частоты.
Простейший ламповый генератор состоит всего лишь из
трёх элементов: из колебательного контура, электронной
лампы и первичного источника энергии (в виде анодной
батареи или динамомашины). Само собой разумеется, что
для приведения лампы в действие нужен также источник
питания цепи накала; расход энергии на накал следует рас-
сматривать лишь как неизбежную затрату.
Для предварительного пояснения ролей этих основных
элементов приведём следующее сравнение. Уподобим коле-
122
бательный контур маятнику стенных часов. Анодная бата-
рея по своей задаче сходна с часовой гирей. Лампа же по-
добна тому храповому механизму, который превращает по-
стоянное усилие гири в толчки,
поддерживающие колебания ма-
ятника.
Простейшая схема генератора
изображена на рис. i36. В этой
схеме колебательный контур LCR
включён в виде двух параллель-
ных ветвей в цепь сетки триода.
В цепи анода последова-
тельно с лампой имеется
катушка Ls, индуктивно связан-
ная с катушкой L контура. Ка-
тушку La называют катушкой
обратной связи.
При должном подборе катушки
Ьл и взаимной индуктивности меж-
Рис. 136. Простейшая схема
лампового генератора с са-
мовозбуждением
ду ней и контурной катушкой,
схема способна к генерации собственных колебаний, частота
которых равна частоте контура LCR. Такая система назы-
вается автоколебательной или самовозбуждаю-
щ е й с я.
Рабочий процесс в схеме генератора
Физический процесс возникновения и существования в
контуре незатухающих колебаний может быть описан сле-
дующим образом.
В момент включения анодного напряжения (при нагре-
той нити) появляется постоянный ток в цепи анода и возни-
кает магнитное поле в катушке Ьл. Нарастание этого поля
наводит э. д. с. в катушке L, которая в свою очередь заря-
дит конденсатор С. Таков начальный толчок, подобный
толчку руки, приводящему в движение маятник часов.
Заряженный конденсатор должен отдать свою энергию
контуру в виде колебательного затухающего разряда с ча-
стотой, определяемой из формулы Томсона:
Но контур при разряде создаёт переменное напряжение
на зажимах ёмкости, и это напряжение действует между сет-
123
кой и нитью лампы. Значит, оно управляет анод-
ным током, то увеличивая, то уменьшая его силу.
Изменения силы анодного тока изменяют магнитное поле
в катушке La, и эта катушка наводит в контуре LCR электро-
движущую силу, которая действует в такт с собственными
колебаниями контура. Потери энергии, вызывающие зату-
хание колебаний, пополняются этой э. д. с. за
счёт расхода энергии анодной бата-
реи1. Колебания в контуре становятся незатухающими.
Следовательно, анодная батарея, отдающая энергию по-
стоянного тока, действительно может быть сопоставлена с
гирей часов, а лампа, пополняющая через связанные ка-
тушки энергию колебаний, уподобляется механизму, кото-
рый передаёт от гири к маятнику толчки в такт с собствен-
ными колебаниями маятника.
Нам остаётся только подтвердить, чтоэ. д. с., наводимая
катушкой La в контуре, действительно способна поддержать
в ней собственные колебания. Это мы увидим на рис. 137.
Первая кривая изображает переменное напряжение на
конденсаторе С после того момента, когда он зарядился на-
чальным импульсом до напряжения Uo. Первая кривая в
обычных контурах должна бы быть затухающей.
Одйако в нашей схеме напряжение ие является одновре-
менно напряжением между сеткой и нитью. Оно создаёт
изменения анодного тока; при положительном сеточном на-
пряжении анодный ток возрастает, при отрицательном —
убывает по отношению к своему среднему значению /а0.
Это видно из второй кривой на рис. 137.
Электродвижущая сила, наводимая катушкой обрат-
ной связи в контуре, как всякая э. д. с. индукции, смещена
по фазе по отношению к изменениям анодного тока на чет-
верть периода. Следовательно, она должна быть изображена
или сплошной, или пунктирной кривой третьего графика
на рис. 137 — в зависимости от присоединения концов ка-
тушки обратной связи к концам разрыва анодной цепи. Необ-
ходимо такое включение концов, при котором э. д. с. графиче-
ски представится сплошной кривой: э*го включение поддержи-
вает колебательный процесс, тогда как обратное гасит его.
Итак, последовательно в колебательный контур введена
э. д. с. €(, причём её частота равна частоте
собственных колебаний контура: ведь
1 Передача энергии из цепи анода в цепь сетки осуществляется через
катушку Аа, которая и получила название «катушка обратной связи».
124
сама э. д. с. создаётся в результате воздействия контура на
анодную цепь через лампу! Таким образом, в контуре сам
по себе устанавливается резонанс.
Нам известно, что при резонансе сила колебательного
тока совпадает по фазе с э. д. с. Следовательно, ток в кон- .
туре представится четвёртым Графиком.
Колебательный ток представляет собой движение элек-
тронов, заряжающих и разряжающих конденсатор С. Ток
равен нулю в те моменты, когда конденсатор заряжен до наи-
большего напряжения. Иначе говоря, напряжение на кон-
денсаторе сдвинуто по фазе на четверть периода по отноше-
нию к силе тока и изображается последним (пятым) графиком
на рис. 137.
Этот последний график, как мы видим, совпадает по
фазе с первым. Иначе говоря, вынужденное колебание сов-
падает со свободным, поддерживая его и устанавливая не-
затухающий процесс.
125
Таким образом доказана возможность получения неза-
тухающих колебаний в схеме лампового генератора. Ещё
раз подчеркнём, что такая возможность превращается в дей-
ствительность при соблюдении двух условий: правильного
включения концов катушки обратной связи и подбора до-
статочной величины коэфициента взаимоиндукции М между
катушками.
Как же проверить наличие незатухающих колебаний в
контуре? Проще всего включить в контур какой-нибудь ука-
затель (индикатор) колебательного тока, например тепло-
вой амперметр (см. рис. 136). Ясно, что ток в ёмкостной ветви
может быть только за счёт колебательного процесса, а по-
тому любое показание амперметра является признаком са-
мовозбуждения схемы. Можно воспользоваться в качестве
индикатора колебаний также лампой накаливания (от кар-
манного фонаря), связав её индуктивно с контуром: свече-
. ние лампы явится признаком наличия колебаний. Наконец,
есть возможность не только обнаружить колебания, но и
определить их частоту, поднося к генератору простейший
контурный волномер и настраивая его в резонанс с генера-
тором по прибору волномера.
Разновидности схем генераторов с самовозбуждением
Схема сам ©возбуждающегося генератора, описанная
нами, является далеко не единственной, хотя по принципу
работы другие схемы такого генератора существенных отли-
чий от неё не имеют. В настоящем разделе мы остановимся на
немногих разновидностях таких схем, а в последующих раз-
делах изучим их подробнее.
На рис. 138 показана схема генератора, в которой ко-
лебательный контур включён в анодную цепь.
Катушка связи находится в цепи сетки. Физический процесс
в этой схеме сводится вкратце к следующему.
При включении или даже при случайном изменении
анодного тока конденсатор С разряжается колебательно
внутри контура LCR. При этом катушка L наводит перемен-
ную э. д. с. в сеточной катушке Lg, которая управляет силой
анодного тока. Частота изменений анодного тока равна ча-
стоте колебаний в контуре, т. е. в цепи анода сам собой уста-
навливается резонанс токов. Следовательно,
лампа за счёт энергии анодной батареи пополняет потери
в контуре, и колебания в последнем оказываются незатухаю-
щими. Конечно, и в этой схеме требуется соблюсти правиль-
126
ное включение концов катушки Lg (нужную фазу э. д. с.
в ней) и взять достаточную связь между катушками.
Способы питания схем генераторов от анодной батареи
Обе схемы, описанные нами, характеризуются индуктив-
ной связью между цепями анода и сетки (схемы М ейс-
нера). Кроме того, они характеризуются последовательным
включением всех трёх элементов цепи анода. В частно-
сти, на рис.' 138 лампа и контур включены между со-
бой последовательно по отношению к анодной батарее.
Рис. 138. Генератор с кон-
туром в анодной цепи
Рис. 139. Состав пульсирую-
щего тока
Но может быть и другой способ питания схемы от анод-
ной батареи —так называемое параллельное пита-
ние. Прежде чем излагать эту разновидность, мы остановим-
ся на вопросе о составе анодного тока в генерирующей схеме.
Второй график на рис. 137 изображает силу анодного
тока. Этот ток называется пульсирующим: он по
направлению постоянен, а по силе периодически изменяется.
Пульсирующий ток может быть получен путём сложения
переменного тока с постоянным в одной общей цепи. На рис.
139 показано такое сложение: переменный ток то добав-
ляется к постоянному, то вычитается из него.
Следовательно, можно утверждать и обратное — пуль-
сирующий ток мы имеем право рас-
сматривать как сумму постоянной
составляющей и переменной составляю-
щей. Более тою, имеется возможность разделить эти со-
ставляющие друг от друга, направляя их в разные ветви цепи.
127
На таком разделении основана схема параллельного
питания лампового генератора. Схема Мейснера с парал-
лельным питанием (с контуром в цепи анода) начерчена на
рис. 140. Здесь лампа и контур включены между собой
параллельно по отношению к анодной батарее.
Допустим, что колебательный, разряд возник в контуре
LCR. Это приведёт к воздействию на сетку переменного на-
пряжения катушки Lg. Ток, посылаемый батареей сквозь
лампу, начнёт изме-
няться, т. е. окажет-
ся пульсирующим.
В точке а мы разде-
лим искусственно
этот ток на постоян-
ную и переменную
составляющие, вклю-
чая слева от точ-
ки а дроссельную
катушку /.др, спра-
ва— разделительный
конденсатор Сразд.
Постоянная со-
Рис. 140. Генератор параллельного питания
ставляющая будет
проходить через дроссель, практически не встречая в нём
заметного сопротивления и осуществляя питание лампы.
Переменная же составляющая, которая при генерации
зарождается в лампе (в электронном потоке), не сможет прой-
ти влево от точки а, потому что встретит в дросселе боль-
шое индуктивное сопротивление ю/.др. Переменная составля-
ющая направится на питание контура и будет пополнять в
нём потери, делая процесс незатухающим. Без дросселя
генерация была бы невозможной, так как переменный ток
замыкался бы на батарею, не поступая на питание контура.
Разделительный конденсатор необходим справа от точки
а; если бы место включения его было замкнуто накоротко,,
до постоянный ток батареи замкнулся бы мимо лампы через
дроссель и катушку контура, что привело бы к разрушению
катушек или батареи. Вместе с тем для переменной состав-
ляющей высокой частоты разделительный конденсатор пред-
ставляет собой сопротивление -тД-—, величина которого при
^^разд
правильном выборе ёмкости может быть незначительной;
переменный ток с успехом поступает на питание кон-
тура.
128
Схема параллельного питания в принципе, т. е. в смысле
возможности генерации высокочастотных колебаний, не от-
личается от схемы последовательного питания.
Недостатком параллельного питания является потреб-
ность в добавочных деталях: дросселе и разделительном кон-
денсаторе.
Но зато параллельное питание даёт ряд преимуществ,
делающих эту систему широко распространённой в наших
радиостанциях.
Первым преимуществом является то, что к конденсатору
и катушке контура не приложено напряжение анодной ба-
тареи. Следовательно, радист, прикоснувшийся, например,
к виткам катушки одной рукой и к корпусу радиостанции
другой рукой, не окажется под постоянным напряжением,
что было бы. неизбежно в схеме последовательного питания.
Конечно, и в случае параллельного питания радист окажется
под напряжением высокой частоты, но это не опасно, так как
высокочастотный ток, проходя по поверхности тела, не при-
чиняет человеку вреда.
Вторым преимуществом нужно считать в схеме парал-
лельного питания возможность заземлить одну из пластин
конденсатора контура (ротор в случае переменной ёмкости);
такое заземление (или присоединение к корпусу) устраняет
влияние руки радиста на частоту колебаний. Обычно во вся-
кой схеме к корпусу присоединяется минус анодной бата-
реи; значит, в схеме последовательного питания присоеди-
нение сюда же пластины конденсатора (см. рис. 138) повлекла
бы за собой короткое замыкание батареи.
К деталям схемы параллельного питания предъявляются
определённые требования не только в смысле выбора их
величин, но и в смысле их конструкции. Например, дроссель
должен иметь по возможности малую ёмкость между своими
витками, чтобы ток высокой частоты не ответвлялся через
эту ёмкость. Для выполнения такого требования дроссель
обычно имеет намотку только в один слой.
Разделительный конденсатор должен иметь достаточно
хорошую изоляцию, чтобы выдержать без пробоя напряже-
ние анодной батареи вместе с напряжением на колебатель-
ном контуре. Поэтому конденсатор обычно имеет не воздуш-
ную и не бумажную, а слюдяную изоляцию между своими
пластинами.
О Радиотехника
129
12. ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С ПОСТОРОННИМ
ВОЗБУЖДЕНИЕМ (УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ)
Назначение и схема каскада усиления мощности
, Антенна
Ключ
Противовес
Рис. 141. Простейшая схема передат-
чика
Ламповый генератор с самовозбуждением можно легко
превратить в передатчик. Для этого достаточно вместо зам-
кнутого контура включить открытый контур (антенну) и
ввести в схему телеграфный ключ, разрывающий, например,
цепь анодного питания (рис. 141). При нажатии ключа схема
будет излучать энергию
незатухающих колеба-
ний, частота которых
определится собствен-
ной частотой цепи ан-
тенны.
Однако такие про-
стейшие схемы в совре-
менных радиостанциях
не применяются по сле-
дующим соображениям.
Для быстрого вхожде-
ния двух радиостанций
в связь между собой
необходимо точно со-
блюдать установ-
ку назначенной
когда передатчик излу-
волны; только в том случае,
чает ту волну, на которую заранее настроен приёмник
корреспондента, связь будет установлена сразу, при пер-
вом же нажатии ключа. Но в схеме на рис. 141 длина волны
будет определяться параметрами антенной цепи (ёмкостью
и индуктивностью), которые, в свою очередь, зависят от
таких случайных величин, как высота подвеса антенны,
натяжение её горизонтальной части и противовеса и др.
В результате этого выполненная с помощью волномера гра-
дуировка передатчика, по которой устанавливается назначен-
ная волна (вариометром или переменной ёмкостью в антенне),
окажется не точной. При вхождении в связь корреспон-
дент у приёмника будет вынужден «искать» работу передат-
чика, что замедлит установление связи.
В том случае, когда связь уже установлена, очень важ-
ным требованием является устойчивость частоты
передатчика. Если волна остаётся строго постоянной,
130
то корреспондент у приемника слушает и записывает радио-
граммы, не поправляя настройки и не рискуя пропустить
часть текста.
Схема на рис. 141 не гарантирует и устойчивости частоты.
Действительно, если даже генератор поместить в металличе-
ский экран, защитив его таким способом от внешних влия-
ний, то антенну экранировать нельзя; невозможно также га-
рантировать постоянство её параметров во время работы
при изменениях температуры, влажности, при её колеба-
ниях от ветра, от механи-
ческих толчков при работе
на ходу и т. д.
Существенное влияние
на частоту может оказать
и изменение температуры
деталей передатчика, ко-
торые нагреваются во вре-
мя работы, будучи рас-
положены вблизи лампы.
Влияние лампы на темпе-
Рис. 142. Блок-схема двухкаскадного
передатчика
ратуру деталей будет, оче-
видно, тем больше, чем мощнее сама лампа. Следователь-
но, передатчик большой мощности, будучи собран по схеме
на рис. 141, окажется особенно неустойчивым по частоте.
Генератор, который задаёт частоту
всему передатчику, должен быть ма-
ломощным и полностью защищённым
от внешних влияний путём экрани-
ровки.
Но как же мы сможем отдать в антенну необходимую
мощность высокой частоты, если генератор, возбуждаю-
щий в схеме колебания этой частоты (возбудитель), способен
выделить меньшую мощность? Очевидно, между возбудите-
лем и антенной придётся включить усилительные каскады,
способные повысить мощность колебаний. Число таких кас-
кадов определится соотношением между мощностью, кото-
рую нужно отдать антенне, и мощностью, какой обладает
возбудитель. В войсковых передатчиках переносного типа
мы встречаем обычно один каскад усиления мощности
(рис. 142), а в передатчиках более крупного типа чи-
сло каскадов будет больше.
Каскад усиления мощности, в отличие от задающего гене-
ратора, не является самовозбуждающейся схемой. Перемен-
ное напряжение на сетку его подводится от предыдущего кас-
9*
131
када; следовательно, усилитель мощности можно назвать
генератором с посторонним возбуждением.
Типичная схема каскада с посторонним возбуждением
доказана на рис. 143. Это —схема с последовательным
Рис. 143. Каскад с посторонним воз-
буждением
питанием. Разумеется, и здесь можно применить с успе-
хом схему параллельного питания. Лампа, изображённая
на рис. 143, является триодом; тетроды и особенно пентоды в
этой схеме находят себе ещё более широкое применение.
Цепь сетки тем или иным способом связана с предыдущим
каскадом (например с возбудителем) и получает от него
переменное напряжение высокой частоты Ug. В анодную
цепь в качестве полезной нагрузки включён колебательный
контур LCR, который обычно может плавно перестраиваться
в некотором диапазоне частот. Источник питания цепи анода
(£>а) представляет собой батарею или динамомашину (умфор-
мер); напряжение источника берётся в соответствии с мощ-
ностью лампы (от сотни до нескольких тысяч вольт). Для того
чтобы ток высокой частоты не встречал сопротивления в ис-
точнике анодного питания и не тратил там бесполезно на-
пряжения, источник «блокируется» конденсатором С$л.
Емкость блокировочного конденсатора должна обеспечивать
хорошую проводимость току высокой частоты мимо источ-
ника питания.
Рабочий процесс в генераторе с посторонним возбуждением
При отсутствии возбуждения в цепи анода имеется только
постоянный ток /а0, силу которого показывает миллиампер-
метр. Постоянный ток проходит через витки катушки L,
практически не встречая в них сопротивления. Следо-
132
вательно, между анодом и катодом при отсутствии воз-
буждения приложено напряжение источника, которое мы
обозначим Ел. Вся мощность, отдаваемая источником
(Ро—Ел-1ло), расходуется бесполезно на нагрев анода.
Когда будет подано возбуждение, т. е. переменное на-
пряжение на сетку, то воздействие этого напряжения нач-
нёт изменять силу анодного тока. При положительном
сеточном напряжении анодный ток возрастает, при отрица-
тельном —убывает. Можно сказать, что в цепи анода
появляется переменная составляющая
тока, которая имеет частоту, равную
частоте возбудителя. Путь переменной состав-
ляющей — из лампы через обе ветви контура и через блоки-
ровочный конденсатор.
Если контур представляет собой для переменного тока
заметное сопротивление, то на его зажимах выделится бо-
лее или менее значительное переменное напряжение U,
которое создаст в контуре вынужденные колебания. Этот слу-
чай нам знаком" из главы II (раздел 1) как случай парал-
лельного подключения ёмкости и индуктивности к генера-
тору переменного напряжения.
Желая выделить на зажимах контура наибольшее пере-
менное напряжение U и тем самым отдать контуру возможно
большую мощность, мы должны установить резо-
нанс между колебаниями возбудителяи
собственными колебаниями контура. Это
будет, очевидно, случай параллельного резонанса. В схе-
мах с самовозбуждением подбор резонанса не требовался,
ибо там резонанс устанавливался сам собой при любой на-
стройке контура.
В контуре усилителя резонанс достигается плавным из-
менением ёмкости (переменный конденсатор) или индуктив-
ности (вариометр). Мы знаем, что в положении параллель-
ного резонанса контур представляет собой для питающего
тока наибольшее сопротивление Zpe3 = ^ <ooL, и притом
сопротивление чисто омического характера. Значит, в этом
положении лампа выделит на зажимах контура наибольшее
переменное напряжение U и отдаст контуру наибольшую
мощность высокой частоты.
Именно эта мощность, отданная контуру, будет для ка-
скада полезной мощностью. Она выразится
произведением переменного напряжения на контуре и пе-
ременного тока цепи анода
P==U1,
133
если под буквами U и / подразумевать действующие значе-
ния переменных величин.
Но как определить, что резонанс контура с частотой воз-
буждения достигнут? Для этого мы должны вспомнить, что
мощность, получаемая контуром, расходуется на поддержа-
ние внутри него незатухающего колебательного процесса.
Колебательный ток внутри контура /к в положении резо-
Рис. 144. Процессы в схеме уси-
лителя мощности
ставляющая с амплитудой /
нанса достигает максималь-
ной амплитуды и оказы-
вается в Q раз больше питаю-
щего переменного тока
IK = Q-I.
Следовательно, резо-
нанс обнаружится
по наибольшему по-
казанию теплово-
го амперметра или
же другого индикатора коле-
бательного тока.
Описанный нами процесс
работы генератора с посто-
ронним возбуждением иллю-
стрируется графиками на
рис. 144. Первый график —
переменное напряжение, под-
водимое к зажимам сетка —
катод от предыдущего
каскада. Далее, на втором
графике изображён анодный
ток в лампе; на его постоян-
ную составляющую /а0 «на-
ложилась» переменная со-
макс, появившаяся вследствие
регулировки электронного потока сеточным напряжением.
Именно переменная составляющая анодного тока питает
энергией контур LCR, поддерживая в нём незатухающие
колебания.
Контур для переменного тока является сопротивлением
Zpes, на котором выделяется переменное напряжение в фазе
с силой тока: когда ток возрастает, то возрастает и напряже-
ние на контуре. Положительным направлением тока мы
считаем направление снизу вверх по цепи анода (рис. 145);
при этом направлении напряжение на контуре будет иметь
134
Рис. 145. Питание на-
грузки в цепи анода
Рис. 146. Условная схема для
переменных составляющих то-
ков и напряжений • в цепи
анода
свой плюс внизу — в точке «входа тока», а минус — на-
верху. Обратному направлению переменного тока будут со-
ответствовать и обратные знаки напряжения на контуре.
Когда сеточное напряжение положи-
тельно и анодный ток возрастает, на-
пряжение на контуре направлено на-
встречу напряжению анодной батареи
и на аноде лампы остаётся разность
этих напряжений (см. третий график на
рис. 144). Когда' же сеточное напряже-
ние отрицательно, то напряжение на
контуре складывается с напряжением
батареи и общее напряжение на аноде
лампы возрастает. Следовательно, п е-
ременные напряжения на
аноде и насетке смещены
по фазе на пол период а.
Четвёртый график на рис. 144 изо-
бражает силу колебательного тока вну-
три контура LCR. Мы знаем, что по отношению к питающему
току колебательный ток сдвинут по фазе приблизительно
на четверть периода, имея значительно большую амплитуду.
Зная параметры лампы и величину переменного напря-
жения на сетке, мы можем подсчитать все переменные вели-
чины, относящиеся к цепи анода. Для этого вспомним, что
каждый вольт, воздействующий на сетку, равноценен g
вольтам, действующим в цепи анода. Следовательно, мы мо-
жем изобразить условно лам-
пу как генератор переменной
э. д. с., имеющей величину g Ug,
где g —коэфициент усиления
лампы. Этот генератор для пе-
ременного тока имеет, как изве-
стно, внутреннее сопротивле-
ние Rt. Нагрузкой для перемен-
ного тока служит резонансный
контур, представляющий собой
сопротивление ZPe3. Условная
схема для переменных ве-
личин цепи анода представлена на рис. 146.
Применив к этой схеме закон Ома, мы определим дейст-
вующее значение переменного анодного тока
/==_J
R/-J-Zpes
133
Переменное напряжение на зажимах контура будет
U == ! • 2рез.
Полезная мощность определится произведением
P = U-1.
Сила колебательного тока в контуре окажется
1K = Q1.
Динамическая характеристика лампы генератора. Мощность
и к. п. д. генератора при колебаниях первого рода.
Изучая работу лампы, нагруженной колебательным кон-
туром, мы должны обратить внимание на следующее обстоя-
тельство. Если бы анодная цепь была «замкнута накоротко»,
т. е. сопротивление нагрузки было бы равно нулю, то закон
Ома принял бы вид
'=^=5'^
К/ в
так как
Этот результат вполне понятен: ведь крутизна характе-
ристики именно устанавливает зависимость между измене-
ниями сеточного напряжения и анодного тока.
Анодная цепь, нагруженная контуром, нарушает эту
зависимость: при тех же изменениях напряжения на сет-
ке ток будет меняться меньше, как будто бы крутизна умень-
шилась. Это уменьшенное значение крутизны называют
иногда «динамическим». Обозначив динамическое значение
крутизны SnilH, напишем для нагруженной схемы
v-Ue
1 = р , „ = S дин Ug,
К/ -f-Zpe3
откуда
е — I*
ДИН ^ + Zpe3
Эта величина меньше, чем действительная крутизна S
характеристики лампы, а потому при «развёртке» рабочего
процесса на чертеже мы должны рисовать более пологую
характеристику, называя её динамической. На рис. 147
изображено семейство статических характеристик и нане-
136
Рис. 147. Динамическая харак-
теристика
сена динамическая характеристика, соответствующая не-
которому определённому соотношению между и ZPea.
Впрочем, для конкретных типов ламп, используемых в уси-
лителях мощности, и в особенности на коротких и ультра-
коротких волнах, величина /?4
в несколько раз превосходит
величину Zpe3, а потому динами-
ческая характеристика при-
близительно совпадает со ста-
тической.
Рис. 148 представляет собой
«развёртку» процесса работы
усилителя мощности. Линия
pmq является динамической ха-
рактеристикой лампы, работаю-
щей на резонансный контур.
На сетку этой лампы воз-
действует напряжение возбуждения с амплитудой U Рм„„п.
Следовательно, напряжение на сетке изменяется периоди-
чески от точки о вправо до точки а и затем влево до точки Ь.
Это напряжение развёрнуто по оси времени вниз.
До подачи возбуждения анодный ток изображался вер-
тикальным отрезком от — /ао. При воздействии возбудителя
Рис. 148. Работа усилителя мощности в прямо-
линейном участке динамической характеристики
анодный ток нарастает до величины ар и падает до величины
bq, получая в своём составе переменную слагающую. Кар-
тина анодного тока развёрнута по оси времени вправо.
В данном случае рабочая точка не выходит за пределы пря-
молинейного участка характеристики и амплитуда анодного
тока оказывается меньше его постоянной составляю
137
щей Такой случай работы каскада иногда называют к о-
лебаниями первого рода. Иной вид работы —
колебания второго рода — мы рассмотрим
ниже, ознакомившись предварительно с к. п. д. каскада.
Мы уже знаем, что источником первичной энергии для
каскада служит анодная батарея. Подводимая ею мощность
есть мощность постоянного тока
Ро = Еа • I ао.
Часть этой мощности превращается в полезный колеба-
тельный процесс внутри контура. Величина полезной мощ-
ности определится произведением эффективных значений
переменного напряжения и переменного тока цепи анода
P=U-t.
Другая же часть будет расходоваться бесполезно на
нагрев анода лампы и может даже расплавить анод
Ра = Р0-Р.
Нам выгодно возможно большую часть подводимой мощ-
ности превратить в полезную. Именно этим определится
коэфициент полезного действия кас-
када
Ро /а0
К сожалению, при работе колебаниями первого рода
к. п. д. невелик —во всяком случае ниже 0,5 (или 50%).
Это станет понятным, если мы учтём, что даже амплитудные
значения £/мак0 и /ыакс соответственно меньше значений Ей и
Пример. Лампа имеет параметры S = 2 ма[в и Ri = 5-104 ом. Она
работает колебаниями первого рода с начальным током /а„ = 10 ла.
Напряжение возбуждения 1/^макс = 4 в. Контур имеет сопротивление
2рез = 3-104 ом и качество Q == 40.
Определить силу колебательного тока и к. п. д. генератора, если
напряжение питания Еа = 200 в.
Решение.
Амплитуда переменной составляющей анодного тока
/маке = = ^>2^ = 5 МО.
Rl + Zpes Rl + Zpea
Амплитуда переменного напряжения в цепи анода
Омаке = /MaKcZpea= 5-10-8-30-103 = 150 в.
138
Сила тока в контуре
/вмакс = /макс *Q = 5-40 = 200 ма (0,2 а).
Полезная мощность
Рг, г Uмаке /макс (/макс/макс п
= и •/ = —= • -—=-.=--------= 0,375 вт.
Y2 Уг 2
Подводимая мощность
Ро = Еа -/ао = 200.10.10-« = 2 вт.
Коэфициент полезного действия цепи анода
Р 0 375
Ч =- =- = — — 0,1875 (около 19%).
Рекомендуется представить полученные результаты графически,
подобно рис. 148, но с соблюдением определённых масштабов.
Низкий к. п. д., свойственный работе колебаниями пер-
вого рода, заставляет избегать их применения в передатчи-
ках. Колебания первого рода, как мы узнаем позднее, ши-
роко используются в приёмниках и в усилителях по низкой
частоте.
Для повышения к. п. д. лампового генератора нужно,
очевидно, либо увеличить переменную составляющую анод-
ного тока 1 по сравнению с постоянной /ае, либо увеличить
переменное напряжение U по сравнению с постоянным Ел.
Конечно, ещё лучше одновременно повысить и амплитуду
тока, и амплитуду напряжения.
Какими путями и до каких пределов можно повышать
амплитуды напряжения и тока в цепи анода?
Из рис. 146 мы можем заключить, что переменная экви-
валентная э. д. с. в Цепи анода (т. е. пересчитанное сеточное
напряжение) gU^ распределяется между полезной нагруз-
кой и внутренним сопротивлением лампы пропорционально
величинам этих сопротивлений. Значит, выбирая контур вы-
сокого качества и достигая тем самым большой вели-
чины его резонансного сопротивления
^.рез Q * Wo ’
мы повышаем величину колебательного напряжения на его
зажимах.
Вполне возможно достигнуть амплитуды этого напряже-
ния, превышающей напряжение батареи
U макс £ а.
Физически такая возможность объясняется тем, что на
зажимах контура не падает просто часть напряжения бата-
139
Рис. 149. Перенапряжённый ре-
жим каскада
реи, но развивается э. д. с. самоиндукции, величина кото-
рой не ограничена батареей.
Однако оказывается, что выбор столь большого коле-
бательного напряжения может принести вред работе гене-
ратора: полезная мощность не повысится, а уменьшится.
Причиной этого будет резкое возрастание тока в цепи сетки.
На рис. 149 изображён случай работы каскада с большими
амплитудами колебательного
напряжения (такой случай
называют «перенапряжён-
ным» режимом). Первый
график рисует возбуждающее
сеточное напряжение. На вто-
ром графике показано напря-
жение между анодом и като-
дом лампы; оно слагается из
постоянного напряжения ба-
тареи Ел и переменного ко-
лебательного напряжения U.
В случае перенапряжённого
режима мы видим промежут-
ки времени, в течение кото-
рых напряжение на
аноде становится отри-
цательным. Понятно,
что за эти промежутки анод
не притягивает к себе элект-
роны, а наоборот, отталкивает
их. В эти же моменты н а
сетке напряжение
положительно, и электроны устремляются с катода
на сетку. Именно такая картина и развёрнута на третьем и
четвёртом графиках. Третий график изображает анодный ток:
вместо того чтобы проходить нормально через свой максимум,
ток резко обрывается на некоторое время. В те же моменты,
как видно из четвёртого графика, резко возрастает ток сетки.
Провалы анодного тока уменьшают полезную мощность
генератора. Импульсы же тока сетки бесполезно расходуют
энергию предыдущего каскада (возбудителя) на нагрев
сетки данной лампы. Таким образом, перенапряжённый
режим может вместо выигрыша в мощности принести её умень-
шение. Обычно считают нормальной такую работу генера-
тора, при которой
Uмакс — 0,9 Еа-
140
Конечно, для выполнения этого условия требуется оп-
ределённое значение сопротивления контура Z Если сопро-
тивление контура мало (например контур обладает низким
качеством или имеет малую индуктивность), то режим ра-
боты генератора окажется недонапряжённым, что ведёт к
снижению к. п. д. Если же сопротивление велико (контур
высокого качества и с большой индуктивностью), то режим
может оказаться перенапряжённым, что также невыгодно.
В этом последнем случае имеется возможность снизить
сопротивление анодной нагрузки,
включив контур в цепь анода не полно-
стью. Тем самым достигается нормальный режим работы
генератора.
Рис. 151. Связь контура с цепью
анода через один из последова-
тельных конденсаторов
Рис. 150. Уменьшение сопротив-
ления анодной нагрузки
На рис. 150 показано автотрансформаторное включение
контура в цепь анода, которое выполняется путём отвода
проводника «анодной связи» от одного из витков катушки.
Легко понять, что если проводник анодной связи приближает-
ся к нижнему витку катушки, то Сопротивление анодной на-
грузки стремится к нулю.
На рис. 151 связь контура с цепью анода дана через
верхний из двух конденсаторов, входящих в контур по-
следовательно; читателю предлагается самостоятельно убе-
диться в том, что этот вид связи контура с анодной цепью
возможен лишь в схеме параллельного питания.
В последующих разделах мы узнаем, что уменьшение
связи контура с цепью анода не только позволяет перейти
от перенапряжённого режима к нормальному, но и повы-
шает устойчивость частоты в возбудителях.
141
Мощность и к. п. д. генератора при колебаниях
второго рода
Переходим к задаче повышения амплитуды переменного
тока в цепи анода по сравнению с постоянной составляю-
щей этого тока. Мы можем решить эту задачу применением
в каскаде колебаний второго рода или, ина-
че говоря, работой генератора с отсеч-
ками анодного тока. «Отсечкой» называется пре-
Рис. 152. Работа генератора с отсечками анодного тока
кращение тока в течение некоторой части периода. Это до-
стигается выходом рабочей точки за пределы прямолиней-
ного участка характеристики.
На рис. 152 мы видим пример работы с отсечками.
На ££тку, кроме переменного возбуждающего напряжения,
включено также постоянное отрицательное напряжение Е&
Которое смещает рабочую точку влево от пункта о
(в пункт d). Переменное сеточное напряжение, складываясь
с постоянным смещением, изменяет периодически положе-
ние рабочей точки до пункта а вправо и до пункта b влево.
142
Анодный ток от исходной точки т вправо имеет возмож-
ность возрастать и достигает точки р. Влево от точки т
анодный ток уменьшается и в пункте с достигает нулевого
значения. В обратную сторону анодный ток пойти не может.
Следовательно, на то время, пока сеточное напряжение из-
меняется от точки с до точки b и обратно, анодный ток
прекращается (отсекается).
На правом графике на рис. 152 анодный ток развёрнут
по времени. Он имеет вид отдельных импульсов, высота
которых /амакс соответствует от-
резку ср. Именно эти импульсы
и называются колебаниями вто-
рого рода.
Почему же работа с отсеч-
ками анодного тока даёт более
высокий к. п. д., нежели работа
без отсечек, которую мы видели
на рис. 148? Физически это
объясняется следующим обра-
зом. Лампа пополняет энергию
в контуре резкими и короткими
толчками, так что колебание
в контуре сохраняет непрерыв-
ный и незатухающий характер.
Вместе с тем нагревание анода
электронной «бомбардировкой»
происходит с перерывами (на
время отсечек), и анод успевает
охлаждаться. Значит, сохраняя
подачу в контур полезной мощ-
ности, мы снижаем вредный расход на нагревание анода. Тем
самым повышается к. п. д. каскада. Можно утверждать, что
чем меньше времени будет занимать импульс и чем длитель-
нее отсечка, тем выше к. п. д.
Как подсчитать мощность и к. п. д. генератора при ра-
боте с отсечками анодного тока? Формулы для подсчёта
подводимой и полезной мощности, написанные нами для
случая работы без отсечки, остаются справедливыми и
здесь. Но нужно решить, каким образом разлагается ряд
импульсов на постоянную и переменную составляющие
анодного тока.
Выполним следующее построение. Возьм.ём постоянный
ток /о (рис. 153, первый график), переменный ток частота
которого равна частоте возбудителя (второй график), и пе-
143
ременный ток i2, частота которого вдвое больше частоты воз-
будителя (третий график). Все три тока сложим между со-
бою с учётом их направлений. Производя (точка за точкой)
это сложение, мы получим четвёртый график на рис. 153 и убе-
димся, что этот последний график имеет форму отдельных
импульсов (хотя с известным приближением).
Теперь можно высказать следующую теорему: сложение
постоянного тока и нескольких переменных токов с крат-
ными частотами даёт результирующий ток в виде
периодических импульсов. Теорема, обратная этой, носит
в математике название теоремы Фурьеи имеет для
радиотехнических задач очень большое значение. Она гла-
сит: периодически повторяющиеся им-
пульсы могут быть разложены на по-
стоянную составляющую и ряд пере-
менных составляющих, называемых
«гармониками». Первая гармоника имеет частоту,
равную частоте импульсов, а остальные (высшие) гармоники
имеют частоты, вдвое, втрое и т. д. большие основной ча-
стоты. Конечно, каждой форме импульсов соответствует
определённое соотношение амплитуд и начальных фаз гар-
монических составляющих.
Поняв сущность теоремы Фурье, мы легко усвоим пре-
имущества и недостатки работы генератора с отсечками
анодного тока. Очевидно, полезная мощность определится
произведением колебательного напряжения на действующее
значение первой гармоники анодного тока
P=U-IV
а подводимая мощность выразится попрежнему произведе-
нием напряжения анодной батареи на постоянную состав-
ляющую силы анодного тока
Ро—Еа • 7а„.
Миллиамперметр постоянного тока, включённый в цепь
анода, покажет именно величину /а„ причём с подачей воз-
буждения эта величина будет иной, нежели при отсутствии
возбуждения.
Из рис. 153 мы усматриваем, что амплитуда пер-
вой гармоники (/1макс) может оказаться
больше, чем постоянная составляю-
144
1ц а я (/о)- Именно этим и подтверждается высокий к. п. д.
генератора при колебаниях с отсечками;
и.Ц
г‘=
Ча -1а0
Коэфициент полезного действия обычно превышает 50%,
доходя при удачном выборе режима до 70%. Недостаток ко-
лебаний второго рода заключается в том, что высшие гармо-
ники, существующие в составе импульсов анодного тока,
имеют возможность проникать в антенну и излучаться ею
в пространство.
Фильтрация высших гармоник. Конечно, благодаря тому,
что колебательные цепи в каскадах усиления настроены на
частоту первой гармоники и выделяют её в ущерб высшим',
мощность излучения на высших гармониках оказывается не-
значительной. Однако на небольших расстояниях от мощных
передатчиков излучение высших гармоник всё-таки воз-
действует на приёмники, создавая лишние помехи. Так, на-
пример, передатчик, работающий на частоте 1 мггц (1=300 м),
будет прослушиваться на частоте 2 мггц (1=150 м), а также,
возможно, и на частоте 3 мггц (1=100 м), и т. д. Обычно наи-
более выраженными из высших гармоник оказываются вто-
рая и третья.
Средством борьбы с излучением высших гармоник являет-
ся их фильтрация. Фильтрующим устройством слу-
жит резонансный контур, настроенный на первую гармо-
нику анодного тока: для частоты первой гармоники контур
представляет собой большое сопротивление Zpe3, на котором
выделяется значительное напряжение этой частоты. Вторая,
а тем более третья и более высоких порядков гармоники
встречают малое сопротивление в ёмко-
стной ветви контура
о п <о • С ’
где п — номер гармоники,
w — основная частота.
Значит, высшие гармоники почти накоротко замыкаются
ёмкостной ветвью и не выделяют на контуре значительных
напряжений.
Разумеется, ещё совершеннее будет фильтрация гармо-
ник в том случае, когда в схеме передатчика имеется не-
сколько резонансных контуров. Фильтрация зависит не
только от числа контуров, но и от их качества, .а также от
вида связи между ними.
10 Радиотехника
145
1 пражненне. Доказать, что два связанных контура дадут более со-
вершенную фильтрацию второй гармоники при внутренней ёмкостной
связи (см. рис. 31), нежели при индуктивной (см. рис. 29), если в обоих
случаях сила тока второй гармоники в первичном контуре одинакова.
Использование высших гармоник. Наличие высших гар-
моник в составе импульсов анодного тока при работе с
отсечками иногда находит себе очень удачное применение.
В практике нашей войсковой радиоаппаратуры встречают-
ся случаи использования второй гармоники для
удвоения частоты передатчика. Удвоение частоты
применяется на коротких волнах. Задающий генератор
работает на частоте /; в усилителе мощности подбирается та-
кой режим, чтобы в составе импульсов его анодного тока была
заметно выражена вторая гармоника, Т. е. чтобы она име-
ла по возможности большую амплитуду. Контур в цепи анода
усилителя настраивается на частоту этой второй гармоники,
отфильтровывая первую гармонику. Тогда усилитель мощ-
ности питает антенну частотой 2/, которая и излучается
в пространстве. Подобная система применена, например,
на коротковолновом диапазоне войсковой радиостанции
средней мощности.
Весьма ценным оказывается использование высших гармоник для
измерительных целей в кварцевых калибраторах. Кварцевый калиб
ратор представляет собой маломощный самовозбуждающийСя генератор,
Амплитуда
lit, Частота
О f Zf 3f if 5f
Рис. 164. Спектр гармоник калибратора
частота которого точно известна и строго постоянна благодаря нали-
чию в схеме пластины кварца (о свой твах кварца будет изложено
ниже). Схема генератора И его режим выбраны так/ чтобы "работа
совершалась колебаниями второго рода и чтобы фильтрация высших
гармоник отсутствовала. Следовательно, калибратор излучает не только
основную частоту кварца /, но и широкий ряд («спектр») высших
гармоник, pacnoj ожег ых, очевидно, через интервалы / одна от дру
гой (рне. 154).
Пусть, например, частота кварца составляет 100 кгц. Тогда мы
получаем ряд колебаний, частоты которых размещены по шкале через
интервалы в 100 кгц. т. е. через каждые 4 фиксированных номера
войсковых волн. Пользуясь такими «опорными точками», мы сможем
проверять градуировки передатчиков н приёмников.
146
Итак, преимущества работы генераторов с отсечками
анодного тока настолько существенны, что можно считать
этот режим работы основным во всех каскадах передатчиков.
Заметим, что наличие отсечек легко проверить по показа-
ниям прибора постоянного тока в цепи анода при расстрой-
ках контура генератора. На рис. 155 повторяется уже зна-
комая нам схема генератора с посторонним возбуждением и с
параллельным питанием. В колебательном контуре имеется
тепловой прибор, отсчитывающий силу тока /к; в цепи анод-
ного питания имеется прибор постоянного тока, отсчиты-
вающий силу тока /а0;этот последний прибор вместе с источ-
ником питания (динамомашиной) заблокирован конденса-
тором.
Рис. 156. Показания измери-
тельных приборов при настрой-
ке усн ти еля мощности
Рис. 155. Включение измерительных
приборов в схеме генератора
Отметив показания обоих приборов при резонансе кон-
тура с частотой постороннего возбудителя, мы будем изме-
нять плавно ёмкость контура С в обе стороны от резонанса.
Расстройка контура вызовет уменьшение его сопротивления
сравнительно с величиной 2рез. Значит, напряжение U, вы-
деляемое на зажимах контура, будет уменьшаться и полез-
ная мощность снижаться. Это приведёт к уменьшению пока-
заний теплового амперметра.
Вместе с тем при расстройках за счёт уменьшения сопро-
тивления нагрузки повысится крутизна динамической ха-
рактеристики и импульсы тока в цепи анода возрастут. А это,
в свою очередь, приведёт к увеличению постоянной состав-
ляющей анодного тока.
На рис. 156 по горизонтальной оси отложены измене-
ния (АС) ёмкости контура по сравнению с резонансным её
10*
147
значением в ту и другую стороны. По вертикали отложены
показания обоих приборов схемы рис. 155. Положение ре-
зонанса характеризуется максимумом колебательного тока
(/к) и минимумом постоянного анодного тока (1^). В мощ-
ных передатчиках расстройка контура может оказаться
вредной: при расстройке падает полезная мощность и воз-
растает поДводимая а следовательно, резко возрастает по-
теря мощности на нагрев анода, угрожая сохранности лампы.
Таким образом, мы убеждаемся, что точная настрой-
ка каскадов на частоту возбудителя
необходима.
Способы получения отрицательного смещения
в цепи сетки
Рис. 157. Включение батареи сеточ-
ного смещения
Для того чтобы получить работу каскада с отсечками
анодного тока, на сетку включается постоянное отрицатель-
ное напряжение Eg («смещение»). Источником этого напря-
жения может быть отдельная батарея (рис. 157) или (в
мощных передатчиках) от-
дельная динамомашина.
Однако в передатчиках пе-
реносных радиостанций
применение отдельного ис-
точника сеточного смеще-
ния нежелательно. Поэто-
му в маломощных каска-
дах широко применяют
способы автоматического
смещения —за счёт посто-
янной составляющей анод-
ного тока или же за счёт постоянной составляющей тока
сетки.
Смещение за счёт постоянного анодного тока дано, на-
пример, в схеме рис. 158. В цепь катода включено сопротив-
ление, по которому проходит постоянная составляющая анод-
ного тока. Онанаправлена на рис. 158 сверху вниз, и,
следовательно, создаёт на сопротивлении падение напряже-
ния от верхнего конца к нижнему. Обратный провод цепи
сетки присоединён к нижнему зажиму катодного сопротив-
ления. Следовательно, напряжение Eg— lao’RK служит для
сеточной цепи отрицательным смещением. Сопротивление
блокируется ёмкостью для того, чтобы переменная состав-
148
ляющая анодного тока не выделяла на нём своего напря-
жения.
Этот вид автоматического смещения, называемого «ка-
тодным смещением», особенно удобен* при лампах с подо-
гревным катодом, так как в этом случае минус накала и
минус анодной батареи могут быть присоединены к кор-
пусу радиостанции. Подогревные лампы сравнительно
реже применяются в наших передатчиках и гораздо чаще—
в приёмниках; поэтому с катодным смещением мы особенно
часто встречаемся в приёмных схемах. Обычно сопротивле-
ние Rk имеет величину в несколько сотен ом.
Рис. 158. Смешение за счёт постоян-
ного анодного тока
Рис. 159. Смешение за счёт
постоянного сеточного тока
Второй способ автоматического смещения называется
способом гридлика (сеточной утечки). В цепь сетки
последовательно с катушкой, связывающей усилитель с
возбудителем, включается сопротивление Rg, блокирован-
ное ёмкостью Cg (рис. 159). При действии на сетку перемен-
ного напряжения в её цепи возникает ток, который имеет
пульсирующий (односторонний) вид: импульсы тока воз-
никают в те промежутки времени, когда на сетку воздейст-
вует положительное напряжение и электроны притягиваются
сеткой (рис. 160). До момента подачи возбуждения ток в цепи
сетки отсутствует и смещение равно нулю. Первая же поло-
жительная амплитуда возбуждения вызывает-импульс тока
сетки. В составе импульсов имеется постоянная составляющая
Ig0, которая проходит по сопротивлению Rg. Направление
этой постоянной составляющей (навстречу движению элек-
тронов) таково, что она выделяет на сопротивлении напря-
жение
= 1 go ‘ Rg,
149
которое служит для сетки отрицательным смещением. Пе-
ременные составляющие сеточного тока проходят через ём-
кость Се, не расходуя бесполезно переменного напряжения
на сопротивлении Rg-
По прошествии нескольких импульсов в цепи сетки уста-
новится определённое смещение, рабочая точка сдвинется
влево и импульсы тока сетки приобретут постоянную вы-
соту. Таким образом, сеточный ток сам создаёт отрицатель-
ное смещение благодаря односторонней проводимости (вы-
прямляющему действию) промежутка сетка—катод.
Рис. 160. Процессы в цепи сетки при автоматическом
смешении
При ёмкостной связи сетки с предыдущим каскадом вклю-
чение гридлика, указанное на рис. 159, недопустимо, так
как постоянная составляющая тока сетки не сможет пройти
через ёмкость связи. В таком случае применяют схему
рис. 161, которая применима, впрочем, при любых видах
связи. Здесь сопротивление утечки включено параллельно
промежутку сетка —катод и дополнено дроссельной ка-
тушкой Lg, оказывающей добавочное сопротивление пере-
менному току.
Переменное напряжение снимается с ёмкости связи и
воздействует на зажимы сетка — катод; конденсатор Cg вы-
бирается достаточно большой ёмкости для того, чтобы на
нём не тратилось переменное напряжение. Под действием
возбуждающего напряжения в цепи сетки возникает пуль-
сирующий ток, который содержит в себе и постоянную со-
ставляющую. Эта постоянная составляющая имеет только
150
один путь — через сопротивление Rg и дроссель Cg (навстре-
чу электронам). Следовательно, на сопротивлении Rg вы-
деляется постоянное напряжение Eg=tlgo-Rg, которое и
явится для сетки отрицательным смещением. Разумеется,
дроссель Lg для постоянного тока оказывается ничтожно ма-
лым сопротивлением по сравнению с Rg. Название «гридлик»
введено именно применительно
к схеме на рис. 161, где Rg
включено параллельно проме-
жутку сетка —нить в виде
утечки для постоянной слагаю-
щей тока.
Величины Rg и Cg в раз-
ных передатчиках весьма раз-
личны. Если работа ведётся
с малыми импульсами тока
сетки и требуется получить
значительное смещение, то со-
противление Rg велико (доходит до 150 тыс. ом), а ёмкость
Cg мала (десятки микромикрофарад). При ббльших импуль-
сах сеточного тока и при необходимости получить меньшее
смещение, сопротивление Rg может быть снижено до не-
скольких тысяч ом, а ёмкость увеличена до сотен микро-
микрофарад.
13. СХЕМЫ ЛАМПОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ
Условия, обеспечивающие самовозбуждение
Физические процессы в самовозбуждающемся каскаде
были описаны вьпДе. Сейчас мы должны рассмотреть ряд схем
генераторов с самовозбуждением, которые применяются в
качестве возбудителей в войсковых радиостанциях.
Но предварительно остановимся на одном общем вопро-
се — на условиях, обеспечивающих самовозбуждение. Из
описания физических процессов мы знаем, что эти условия
сводятся к установке в схеме обратной связи анодной цепи
на сеточную, причем обратная связь д о.л ж н а
иметь достаточную величину и наво-
дить э. д. с. в необходимой фазе.
Выбор фазы, т. е. включение концов катушки обратной
связи, сводится к тому, чтобы напряжение, возбуждаемое
в контуре обратной связью, поддерживало, а не гасило про-
151
цесс собственных колебаний. Обратная связь, поддерживаю-
щая колебания, называется позитивной, а гасящая —нега-
тивной. В самовозбуждающихся генераторах берётся пози-
тивная обратная связь (см. рис. 137).
Какую же величину должна иметь обратная связь и как
отразится изменение её на амплитудах колебаний генера-
тора?
Для решения этой задачи введём понятие о средней
крутизне характеристики лампы. При
работе генератора рабочая точка, как мы уже знаем, выхо-
Рис. 162. Работа генератора
с малыми амплитудами
Рис. 163. Понятие о средней кру-
тизне при больших амплитудах
дит за пределы прямолинейного участка характеристик и
даже, в большинстве случаев, за пределы самой характе-
ристики, если работа ведётся с отсечками. Для прямолиней-
ного участка характеристики крутизна являлась опреде-
лённой величиной и соответствовала отношению малой ам-
плитуды анодного тока к малой амплитуде сеточного напря-
жения (рис. 162):
__ /амакс
UgMaKC
В случае больших амплитуд рабочая точка перемещается
по участку аЬ (рис. 163), имеющему непостоянную крутизну.
Поэтому, желая оценить отношение амплитуд первой гармо-
ники анодного тока и сеточного переменного напряжения,
мы говорим в этом случае о средней крутизне
__макс
средн--Y] *
152
Рис. 164. Самовоз-
буждающийся генера-
тор с контуром в
цепи сетки
Графически среднюю крутизну можно представить как
наклон прямой, соединяющей крайние точки а и b рабо-
чего участка. Вполне очевидно, что с увеличением
амплитуд сеточного напряжения сред-
няя крутизна рабочего участка харак-
теристики уменьшается.
Повторим знакомую нам схему
самовозбуждающегося генератора с кон-
туром в цепи сетки (рис. 164). Схема
дополнена гридликом, назначение кото-
рого нами уже выяснено.
Предположим, что мы задались це-
лью возбудить в этой схеме незатухаю-
щие колебания, которые характеризо-
вались бы определённой амплитудой
напряжения на сетке Ug мак0. Это на-
пряжение является одновременно и
напряжением на конденсаторе С коле-
бательного контура. Оно должно поддерживаться колеба-
тельным током
U — / • —
й'макс к макс и>С ’
а колебательный ток создаётся, в свою очередь, электродви-
жущей силой обратной связи. Ввиду того, что резонанс в
схеме с самовозбуждением устанавливается сам собой, мы
имеем право написать
г ______^°6Рмакс
к макс ’
где R — активное сопротивление контура.
Электродвижущая сила обратной связи наводится в кон-
туре через взаимоиндукцию катушек:
^°бРмакс ш ‘ Al • макс.
Здесь /1ыако—амплитуда первой гармоники анодного тока,
частота которой равна частоте собственных колебаний кон-
тура.
Отсюда найдём выражение тока в контуре через анодный
ток
I ______^1макс ’ ’ М
кмакс р •
153
Подставив это значение в начальную формулу, мы
получим
, , __ Л маке о> • Л1 1 , М
Самаке----—^7С~ Лмакс-^.
Отношение ——— представляет собой среднюю крутизну
U £макс
рабочего участка характеристики при выбранной нами ам-
плитуде (7gU&K0. Преобразуя последнее выражение, мы сможем
написать: *
1 м
5средн "R-C
или, в более удобном виде,
£>средн
Это и будет математическим выраже-
нием условий генерации каскада с дан-
ной амплитудой.
Поясним полученную формулу. Для того чтобы получить
незатухающие колебания на участке характеристики, имею-
щем заданную среднюю крутизну 5ррядн, необходимо устано-
вить вполне определённую взаимоиндукцию катушек L и
La. При этом взаимная индукция потребуется тем больше,
чем контур хуже, т. е. чем труднее «раскачать» в нём колеба-
ния, пополняя потери.
Беря связь между катушками больше той, какую даёт
расчёт по полученной формуле, мы будем наблюдать увеличе-
ние амплитуд колебаний. Амплитуды возрастут до такого
значения, при котором уменьшится средняя крутизна, снова
Давая равенство
R-c
М=-,—,
°средн
свидетельствующее об установившемся процессе.
Беря связь между катушками меньше расчётной, мы можем
наблюдать уменьшение амплитуд, но лишь до тех пор, пока
средняя крутизна не сравняется с наибольшей крутизной
S в прямолинейном участке характеристики. Если взаимоин-
дукция взята ещё Меньше, то-есть:
М
154
то условия самовозбуждения будут нарушены и колебания
прекратятся («сорвутся»).
Задача. Емкость контура С = 300 мкмкф, его активное сопротив-
ление R = 20 ом. Генерацию в схеме рис. 164 требуется получить на
участке характеристики, имеющем среднюю крутизну 5средн = 0,5 ма/в.
11одсчитать необходимую индуктивность анодной катушки La, если
коэфициент связи между катушками может составить к = 40%. Контур
настроен на волну 1 — 400 м.
('разд
С
Рис. 165. Самовозбуждающийся генера-
тор с контуром в цепи анода
Для схемы самовозбуждающегося каскада с контуром
в цепи анода (рис. 165) условие самовозбужденйя при дан-
ной амплитуде имеет
ВИД
Мо=~-----
осредн
где R и С—параметры
контура, а Мо—услов-
ное обозначение
Л40—Л4—— •
н
Ввиду того, что ин-
дуктивность контура L
для данного генератора
является величиной определённой, а коэфициент усиления
лампы д можно с известным приближением считать постоян-
ным, получение генерации и здесь сводится к подбору
коэфициента взаимоиндукции между контурной и сеточной
катушками.
Схема Хартлея
Теперь перейдём к изучению разновидностей схем задаю-
щих генераторов. Кроме индуктивной связи, между цепями
сетки и анода возможна также автотрансформа-
торная связь. Схемы, в которых применяется этот
вид связи, называются часто схемами Хартлея
или трёхточечными схемами.
На рис. 166 дана схема Хартлея с последовательным пи-
танием, а на рис. 167 —с параллельным питанием. Обрат-
ная связь здесь осуществляется за счёт нескольких витков
катушки самого контура. Для этого контур подключается
к лампе тремя точками так, что катодный провод находится
между проводами, идущими к аноду и к сетке. Только при
этом способе включения будет выполнено требование «пози-
155
тивной» обратной связи: сдвиг фаз между переменными на-
пряжениями на аноде и на сетке составит полпериода (см.
рис. 144).
Подбор величины обратной связи производится обычно
перемещением сеточного провода по виткам катушки, так
как, перемещая катодный провод, мы одновременно с изме-
нением обратной связи будем менять и сопротивление на-
грузки в цепи анода. Практически в схемах Хартлея число
витков сеточной связи (нижняя часть катушки) обычно бы-
вает меньше числа витков анодной связи (верхняя часть
катушки). Объясняется это следующим образом: вся ка-
тушка L питается единым колебательным током. На верхней
части он выделяет переменное анодное напряжение U,
Рис. 166. Схема Хартлея с
последовательным питанием
Рис. 167. Схема Хартлея с параллель-
ным питанием
а на нижней —переменное сеточное напряжение Ug. Но
анодное напряжение обычно больше сеточного, откуда и сле-
дует указанное соотношение витков.
Достоинством схемы Хартлея следует считать её простоту
(наличие в схеме только одной катушки). Её недостатком
является то, что контур входит в анодную цепь непол-
ным своим сопротивлением Zpe3.- Если контур сам имеет не-
большое значение Zpe3, то, уменьшая по сравнению с ним
сопротивление анодной нагрузки, мы рискуем установить
недонапряжённый режим. Этот режим, как известно, ха-
рактеризуется низким к. п. д.
Нужно заметить, впрочем, что в передатчиках с несколь-
кими каскадами к. п. д. возбудителя не играет существен-
ной роли. Но схема Хартлея имеет другой недостаток:
она не допускает заземления ротора переменного конденса-
тора. Даже в варианте параллельного питания нельзя со-
единить ротор с корпусом, так как это приведёт к замыканию
156
сеточных витков; в схеме же последовательного питания
это даёт короткое замыкание батареи. Мы помним, однако, что
незаземлённый ротор позволяет руке радиста изменять ча-
стоту ёмкостным влиянием, что очень вредно отражается на
устойчивости радиолинии.
Возможность заземлить ротор достигается в схеме Харт-
лея её видоизменением, которое показано на рис. 168. Здесь
сеточный провод через гридлик присоединён к верхней точке
колебательного контура, нить накала — к средней точке,
а анод через разделитель-
ный конденсатор Сразд со-
единён с нижней точкой
контура. Одновременно
нижняя точка контура
присоединена к корпусу.
Дроссель параллельного
питания не пропускает
тока высокой частоты че-
рез батарею.
Переменная составляю-
щая анодного тока в этой
схеме направляется из
лампы через ёмкость Сразд
к нижней точке контура
Рис. 168. Схема Хартлея с «катодной
связью»
(на корпус). Она не может
пройти на катод через положительный провод цепи накала,
так как в этот провод включена дроссельная катушка LK.
Значит, переменный ток анода проходит
через колебательный контур и только от
средней точки его катушек попадает на катод. При этом
в сеточных витках катушки контура наводится напряже-
ние, обеспечивающее самовозбуждение схемы.
Если бы в схеме на рис. 168 была применена лампа с по-
догревным катодом, то схема ничем не отличалась бы от ге-
нератора на рис. 167, кроме заземления ротора. Но при лампе
прямого накала нить по отношению к корпусу находится под
напряжением высокой частоты; ток накала проходит от плюса
по виткам дроссельной катушки LK, через нить и далее по
виткам La контурной катушки к минусу батареи накала.
Такая разновидность схемы Хартлея называется трех-
точечной схемой с катодной связью. Её варианты
встречаются во многих наших радиостанциях; в частности,
в передатчиках РБ и РБМ возбудитель с катодной связью
составляет существенную часть так называемой схемы Доу.
157
Схема Колпитца
Ещё один из видов самовозбуждающегося генератора
заслуживает нашего внимания. Это —схема Колпит-
ц а (рис. 169), представляющая собой тоже трёхточеч-
ный генератор, но с ёмкостной связью
контура и цепи сетки. Колебательный контур
здесь составлен из индуктивности L и двух последовательных
между собой конденсаторов Сл и Cg. Значит, собственная
частота такого контура будет
/ =-----
2-к-1/ L-——-Cg-
Г Са 4" Cg
Здесь, как и в схеме Хартлея, катодный провод присо-
единён к средней точке контура (между конденсаторами),
Рис. 169. Схема Колпитца
а анод и сетка —к про-
тивоположным концам.
Это обеспечивает нали-
чие необходимого сдви-
га по фазе между анод-
ным и сеточным пере-
менными напряжения-
ми. Напряжение, сни-
маемое с конденсатора
Cg, является напряже-
нием возбуждения. Не-
обходимая величина
этого напряжения до-
стигается правильным выбором ёмкости Cg.
Практически всегда Cg больше, чем Са. Это вы-
текает из следующих соображений. Переменные напряже-
ния, подводимые к аноду и к сетке лампы, можно выразить
через значение колебательного тока
ё/=/к
1
‘<о-Са ’
Cg — /к ’
<й-Сг
Но обычно U> Ug; значит, Са< Cg.
Схема Колпитца не допускает последовательного пита-
ния, так как постоянный анодный ток не может пройти че-
рез ёмкость Са. Кроме того, схема требует обязательного
включения «утечки» между сеткой и катодом, ибо в против-
ном случае будет отсутствовать путь для постоянной состав-
ляющей тока сетки; в результате этого на сетке соберётся
158
большой отрицательный заряд, составленный осевшими на
неё электронами, и лампа окажется «запертой» (анодный ток
прекратится). Сопротивление
утечки обеспечивает подачу не-
обходимого отрицательного сме-
щения.
Схема Колпитца менее удоб-
на для регулировок, нежели
схема Хартлея.
Упражнение. Доказать, что при Рис> Результат последо-
последовательном включении двух нательного включения конден-
копденсаторов С. и Cg результирую- саторов
тая ёмкость будет меньше, чем
любая из соединённых ёмкостей, и выразится средней линией двух
прямоугольных треугольников, которые имеют один общий катет
произвольной длины", а два других — равные (в некотором масштабе)
ёмкостям Св к Cg (рис. ПО).
Задача. Результирующая ёмкость в схеме Колпитца составляет
70 мкмкф; ёмкость анодного конденсатора 110 мкмкф. Определить ём-
кость сеточного конденсатора.
14. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ПЕРЕДАТЧИЦА
Факторы, влияющие на точность настройки передатчика
и на устойчивость частоты
Переходим к вопросам стабилизации частоты. О том, ка-
кое значение для надёжности радиосвязи имеет точность уста-
новки назначенной частоты и устойчивость её в процессе
радиопередачи, нам уже известно. Для всей схемы передат-
чика каскадом, устанавливающим частоту, служит возбуди-
тель. Усилительные каскады могут оказать некоторое влия-
ние на частоту возбудителя, но наиболее строгие требования
мы должны предъявлять к стабильности задающего генера-
тора. В связи с этим уместно рассмотреть вопросы точности
установки и стабилизации частоты.
Установка (настройка) возбудителя на заданную волну
может производиться или по эталону частоты, или по градуи-
рованной шкале. Очень точным эталоном частоты является
кварцевая пластина, или входящая в схему генератора,
или же находящаяся в калибраторе, приданном к радио-
станции. Вопросы применений кварца будут изложены ниже.
Но кварц служит эталоном одной определённой частоты
либо определённого спектра гармоник. Если же передатчик
имеет плавный диапазон частот, то применять кварц для лю-
159
бой из этих частот будет затруднительно. Выбор в качестве
эталона одного из видов волномеров (контурного или
гетеродинного) усложнит процесс настройки (особенно при
частой смене волн в условиях боевой эксплоатации) и не
обеспечит требуемой точности. Поэтому в диапазонных пере-
датчиках установка частоты производится чаще, всего по
градуированным шкалам.
Настройка генератора осуществляется посредством из-
менения ёмкости или индуктивности колебательного кон-
тура. При этом сама установка заданной частоты дости-
гается совмещением указателя, закреплённого на оси на-
стройки, с нужным делением на неподвижной шкале.
При полном повороте органа настройки частота ме-
няется в пределах от /мин до /нак0; шкала имеет длину Z милли-
метров.
Следовательно, на каждый миллиметр приходится в
среднем
Кгц\мм=^^=^.
Чем меньше величина А («цена» миллиметра шкалы), тем точ-
нее осуществима установка. Значит, при всех условиях вы-
годно иметь большую шкалу (с большим радиусом), и притом
тем больше, чем выше частоты передатчика.
Предположим, например, что радиус полукруглой шкалы
составляет 100 мм; длина её будет
/ = тт-г—3,14-100 = 314 мм.
Если частный диапазон передатчика ограничен частотами
/макс = 3; 10вгу(Х= 100 л«) и /мин— 1,5« 10вгц(1 = 200 л/),
то цена одного миллиметра окажется
А = = 5 • 103 гц\мм — 5 кгц{мм.
Если же частный диапазон ограничен частотами
/макс — Ю7гу (А = 30 л/) и /мин =0,5- 10’гу (А = 60 л/),
то на каждый миллиметр той же шкалы придётся
А —107 ~-^5-1— ss 16-108 гц{мм — 16 кгц}мм.
Несомненно, что установка в первом случае будет точ-
нее, чем во втором.
160
В связи с этим в передатчиках, имеющих несколько ча-
стных диапазонов с отдельными шкалами, большой радиус
имеют всегда шкалы для диапазонов с более высокими ча-
стотами. Например, в станции РБ наибольший радиус
имеет «красная» шкала (волны с большими номерами),
наименьший —«ч ё р н а я» (волны с меньшими номерами).
Но не всегда размеры самой радиостанции позволяют
сконструировать шкалу требуемой длины. В таком случае
с успехом может применяться линза («увеличительное»
стекло), как это принято в некоторых наших радиостанциях,
а также в трофейных.
Для точности установки серьёзное значение имеют также
число делений шкалы (расстояние между делениями), тол-
щина штриха и указателя и удобство (плавность) настройки.
Для получения плавной настройки широко применяются
замедлители вращения (верньеры) с зубчатыми или фрик-
ционными передачами на ось органа настройки.
Несомненно, что в вопросе точности установки, кроме
конструктивных свойств радиостанции, большую роль
играют аккуратность и внимание радиста.
Требования к точности соответствия между заданной
и действительной частотой передатчика предъявляются очень
высокие. Допускаемые погрешности лежат в пределах от
0,01% до 0,05%. Пусть, например, задана частота 5.10е гу
(1=60 м). Если погрешность окажется 0,05%, то действи-
тельная частота будет отличаться от заданной на
Д/^5-^-0,05 = 2500 гц.
Эта неточность составляет одну десятую интервала между
соседними фиксированными волнами войскового диапазона
и потому она не может создать помеху для радиолинии, ра-
ботающей на соседней волне, или подвергнуть приёмник кор-
респондента угрозе помехи от соседней волны.
Но точная градуировка передатчика и тщательная уста-
новка по ней органа настройки ещё не обеспечивают доста-
точно малой погрешности действительной частоты по отноше-
нию к заданной. Дело в том, что во время эксплоатации за-
дающий генератор подвергается многочисленным влияниям,
приводящим к изменению его частоты.
Такими влияниями могут быть:
а) механические деформации (изменения формы и разме-
ров) деталей, соединительных проводов и каркаса под воз-
действием тряски и ударов;
11 Радиотехника
161
б) изменения размеров и электрических свойств деталей
при изменениях температуры их;
в) изменения атмосферного давления и влажности воз-
духа, особенно на больших высотах, влияющие на свойства
изоляционных материалов;
г) изменение напряжения источников питания, влияющее
на параметры и внутренние ёмкости ламп;
д) воздействие на возбудитель последующих каскадов
при их перестройках и регулировках.
Меры, с помощью которых устраняются или ослабляются
все перечисленные влияния, называются мерами ста-
билизации частоты. Рассмотрим их более
подробно.
Меры стабилизации частоты. Схема Доу
Механические деформации особенно сильно угрожают
радиостанции при переноске и перевозке её, если не приняты
самые тщательные меры к ограждению её от ударов и толч-
ков. Весьма значительными могут быть вибрации, которым
подвергаются радиостанции, установленные на самолё-
тах, в танках и автомобилях.
Для повышения устойчивости частоты монтаж радио-
станции, а особенно возбудителя, должен быть жёстким.
Катушки должны быть намотаны плотно на каркасах, а
плас ины конденсаторов должны иметь достаточную тол-
щину и неизменный зазор.
Детали крепятся прочно к корпусу (шасси) радиостан-
ции; рекомендуется корпус делать в виде литой или свар-
ной конструкции. Лампы должны иметь жёсткую кон-
струкцию и хорошее крепление.
Для ослабления вибраций в подвижных установках
применяется амортизация радиоаппаратуры с помощью
резиновых тяжей или опор, или же с помощью металличе-
ских пружин.
Температура деталей возбудителя изменяется в процессе
работы как под влиянием изменений внешней температуры,
так и благодаря выделению тепла самим передатчиком.
В наземных радиостанциях изменения внешней темпера-
туры, происходящие сравнительно медленно, не могут су-
щественно нарушить частоту при передаче отдельной радио-
граммы, но могут нарушить градуировку. Изменение же ча-
стоты («выбег») под влиянием самопрогрева происходит бы-
стро — в течение первых 15—20 минут после включения
передатчика. С повышением температуры индуктивность
162
обычных катушек и ёмкость обычных конденсаторов увели-
чиваются благодаря увеличению размеров их витков и пла-
стин; поэтому частота понижается.
Для уменьшения температурных влияний желательно
разместить детали возбудителя отдельно от ламп — в отсе-
ке, обеспечивающем возможное постоянство температуры.
Это, разумеется, будет очень трудной задачей для маломощ-
ных войсковых радиостанций, имеющих небольшие размеры.
Приходится брать возбудитель малой мощности во избежа-
ние нагрева его лампы.
Детали возбудителя должны изготовляться из материа-
лов, мало меняющих свои размеры при нагревании. В част-
ности, среди изоляторов такому требованию удовлетворяют
специальные сорта керамики.
Наконец, нередко к основному конденсатору возбуди-
теля подключается параллельно добавочный конденсатор
специальной конструкции, уменьшающий (а не увеличиваю-
щий) свою ёмкость при нагревании. Такой способ называется
термокомпенсацией. В настоящее время в качестве термоком-
пенсаторов применяются ёмкости с тикондовым диэлектри-
ком; в радиостанциях прежних выпусков применялись кон-
денсаторы с биметаллической пластиной.
Влияние изменений давления и влажности атмосферы.
Атмосферное давление изменяется в пределах, оказывающих
влияние на частоту, при высотных полётах. И это обстоя-
тельство вынуждает ставить особые требования к конструк-
циям самолётных радиостанций. Для наземных радиостан-
ций более существенную роль играют изменения влажности.
Влажность изменяет и диэлектрические свойства, и поверх-
ностную проводимость материалов радиостанции, что отра-
жается на частоте. Для устранения этих воздействий жела-
тельно герметизировать упаковку (кожух) радиостанции и
помещать внутри неё вещества, поглощающие влагу.
С этим мы встречаемся в некоторых трофейных радиостан-
циях.
Изменение напряжений источников питания. Ещё один
фактор, влияющий на частоту генератора, это —изменение
напряжений источников питания. При нарушении установ-
ленных величин напряжения накала и напряжения анодного
питания изменяются основные параметры лампы —кру-
тизна и внутреннее сопротивление. Изменяется также плот-
ность пространственного заряда электронов вокруг катода,
что приводит к изменению величин междуэлектродцых
ёмкостей лампы.
11*
163
Но лампа соединена с контуром, её ёмкости оказываются
включёнными параллельно контуру или участкам контура,
а потому изменение параметров и внутренних ёмкостей
лампы оказывает влияние на частоту возбудителя. Прак-
тика показывает, что в обычном самовозбуждающемся кас-
каде изменение анодного напряжения на 20% вызывает из-
менение частоты приблизительно на 0,01 %; такое же влия-
ние оказывает и изменение напряжения накала.
Казалось бы, что самым простым мероприятием для по-
лучения устойчивой частоты явится строгое поддержание по-
стоянства напряжений, питающих генератор. И действитель-
но, во всех стационарных, а иногда и в мощных подвижных
передатчиках принимаются меры, обеспечивающие постоян-
ство напряжений. В качестве стабилизаторов напряжений
применяются электромеханические и электронные приборы,
а также добавочные сопротивления (бареттеры), величина
которых резко зависит от температуры.
Но для переносных радиостанций такие мероприятия
оказываются слишком громоздкими и сложными. Прихо-
дится считаться с неизбежным снижением напряжений по
мере разряда батарей и принимать меры к стабилизации
частоты в самом передатчике. Для того чтобы влияние пара-
метров и ёмкостей лампы на частоту не было слишком
заметным, нужно иметь контур с достаточно
большой ёмкостью и с малыми поте-
рями.
Если ёмкость контура велика по сравнению с между-
электродными ёмкостями лампы (в- частности по срав-
нению с ёмкостью анод —катод, измеряемой единицами ми-
кромикрофарад в малых лампах), то изменения ёмкости
лампы на частоту существенно не повлияют. Впрочем, для
генерации коротких и особенно ультракоротких волн кон-
тур должен иметь малую ёмкость (в соответствии с формулой
Томсона), что затруднит применение данного способа стаби-
лизации.
Высокое качество (малые потери) контура является суще-
ственной мерой стабилизации. При высоком качестве контур
имеет в себе большой запас реактивной (колебательной)
энергии и оказывается подобен маховику с большой массой.
Как хороший маховик поддерживает постоянство числа обо-
ротов двигателя, так и хороший контур поддерживает по-
стоянство частоты генератора. Значит, повышение качества
контура является серьёзной мерой стабилизации.
Наконец, для того чтобы ослабить влияние неустойчивых
164
Рис. 171. Стабилизация частоты
путём включения индуктивности
параметров и ёмкостей лампы, а также сохранить неизмен-
ность градуировки генератора при смене его лампы, жела-
тельно брать связь лампы с контуром по возможности сла-
бой. Это означает практически, что в цепь анода должны вхо-
дить не все витки контура, а лишь минимальная часть их,
необходимая для получения нормального режима генератора
(см., например, рис. 150 и 151). Здесь мы опять-таки встре-
тились с известным противоречием: если Zpesy контура мало,
то ослабление анодной связи нанесёт ущерб полезной мощ-
ности. При высоком качестве контура, обеспечивающем боль-
шую величину Zpe3, ослаб-
ление связи контура с лам-
пой применяется успешно
и даёт повышенную ста-
бильность частоты.
В некоторых случаях
для ослабления влияний
лампы на частоту контура
включается индуктивность
в цепь переменной состав-
ляющей анодного тока
(рис. 171).
Меры устранения элек-
трического влияния уси-
лителя на возбудитель. Возбудитель подвергается электриче-
скому влиянию со стороны последующего каскада, так как
они связаны между собой. Нам желательно, чтобы эта связь
была только «односторонней»: возбудитель должен управлять
электронным потоком усилительного каскада, но не под-
вергаться влияниям при перестройках контура усилителя и
при регулировках в нём. Однако, кроме односторонней «элек-
тронной» связи, между контурами усилителя и возбудителя
имеется еще ряд паразитных (нежелательных связей), и в
первую очередь через ёмкость анод—сетка лампы усилителя
(рис. 172). Таким образом, последующий каскад вносит в
контур предыдущего каскада добавочные сопротивления
активного и реактивного характера, изменяя частоту само-
возбуждения.
Для того чтобы устранить такого рода связи, требуется,
очевидно, тщательная экранировка деталей возбудителя.
В частности, ослабить связь через ёмкость C&g можно при-
менением в усилительном каскаде лампы с экранирующей
сеткой (тетрод или пентод). Нужно считать, что в современ-
ных передатчиках пентоды являются основным типом ламп.
165
Мы знаем, что в них ёмкость Cag оказывается в сотни раз
меньшей, чем в триодах.
В радиостанциях прежних выпусков, использовавших
в усилительных каскадах триоды, для устранения связи
через ёмкость CBg применялся метод неитродиниро-
в а н и я. Этот способ заключается в подаче на контур воз-
Рис. 172. Связь через ёмкость анод — сетка
будителя дополнительного переменного напряжения, ко-
торое по амплитуде равно, а по фазе противоположно напря-
жению, воздействующему на контур возбудителя через ём-
кость CRg. Это уравновешивающее напряжение подаётся
из контура усилителя на контур возбудителя с помощью
специального «нейтродинного» конденсатора.
По способу включения нейтродинного конденсатора раз-
личают два типа схем нейтродинирования: сеточное и
анодное.
Схема анодного ней-
тродинирования (рис.
173) очень проста и по-
нятна. На рис. 173 по-
казаны лампа и контур
усилительного каскада.
Ёмкость Сл* даёт вред-
ную связь между ано-
дом и сеткой, воздейст-
вуя на сетку напряже-
нием с верхней
Рис. 173. Принцип анодного нейтроди-
нирования
точки контура.
Для нейтрализации этого действия включается конденса-
тор Cn между сеткой инижней точкой контура.
Соединение же контура с батареей, а через неё — с като-
дом, сделано через среднюю точку катушки.
166
Очевидно, напряжения, действующие на сетку че-
рез C>g и через Си, по знаку (по фазе) противоположны.
Нужно уравнять их амплитуды. Это достигается подбором
величины Cw, для чего ёмкость выполняется вполуперемен-
ной», т. е. она позволяет изменять свою величину, но не
имеет ручки регулировки на передней панели радиостанции.
Схема сеточного нейтродинирования представлена на
рис. 174. Здесь, для примера, изображён задающий генера-
тор по схеме Колпитца. Далее следует усилительный кас-
кад любой схемы. Анодная цепь усилителя связана через
ёмкость Cag с верхней точкой контура возбуди-
теля; для нейтрализации этой связи анодная цепь соеди-
няется через 1#нденсатор CN с нижней точкой контура
Усилитель
Возбудитель
Рис. 174. Схема сеточного нейтродинирования
возбудителя. Значит, от анода усилителя на контур возбу-
дителя действуют напряжения через Cag. и через Cff навстречу
друг другу. Подбором величины CN уравниваются их ам-
плитуды.
Иногда, в результате смены ламп или вследствие дефор-
мации деталей, нейтрализация передатчика может нару-
шиться. Это обнаружится нарушением градуировки возбу-
дителя и уменьшением колебательного тока в контуре
усилителя.
Для проверки нейтродинирования поступают следую-
щим образом. Настроив возбудитель и усилитель точно на
одну волну, выключают цепь накала лампы усилителя, не
вынимая лампу из панели. Электронная связь каскадов при
этом прекращается, а ёмкость остаётся. Если нейтрализа-
ция нарушена, то энергия возбудителя через ёмкость C&s
проникает в контур усилителя и создаёт там колебательный
ток, хотя обычно слабый. Включив в контур усилителя
167
чувствительный индикатор (или связав индика-
тор с контуром), регулируют ёмкость CN, добиваясь нулевых
показаний индикатора. В качестве индикатора можно
взять тепловой миллиамперметр или же гальванометр с вы-
прямителем, причём последний требуется связать с контуром
индуктивно.
Очень успешно устраняется влияние усилителя на воз-
будитель в том случае, когда в анодной цепи усилителя про-
исходит удвоение частоты. При этом контур усилителя
настраивается, как мы знаем, на двойную частоту и оказы-
вается далёким от резонанса с возбудителем. Это является
одним из существенных достоинств удвоения частоты..
Схема Доу. Среди схем, в которых удачЖ) устраняется
реакция последующего контура на задающий, особое место
занимает схема Доу, применяемая во многих войско-
вых передатчиках. В состав схемы Доу входит одна лампа —
тетрод или пентод, и два резонансных контура (рис. 175,0).
Первый (нижний на рисунке) контур участвует в самовоз-
буждении схемы и своими параметрами «задаёт» частоту;
на рис. 175,0 изображена схема самовозбуждения с ин-
дуктивной связью на сетку. Второй контур (верхний на ри-
сунке) включён в цепь переменной составляющей анодного
тока последовательно с первым и предназначен для выделе-
ния колебательной мощности.
Общее колебательное напряжение U, создаваемое пере-
менным анодным током, распределяется между обоими кон-
турами пропорционально их резонансным сопротивлениям.
Для нас желательно, чтобы основная часть мощ-
ности выделялась в верхнем контуре, ко-
торый будет, таким образом, играть роль контура
усилителя по отношению к задающему контуру. Оче-
видно, резонансное сопротивление верхнего контура
должно быть больше, чем нижнего. Этого можно достигнуть,
например, взяв индуктивность верхнего
контура больше, а ёмкость соответст-
венно меньше по сравнению с индук-
тивностью и ёмкостьюнижнего контура.
Можно также применить «неполное» включение нижнего
контура в анодную цепь. Для того чтобы оба ротора конден-
саторов были присоединены к корпусу, приходится соединять
с корпусом точку между верхним и нижним контурами. Экра-
нирующая сетка через ёмкость Сэ должна соединяться не
с катодом, а с корпусом; в случае применения пентода его
защитная сетка также присоединяется к корпусу.
168
Рис. 175. Схема Доу:
п — генератор с двумя контурами по схеме Доу; б — электронная связь между кон-
турами; в — схема Доу с трёхточечным самовозбуждением; г —обычное изображе-
ние схемы Доу
169
Каким же образом устраняется вредная связь между уси-
лительным контуром и задающим в схеме Доу? Задающий
контур помещается в экране (пунктир), который устраняет
магнитные и ёмкостные взаимодействия между деталями кон-
туров. Таким образом, связь оказывается возможной лишь
через лампу, к аноду которой присоединена точка верхнего
контура, а к катоду—противоположная точка нижнего. Ём-
кость между анодом и нижними электродами лампы служит
внешней связью контуров. Вот здесь-то и становится понят-
ной необходимость применять в схеме
Доу экранированную лампу (тетрод или пен-
тод): благодаря наличию экранирующей сетки внешняя
ёмкостная связь контуров становится ничтожно малой.
Остаётся ещё один вид внешней связи между контурами:
связь через внутреннее сопротивление лампы или, иначе
говоря, через электронный поток (рис. 175,6). Но и в этом
случае удачным является применение экранированной
лампы, имеющей весьма большое внутреннее сопротивление
R{. Вполне понятно, что если в схеме на рис. 175,6 величина
возрастает до бесконечности, то связующая цепь будет
разомкнута и связь исчезнет полностью. При большом зна-
чении /?, связь будет весьма малой.
Очень часто отмечается ещё одна особенность схемы Доу:
задающий контур питается не только переменной составляю-
щей анодного тока, но и переменной составляющей тока эк-
ранирующей се/ки. Действительно, переменная составляю-
щая тока экранирующей сетки проходит через ёмкость Св
(рис. 175,а) на корпус, с корпуса — на среднюю точку между
контурами, затем через нижний контур на катод и, в со-
ставе электронного потока, вновь на экранирующую сетку.
Таким образом, экранирующая сетка участвует в процессе
самовозбуждения схемы. Но роль экранирующей сетки в
этом процессе нельзя считать главенствующей; наоборот,
переменная составляющая тока анода оказывается практи-
чески значительно больше, чем переменная составляющая
тока экранирующей сетки, а потому питание задающего кон-
тура производится в основном цепью анода.
Тот вид схемы, который дан на рис. 175,о, не находит
себе широкого применения. В войсковых передатчиках встре-
чается другая разновидность схемы Доу: схема с трехточеч-
ным самовозбуждением (рис. 175,в). Но при включении лампы
прямого накала несколько осложняется питание катода.
Мы уже рассматривали способ питания накала в обычной
трёхточечной схеме (см. рис. 168). Здесь должен быть приме-
170
и Ён тот же самый способ, чтобы сохранить присоединение ро-
тора к корпусу.
Изменив несколько размещение колебательных контуров"
на чертеже и изображая полностью цепь накала, мы получим
тот вид схемы Доу, в котором она встречается в войсковых
передатчиках (рис. 175,г). Принципиально эта схема не от-
личается от предыдущей, в чём легко убедиться при внима-
тельном их сравнении.
Рассмотрим подробно физические процессы в генераторе
типа Доу применительно к схеме на рис. 175,г.
При включении источников питания возникают собст-
венные колебания в контуре Сх. Переменное напряжение,
создаваемое током собственных колебаний в витках L", дейст-
вует между управляющей сеткой и катодом лампы. Это воз-
действие управляет электронным потоком, образуя перемен-
ные составляющие токов в цепях анода и экранирующей сетки.
Переменный анодный ток направляется через ёмкость
СраэдИ через ветви La и Са второго контура на корпус и далее
должен попасть на катод, Ввиду того, что батарея накала
своим отрицательным зажимом присоединена к корпусу,
переменный ток анода имел бы короткий путь на катод через
положительный провод накала, если бы в этот провод не
была включена дроссельная катушка LK. Эта дроссельная
катушка, представляя малое сопротивление для постоянного
тока накала, препятствует прохождению тока высокой ча-
стоты через положительный провод.
Переменный анодный ток вместе с переменной составляю-
щей тока экранирующей сетки имеют путь на катод лишь че-
рез витки L' задающего контура. Следовательно, через эти
витки происходит питание контура, поддерживающее в нём
незатухающий колебательный процесс. Те же самые витки L'
служат и отрицательным проводом цепи накала. Для того
чтобы смена лампы и изменение расположения проводов цепи
накала не отражались на частоте колебаний задающего кон-
тура, включены блокировочные ёмкости Ск и С„. Назначе-
ние экрана (пунктир на рис. 175,г) нам известно.
Но, как мы уже указали, переменная составляющая анод-
ного тока питает и контур Са, создавая и поддерживая в
нём колебания, частота которых определяется задающим
контуром. Если контур £а <?г настроен в резонанс с задаю-
щим, то, благодаря указанному выше выбору параметров,
резонансное сопротивление второго контура окажется больше,
чем первого
^2реэ > ^1рез'
171
Следовательно, переменное напряжение высокой частоты на
втором контуре будет больше, чем на участке L' первого кон-
чт» и,>и„
Ввиду того, что оба контура питаются приблизительно
одинаковым током (если не считаться с током экранирующей
сетки), а напряжение на втором контуре получается больше,
мощность во втором контуре также оказывается больше, чем
в первом. Называя первый контур «внутренним», мы имеем
право назвать второй контур «внешним». Только при
этом следует помнить, что повышенная мощность дости-
гается во втором контуре за счёт правильного соотношения
параметров обоих контуров, т. е. путём должного распреде-
ления общей мощности, которую отдаёт лампа.
Итак, схема Доу является двухконтурным самовозбуж-
дающимся генератором, в котором между первым и вторым
контурами имеется лишь «электронная» связь.
В чем же состоят преимущества этой схемы? По
стабильности частоты одно к а с к адна я
схема Доу приблизительно равноцен-
на двухкаскадной схеме других видов.
Действительно, изменения параметров внешнего контура (на-
пример, за счёт подключения к нему антенны) не отразятся
существенно на частоте колебаний, ибо между контурами
устранены все виды связи, кроме электронной. Вместе с
тем мощность, отдаваемая внешнему контуру, составляет
большую часть полезной мощности, которую выделяет лампа.
С другой стороны, внутренний контур может быть свя-
зан с анодной цепью через сравнительно малую индуктив-
ность и, что, как мы знаем, тоже повышает стабильность
частоты. Наконец, в двухкаскадном передатчике частота
могла бы меняться при изменениях ёмкостей второй лампы;
здесь же мы имеем только одну лампу.
Эти преимущества и сделали схему Доу весьма выгодной
для передатчиков лёгких переносных радиостанций.
Выбор той или иной схемы возбудителя в вопросе устой-
чивости частоты не играет решающей роли, если только при-
няты все меры, перечисленные нами, для устранения фак-
торов, влияющих на частоту.
Но даже при самом строгом соблюдении всех изложен-
ных мероприятий мы сможем построить передатчик с не-
устойчивостью частоты не меньше0,01 —0,03%; в переносных
же радиостанциях, где зачастую нет возможности выполнить
172
все меры к повышению устойчивости частоты, результат
может оказаться худшим. Это заставляет производить
периодически, а особенно перед боевыми операциями,
проверку градуировок, сравнивая частоту передатчика с
эталонной частотой и внося необходимые поправки в на-
стройку. Конечно, каждая проверка градуировки отнимает
время; в процессе же оперативной работы выделить время
на проверку не всегда возможно. В результате связь ока-
зывается менее надёжной, чем это желательно.
Стабилизация частоты при помощи кварца
Значительно устойчивее становится радиосвязь, если
радиостанция снабжена кварцевым стабилизатором часто-
ты. В этом случае колебание возбудителя может считаться
само по себе эталонным по частоте, так как правильно
сконструированный и используемый кварцевый стабилизатор
обеспечивает установку и устойчивость частоты с точностью
в пределах десятков и даже единиц герц..
Рис. 176. Кри- Рис. 177. Изготовление пласти-
сгалл кварца ны кварца
Кварц является минералом естественного происхожде-
ния; химически он представляет собой двуокись кремния и в
природе весьма распространен. Но в кристаллическом виде,
пригодном для производства стабилизаторов, кварц встречает-
ся сравнительно редко. Полноценный кристалл кварца изобра-
жен на рис. 176. Это — один из самых твёрдых материалов.
Для радиотехнических задач из кварцевого кристалла
определённым образом вырезается пластина (рис. 177).
Если эту пластину положить между двумя металличе-
скими обкладками и сжать, то на обкладках появятся электри-
ческие заряды противоположных знаков. Такое свойство на-
зывается пьезоэлектрическим эффектом. При переходе от
сжатия пластины к её растяжению электрические заряды
на гранях изменяют свои знаки.
Пьезоэлектрический эффект оказывается обратимым:
173
если металлические обкладки присоединить к источнику
электрической энергии и дать на одну из обкладок положи-
тельный заряд, а на другую—отрицательный (рис. 178),
то пластина сожмётся; при перемене знаков на обкладках
произойдёт расширение пластины.
При включении на обкладки (держа-
+ |(| — тель) переменного напряжения пластинка
~~ III будет сжиматься и расширяться в такт
IеI с электрическими колебаниями. Механи-
Рис. 178. Включе- ческие же колебания пластины кварца
ние кварца в эле- вызовут на её внешних поверхностях (гра-
ктрическую цепь Нях), а значит и на обкладках, появле-
ние переменных электрических зарядов.
Кварцевой пластине, как и другой упругой механи-
ческой системе, свойственна определённая частота собствен-
ных колебаний; и в том случае, когда частота переменного
«возбуждающего» напряжения совпадает с собственной ча-
стотой кварца, колебания пластины приобретают наиболь-
шие размахи.
При воздействии на кварц переменного
напряжения с большими амплитудами кварц
может чрезмерно нагреться, теряя свои свой-
ства, или даже дать трещину. Поэтому нельзя
применять кварц в мощных каскадах пере-
датчиков.
Пластина кварца является, следовательно,
электромеханической колебательной систе-
мой. Будучи включена в электрическую
цепь, она представит собой для переменного
тока такое же сопротивление, как колеба-
тельный контур, изображённый на рис. 179.
Здесь Lg, Cg, Rg — величины, характери-
зующие электрические свойства кварца,
а С, — ёмкость между обкладками держа-
теля. Ввиду того, что Сх оказывается зна-
чительно больше, чем С?, частота собствен-
ных колебаний системы определится главным
образом параметрами Lg и С?.
Параметры кварца, а следовательно,
Рис. 179. Кон-
тур, равноцен-
ный кварцу
и частота его
собственных колебаний определяются размерами пластины.
Так, для пластины, совершающей колебания по толщине,
собственная частота приближённо равна
{[мггц] —
2,84
174
где I — толщина пластины. Это соотв тствует длине электро-
магнитной волны в пространстве
\л<] 10б»/[лщ].
Пример Пластина кварца имеет толщину 0,5 мм. Определи ь час-
тоту её колебаний и длину соответствующей волны
f = 5,68 мггц; I££106-0,5 = 53 м.
Рис. 180. Включение кварца между
сеткой и катодом
Можно возбудить в кварцевой пластине колебания не
только по толщине, но и по длине. Понятно, что частота соб-
ственных колебаний по длине при обычной плоской форме
пластины будет ниже, чем по толщине, и приблизительно во
столько раз, во сколько длина превосходит толщину.
Точно значения частоты .для каждой пластины опреде-
ляются при её изготовлении и составляют «паспорт» пла-
стины. Широким применением пользуются пластины, у ко-
торых собственные ча-
стоты соответствуют
фиксированным войско-
вым волнам.
В роли колебатель-
ной системы кварц об-
ладает замечательным
свойством: его ка-
чество очень
высоко (Q>10000).
Составить такой контур
из обычных электриче-
ских деталей не пред-
ставляется возможным.
Но мы знаем, что
контур высокого качества, будучи включён в схему гене-
ратора с самовозбуждением, обеспечивает хорошую устойчи-
вость частоты. Отсюда и становится понятным применение
кварца в роли стабилизатора частоты.
Один из распространённых способов включения кварца
показан на рис. 180. Кварц включён между сеткой и като-
дом в роли колебательного контура. Обратная связь от анод-
ной цепи на сеточную в этой схеме осуществляется через
ёмкость лампы Cag. Для Торо чтобы обратная связь поддержи-
вала, а не гасила, колебания кварца, требуется подбор вели-
чины и характера анодной нагрузки, что и достигается из-
менением ёмкости С. Признаком возникновения генерации
на частоте кварца служит спадание постоянного тока в цепи
175
анода (показание миллиамперметра). Постоянный ток цепи
анода спадает вследствие того, что генерация вызывает им-
пульсы тока сетки, создавая смещение на сопротивлении
утечки /?г. Заметим, что обрыв сопротивления утечки пре-
кращает колебания, так как лампа окажется «запертой» осев-
шими на сетку электронами.
Другой способ включения кварца показан на рис. 181.
Здесь обратная связь осуществляется с участием ёмкости
сетка — катод, кварц же включён между анодом и сеткой.
Рис. 181. Включение кварца
между сеткой и анодом
В обеих схемах кварцевых ге-
нераторов настраиваемый контур
в цепи анода может быть заменён
постоянной нагрузкой, подобран-
ной так, чтобы выполнялись усло-
вия самовозбуждения.
Кварцевые генераторы (малой
мощности) применяются в качестве
возбудителей; за ними обязательно
следуют каскады усиления мощ-
ности, а иногда —удвоители. Це-
лесообразность применения удво-
ителей при кварцевой стабилиза-
ции особенно очевидна на коротких
волнах: кварц трудно выполнить
с толщиной меньше 0,5 мм, так как пластина ока-
жется непрочной. Путём удвоения частоты, иногда даже
двукратного, имеется возможность получить стабильную
частоту на коротких волнах. В диапазоне ультракоротких
волн применение кварца встретило бы значительные труд-
ности, так как многократное удвоение частоты приводит к
низкому общему коэфициенту полезного действия передат-
чика. На ультракоротких волнах обычно применяются меры
стабилизации без кварца, рассмотренные нами ранее.
15. УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ
КОЛЕБАНИЯМИ ПЕРЕДАТЧИКА
Управление колебаниями при радиотелеграфной работе
(манипуляция). Методы манипуляции
Для того чтобы использовать электромагнитные колеба-
ния высокой частоты для передачи радиотелеграфных зна-
ков или речи и музыки, необходимо так или иначе воздей-
ствовать на эти колебания —управлять ими в соответст-
вии с видом работы (радиотелеграф или радиотелефон).
176
При радиотелеграфной работе от руки
управление (манипуляция) осуществляется с помощью
ключа (манипулятора) посылкой серий незатухающих коле-
баний разной длительности в соответствии со знаками аз-
буки Морзе (рис. 182).
Рис. 182. Сила тока в антенне при телеграфной передаче
При быстродействующей или буквопечатающей радио-
телеграфной связи управление выполняется при помощи
реле, на которое воздействует трансмиттер в соответствии
с кодом Морзе или Бодо. Рабочие контакты реле входят
в схему подобно ключу.
При нажатии ключа в схеме должны немедленно возни-
кать колебания, питающие антенну; при разрыве контак-
тов ключа колебания
должны немедленно пре-
кращаться. Скорость ра-
боты от руки достигает
100—150 знаков в ми-
нуту. Скорость автома-
тического радиотеле-
графа может быть зна-
чительно выше.
Методы манипуля-
ции. В какую же цепь
передатчика целесооб-
Рис. 183. Возможные включения
манипулятора
разно включать мани-
пулятор? Не следует
включать ключ в цепь
накала, так как на разогрев и охлаждение нити требуется
некоторое время, в результате чего знаки будут искажаться
даже при медленной работе.
Невыгодно также включать ключ в цепь переменной со-
ставляющей анодного тока в схемах параллельного питания
(рис. 183, точка о): при отрыве контура от лампы вся под-
12 Радиотехника
177
водимая мощность расходуется на нагревание анода, что
может оказаться опасным для лампы.
Ключ включается в цепь анодного питания (точка б),
но только в маломощных передатчиках
при напряжениях анодной батареи порядка 200 в и меньше.
Дело в том, что при таком включении металлический рычаг
ключа несёт на себе напряжение анодного питания по
отношению к корпусу радиостанции; при высоких
напряжениях это опасно для жизни радиста, ес-
ли он прикоснётся одновременно к рычагу ключа и к
корпусу.
Значительно чаще применяется включение ключа в цепь
сетки (точка в). Оно должно прекращать при разрывах воз-
буждение каскада. Однако
и этот способ нельзя считать
совершенным. Если на сетку
в рабочем процессе подаётся
отрицательное смещающее
напряжение, то при разрыве
цепи оно окажется снятым,
вследствие чего возрастёт
постоянный анодный ток и
создастся угроза перегрева
анода.
Более удачной схемой
Рис. 184. Манипуляция смеще- нужно считать подачу до-
нием на управляющую сетку полнительного отрицатель-
ного смещения на сетку при
разрыве ключа (рис. 184). Если при нажатом ключе сме-
щение снимается лишь с участка /?х потенциометра, то при
разомкнутом ключе смещение берётся от полной батареи Ее
и прекращаются тем самым импульсы анодного тока.
Наконец, мы можем встретить ключ в цепи экранирую-
щей сетки тетрода или пентода (рис. 185). При нажатии клю-
ча здесь на экранирующую сетку оказывается включённым
положительное напряжение, необходимое для прохожде-
ния нормального анодного тока. При поднятом же ключе за-
мыкается его задний контакт, соединяющий экранирующую
сетку с нижним концом сопротивления RK. Это сопротивле-
ние питается постоянной составляющей анодного тока воз-
будителя (не показанного на схеме). Следовательно, на
экранирующую сетку подаётся отрицательное напря-
жение
— 1ас • /?к ,
178
которое перемещает, как нам известно, характеристику
лампы усилителя вправо, прекращая анодный ток. Подоб-
ный метод манипуляции применён в передатчике типа РСБ.
В многокаскадных передатчиках манипуляция
производится, как правило, в усилительном,
а не в задающем каскаде. Этим обеспечивается
устойчивость частоты. Там, где манипулируется возбуди-
тель, частота меняется в течение одного нажатия ключа, и
Рис. 185. Манипуляция на экранирующую сетку
это даёт заметное изменение тона, которым звучит сигнал
в телефонах приёмника; приём на слух при неустойчивом
тоне более труден и в большей мере подвержен помехам,
нежели приём при постоянном тоне. Конечно, известное
влияние на частоту возбудителя может оказать и манипуля-
ция в усилителе, если не устранена полностью реакция по-
следующих каскадов на предыдущие.
Управление колебаниями при радиотелефонной работе
(модуляция). Системы модуляции
Управление колебаниями при радиотелефонной работе
называется модуляцией.
Рис. 186. Простейшая схема модуляции в проводной телефонии
В простейшем своём виде модуляция известна нам в схе-
мах проводного телефона (рис. 186). Она совершается с по-
12*
179
мощью микрофона, на который воздействует звук. Под дей-
ствием звуковых колебаний изменяется сопротивление ми-
крофона, вследствие чего меняется сила постоянного тока,
поступающего в схеме на рис. 186 в линию и далее в приём-
ный аппарат (телефон).
Рис. 187. Модуляция постоянного тока
На рис. 187 изображены изменения силы тока при воз-
действии звука на микрофон; именно эти изменения и назы-
ваются модуляцией. Сила или громкость звука
находит своё воспроизведение в глубине модуля-
ц и и. Тихим звукам соответствует неглубокая модуляция,
громким —глубокая.
Частота, с которой происходит модуляция, является
звуковой частотой (сотни и тысячи герц). Более
низким (басовым) звукам соответствуют низкие частоты; бо-
лее высоким звукам (свистам) соответствуют более высокие
частоты — вплоть до значения около 15 000 гц, при котором
ухо человека перестаёт ощущать звук.
Модуляция иногда применяется совместно с манипуля-
цией для передачи тональных телеграфных
сигналов. Примером может служить зуммерный
вызов (рис. 188). Зуммер производит модуляцию постоян-
ного тока определённой звуковой частотой, но этот процесс
180
длится только при нажатии ключа. В телефоне получается
тональное воспроизведение знаков Морзе, позволяющее ве-
сти приём на слух.
В радиотехнике применяется микрофонная, а иногда и
тональная модуляция. Но модулируется здесь не постоян-
ный ток, как в аппаратуре проводной связи, а основное («не-
сущее») колебание высокой частоты. Колебания, излучае-
мые передатчиком, характеризуются двумя числовыми зна-
чениями: амплитудой и частотой. В соответствии с этим
радиотехника применяет две системы модуля-
ции: амплитудную и частотную.
Амплитудная модуляция представляет собой изменение
амплитуд' тока высокой частоты по закону звуковой
Рис. 189. Радиотелефонная модуляция по амплитуде
частоты. На рис. 189 показана примерная картина мо-
дуляции по амплитуде. Заметим, что здесь частота несущего
колебания остаётся неизменной.
Мерой для оценки воздействия звука на высокоча-
стотный процесс служит так называемый коэфициент
модуляции. Коэфициентом модуляции называется
отношение наибольшего прироста несущей амплитуды к са-
мой несущей амплитуде (см. рис. 189):
^о = Л£макс.юо.
в 1макс
Если амплитуда возрастает до удвоенной величины и за-
тем уменьшается до нуля, то коэфициент модуляции соста-
вит 100%. Это должно соответствовать самому громкому из
возможных звуков. В таком случае звуку нормальной силы
соответствует коэфициент модуляции 30—40%.
181
Частотная модуляция представляет собой изменение ча-
стоты (а значит и длины волны) высокочастотного колеба-
ния по закону звукового воздействия. Графическое
изображение частотной модуляции не столь наглядно,
как изображение амплитудной модуляции.
На рис. 190 показан процесс модуляции по частоте.
Мы видим, что в этом случае амплитуда остаётся неизменной
и равной амплитуде несущего колебания. Изменяются
периоды колебания, а значит и частота. При положительном
воздействии звука частота возрастает, при отрицатель
ном — уменьшается, и наоборот.
Понятие «коэфициент модуляции» для этого случая, оче-
видно, непригодно. Здесь нужен другой показатель. Наибо-
лее понятной для нас будет оценка эффекта модуляции по
Рис. 190. Модуляция по частоте
наибольшему отклонению частоты от среднего («несущего»)
значения. Это отклонение в радиотехническом обиходе на-
зывают «качанием» или «девиацией» частоты.
Девиация частоты Д/ составляет обычно очень малый про-
цент от средней частоты —гораздо меньший, чем это при-
шлось изобразить на рис. 190. Для примера укажем, что при
несущей частоте порядка 30 мггц наибольшее отклонение со-
ставит примерно Д/=10-г-20 кгц (т. е. меньше 0,1 %).
Наибольшие отклонения частоты получаются при самых
громких звуках Следует отметить одно важное обстоятель-
ство: показатель частотной модуляции не имеет такого огра-
ничивающего предела, каким является т=100% для модуля-
ции по амплитуде.
Радиотелефония при амплитудной модуляции находит
себе применение в радиотехнике уже свыше 25 лет и в на-
стоящее время используется во многих типах войсковых
передатчиков. Частотная модуляция вошла в практические
схемы лишь за последние годы, но благодаря серьёзным своим
182
преимуществам широко используется сейчас на ультракорот-
ких волнах.
Как амплитудная, так и частотная модуляция позво-
ляет, кроме радиотелефонной передачи, осуществлять тональ-
ную радиотелеграфную передачу. В таком случае вместо ми-
крофона звуковое воздействие оказывает генератор тональ-
ной частоты, а работа ведётся телеграфным кодом при по-
мощи ключа.
Амплитудная модуляция
Модуляция по амплитуде достигается путём воздействия
напряжения звуковой частоты на один из электродов лампы
Ток 6 микрофоне
Анодный ток генератора
Колебательный ток
Рис. 191. Процессы в радиотелефонном пере-
датчике при амплитудной модуляции
(на управляющую сетку, анод, экранирующую сетку или
защитную сетку). Это воздействие совершается в схеме ге-
нератора при наличии колебаний высокой частоты с от-
сечками анодного тока. Напряжение звуковой
частоты изменяет высоту импульсов анодного тока, а зна-
чит и амплитуду колебательного тока в контуре. Можно
в общем виде изобразить процесс амплитудной модуляции
графиками рис. 191. Получить модуляцию при колебаниях
первого рода нельзя, так как перемещения рабочего участка
в пределах прямолинейной части характеристики не будут
изменять амплитуд переменной составляющей анодного
тока.
183
Модуляции подвергается, как правило, один из каска-
дов, включённых после задающего генератора. Модуляция
самого задающего каскада применяется редко: при измене-
ниях режима возбудителя, как нам уже известно, частота
окажется нестабильной, и наряду с необходимой амплитудной
модуляцией появится нежелательная в данном случае моду-
ляция по частоте. Поэтому мы будем изучать схемы модуля-
ции в каскадах с посторонним возбуждением.
Сеточная моду-
ляция. На рис. 192
приведена про-
стейшая схема
модуляции на уп-
равляющую сетку.
Каскад является
усилителем мощ-
ности и собран по
обычной схеме па-
раллельного пита-
ния на тетроде.
На управляю-
щую сетку лампы
действуют три на-
пряжения, вклю-
чённых последова-
тельно: постоянное отрицательное смещение Ек, устанав-
ливающее начальную рабочую точку телефонного режима
на характеристике лампы; напряжение высокой частоты 17ш,
воздействующее на сетку благодаря связи её цепи с возбу-
дителем; наконец, напряжение звуковой частоты Uo, выде-
ляющееся на зажимах вторичной обмотки модуляционного
трансформатора. Для того чтобы напряжение возбуждения
полностью воздействовало на «вход» каскада (т. е. на зажи-
мы сетка—катод), трансформатор блокируется конденсато-
ром Ci, представляющим собой малое сопротивление для
высокой частоты (Ct= 500-М ООО мкмкф).
В первичную обмотку модуляционного трансформатора
в этой простейшей схеме включён микрофон со своей бата-
реей. Трансформатор является повышающим и имеет коэ-
фициент трансформации порядка 20н-40. Для того чтобы
напряжения высокой и звуковой частоты не давали беспо-
лезного падения на внутреннем сопротивлении источника
сеточного смещения, последний блокируется большой
ёмкостью Са (порядка 1н-2 мкф).
184
Физическая картина
сеточной модуляции
развёрнута на рис. 193.
График а относится к
тому случаю, когда на
сетку включено посто-
янное смещение, но
напряжения возбужде-
ния и модуляции отсут-
ствуют; анодный ток
здесь также отсутствует,
ибо рабочая точка на-
ходится левее начала
характеристики. Гра-
фик б рисует совмест-
ное действие напряже-
ний смещения и моду-
ляции. В сущности, мы
видим здесь то же с е-
точное смеще-
ние, но изме-
няющееся поза-
к о н у звуковой
частоты. Далее, гра-
фик в показывает сов-
местное воздействие
всех трёх напряжений.
Смысл построения та-
ков: для напряжения
высокой частоты осью
развёртки является
здесь не прямая верти-
каль, а кривая пере-
менного смещения, взя-
тая из графика б.
Благодаря перемен-
ному смещению рабочая
точка для разных перио-
дов высокой частоты
находится на разных
участках характеристи-
ки, что даёт импульсы
анодного тока различ-
ной высоты и с раз-
193. Физические процессы при сеточной модуляции
185
личными отсечками. Импульсы анодного тока развёрнуты
по времени вправо. Ниже дано примерное изображение
переменной составляющей анодного тока, которая согласно
теореме Фурье (см. стр. 144) входит в состав импульсов.
Амплитуды переменной составляющей приблизительно про-
порциональны высоте импульсов и отражают в себе процесс
модуляции. Далее следовало' бы показать картину колеба-
тельного тока; но нам известно заранее, что его амплитуды
строго пропорциональны амплитудам первой гармоники по
соотношению
к макс " ^Гмакс*
Наконец, на рис. 193 график г иллюстрирует процесс
во время молчания, т. е. при отсутствии напряжения звуко-
вой частоты. Импульсы и отсечки анодного тока здесь остают-
ся постоянными, а следовательно, и колебательный ток имеет
неизменную амплитуду. Важно заметить следующий факт:
высота импульсов в исходном телефон-
ном режиме должна быть меньше того
максимального значения, которое бу-
дет достигаться во время модуляции.
При телеграфной же работе можно выбрать именно режим
максимальных импульсов. Поэтому один и тот же передат-
чик при телефонной работе имеет м е н ь-
tuyjo мощность излучения, чем прицеле-
г р а ф н о й. Если к тому же учесть, что человеческое ухо
способно лучше различать на приёмнике телеграфные сиг-
налы, чем телефонную передачу, то становится понятным,
почему все наши радиостанции обеспечивают телеграфом
большие дальности, чем телефоном.
В свою очередь дальность радиотелефонии в значитель-
ной степени зависит от коэфициента модуляции. Необхо-
димо, чтобы громкому звуку соответствовал коэфициент
модуляции, близкий к 100%. А для этого требуется доста-
точно большая амплитуда модулирующего напряжения зву-
ковой частоты.
Микрофонный трансформатор не всегда обеспечивает не-
обходимую амплитуду напряжения, особенно при модуля-
ции в мощном каскаде. В таком случае прибегают к предва-
рительному усилению модулирующего напряжения в спе-
циальном каскаде, который называется модуляторным кас-
кадом или просто модулятором.
На рис. 194 дана одна из возможных схем сеточной моду-
ляции с предварительным усилением по низкой частоте.
186
Рис. 194. Модуляция на сетку с пред-
варительным усилением напряжения
низкой частоты
Верхняя лампа является обычным тетродом в каскаде по-
стороннего возбуждения с параллельным питанием. Нижняя
лампа выполняет роль модулятора. На её сетку воздействует
переменное напряжение звуковой частоты со вторичной об-
мотки микрофонного
трансформатора. Анод-
ная же цепь, собран- Мощный
ная по схеме парал- каскад
дельного питания, в ка-
честве полезной нагруз-
ки имеет омическое со-
противление R, питае-
мое переменной состав-
ляющей анодного тока.
Так как в соответ-
ствии с частотой сеточ-
ного напряжения пере-
менная составляющая
анодного тока оказы-
вается звуковой часто-
ты, то разделительный
конденсатор Ср должен
иметь большую ёмкость;
вместо дросселя парал-
лельного питания вклю-
чено в цепь постоянного
тока сопротивление /?п.
На нагрузочном сопротивлении R выделяется перемен-
ное напряжение звуковой частоты
Ua=IvR,
где —переменная составляющая анодного тока модуля-
тора. Но сопротивление R входит одновременно в цепь сеточ-
ного смещения генераторной лампы. Значит, совместно с по-
стоянным смещением Eg на сетку генератора воздействует
и модулирующее напряжение звуковой частоты, усиленное
нижней лампой. Такой принцип модуляции применён, на-
пример, в радиостанции РСБ.
Сеточная модуляция с предварительным усилением по
низкой частоте применяется в передатчиках средней и боль-
шой мощности. Однако она не является единственным видом
модуляции. В передатчиках малой мощности (а также в мощ-
ных передатчиках старых выпусков) находит себе приме-
нение анодная модуляция.
187
Анодная модуляция. Простейшая схема анодной моду-
ляции изображена на рис. 195.
В генераторе постороннего возбуждения цепь параллель-
ного анодного питания содержит, кроме батареи Ел, источник
напряжения звуковой частоты, последовательно включён-
ный по отношению к батарее. Напряжение звуковой частоты
Не в этой простейшей
схеме снимается с за-
жимов вторичной об-
мотки модуляционного
трансформатора, в пер-
вичной обмотке которо-
го может быть прямо
включён микрофон со
своей батареей.
Во время воздейст-
вия звука на микрофон
питание анодной цепи
оказывается пульсирую-
щим. Анодное напряже-
ние от средней величины Еа возрастает до максимального значе-
и далее уменьшается через среднюю величину
и з м е-
р е м е-
и с т и-
напря-
жения характеристика движется влево, а с уменьшением—
вправо. Перемещения характеристики являются «м е д-
ленными», так как они обусловлены переменным на-
пряжением звуковой частоты. При постоянном смеще-
нии Eg и при постоянной амплитуде возбуждения макс
перемещения анодной характеристики повлекут за собой
«медленные» изменения высоты импульсов анодного
тока, т. е. модуляцию1.
Тр
о---
Рдр
"feww------1
Рис. 195. Простейшая схема анодной
модуляции
ния£а+(7еиако . .
до наименьшего значения Еа — UQ Вместе с
’ макс
нением анодного напряжения пе
щается и динамическая характер
к а лампы относительно своих осей. С ростом
1 Но генераторным лампам свойственны малые значения прони-
цаемости D; поэтому и перемещения динамической характеристики
окажутся небольшими, что не обеспечит нужной глубины модуля-
ции. В помощь модуляции здесь можно использовать тот самый
«перенапряжённый» режим, которого мы избегали в обычном кас-
каде генератора.
При низком анодном напряжении характеристика анодного тока
быстро достигает «насыщения», так как электроны перехватывают-
ся положительно заряженной сеткой и не долетают до анода. Имен-
но это «насыщение», т. е. верхний сгиб характеристики, и позво-
ляет ограничить импульсы анодного тока в процессе модуляции.
188
На рис. 196 описанный нами процесс представлен графи-
чески. Здесь нет возможности показать всей последователь-
ности перемещения динамической характеристики. Пока-
зано её среднее (исходное) положение, которое характе-
ризуется напряжением Ел и соответствует молчанию; далее
показано крайнее левое положение, характеризующееся
наибольшим напряжением Ел + (7еиак0, и крайнее правое
положение, соответствующее напряжению ЕЛ'—(7емак0.
Вниз развёрнуто по времени возбуждающее напряжение
высокой частоты, ось которого смещена влево на величину Eg.
В исходный момент (а также при молчании) импульсы
анодного тока доходят до точки а. По мере «медленного» пере-
мещения характеристики влево импульсы анодного тока
возрастают, достигая в пределе точки Ь. Далее начинается
снижение импульсов, и в крайнем правом положении ха-
рактеристики высота импульсов ограничена точкой с. При
этом точка с снижена за счет сгиба характеристики, со-
ответствующей низкому анодному напряжению. Затем
импульсы вновь возрастают, и процесс повторяется.
Переменная составляющая анодного тока I, (точнее, его
первая гармоника), которая питает резонансный контур
генератора, изображена отдельным графиком. Её амплитуды
приблизительно пропорциональны высоте импульсов. Коле-
189
бательныйже ток строго пропорционален амплитудам пер-
вой гармоники тока анода.
Мы приходим к следующему заключению: анодная моду-
ляция в основных физических процессах сходна с сеточной;
обе схемы основаны на изменении высоты импульсов анод-
ного тока при работе генератора с отсечками. Но при сеточ?
ной модуляции наряду с «быстрым» процессом возбуждения
имеют место «медленные» перемещения рабочей точки по ха-
рактеристике; при анодной же модуляции сама характери-
стика совершает «медленные» перемещения относительно
исходной точки сеточного напряжения.
Рис. 197. Схема Хисинга
Имеется различие между сеточной и анодной модуляцией
в энергетическом отношении. При сеточной модуляции ис-
точник напряжения низкой частоты расходует мощность
только в цепи сетки генератора, т. е., по существу говоря,
на бесполезные потери. При анодной же модуля-
ции источник напряжения звуковой частоты участвует
в питании генератора, добавляя свою мощность
в состав подводимой мощности генератора.‘Но с увеличе-
нием подводимой мощности возрастает и полезная мощность.
Вполне понятно, что для получения глубокой модуляции
мощность, доставляемая на звуковой частоте микрофонным
трансформатором, оказывается слишком малой, и здесь бу-
дет особенно необходимым применение модуляторной лампы,
усиливающей напряжение, а следовательно, и повышающей
мощность на звуковой частоте. Обычно в этой роли исполь-
зуются триоды с левым расположением характеристики или
же пентоды низкочастотного типа. Мощность модуляторной
лампы должна быть одного порядка с мощностью генера-
торной лампы.
Самой распространённой схемой, использующей усили-
тель низкой частоты при анодной модуляции, является
схема Хисинга (рис. 197).
Правая часть этой схемы представляет собой каскад пе-
19Q
редатчика, подвергающийся модуляции. Здесь это — обычный
генератор параллельного питания с независимым воз-
буждением. Левая часть схемы является модуляторным уст-
ройством. Сюда входит лампа, на сетку которой подаётся
переменное напряжение звуковой частоты от микрофона че-
рез повышающий трансформатор. В общем участке цепи
питания обеих ламп мы видим модуляционный
дроссель LM, который, имея железный сердечник,
обладает большой индуктивностью (порядка 10 гн и
больше).
Напряжение звуковой частоты, воздействующее во время
разговора на сетку — катод модуляторной лампы, создаёт в
её анодной цепи переменный ток зву-
ковой частоты. Эта переменная со-
ставляющая, зарождаясь в модуля-
торной лампе, должна в точке а раз-
ветвиться. Та её часть, которая на-
правится через модуляционный дрос-
сель Lm, будет наводить в нем э. д. с.
самоиндукции звуковой частоты.
Рис. 198. Работа моду-
ляторной лампы в схеме
Хисинга
Следовательно, ток звуковой ча-
стоты встретит в дроссельной катушке
большое индуктивное сопротивление,
а потому через батарею будет от-
ветвляться небольшая его часть. Главная же часть тока,
свободно проходя вправо через дроссель высокой частоты,
но не имея возможности пройти через разделительный
конденсатор, будет питать генераторную
лампу. Значит, именно генераторная лампа служит по-
лезной нагрузкой для модулятора.
Упрощённо мы можем представить модуляторный каскад
схемой на рис. 198. Сопротивление полезной нагрузки R
представляет собой в действительности внутреннее сопротив-
ление генераторной лампы модулирующему току. На этом
сопротивлении выделяется напряжение звуковой частоты
Ua = I eR,
которое, воздействуя, на генератор совместно с напряжением
батареи Е&, создаёт те перемещения характеристики вправо
и влево, какие мы уже рассматривали на рис. 196.
Напряжение Наиток/е, совпадая по фазе, обеспечивают
передачу мощности от модуляторной лампы к генераторной.
Глубина модуляции определится соотношением амплитуды
101
напряжения звуковой частоты и постоянного напряжения,
батареи:
сто/о^^м^.1ОО.
£а
Ток через микрофон
О
о
-----I-------!------;----!--------f
! । 1 । ;
Напряжение но сетке модулятора
• t
7 i V ! '
I'll
। Анодный ток модулятора ।
О
I I
' 1
н I I I I I
Питающее напряжение на аноде генератора
/I । । ц । Jl ।
Ъ&Ямакс /Я\иПлгакс
। 1 1
о
i' 1 1 ' । ’
Колебательный ток в контуре генератора
1 ! -Л !
о
¥
Рис. 199. Физические процессы в схеме X йен ига
В развёрнутом виде работа схемы Хисинга дана на рис. 199.
Другие виды амплитудной модуляции. В тетродах нахо-
дит себе применение комбинированный метод модуляции —
на анод и экранирующую сетку одно-
192
временно. Нам известно, что повышение напряжения на
экранирующей сетке приводит к перемещению характери-
стики влево (см. рис. 131). Следовательно, физический про-
цесс модуляции на эту сетку сходен с процессом анодной
модуляции и даже применяется в сочетании с ним.
На рис. 200 показана схема модуляции на анод и экрани-
рующую сетку генераторного тетрода. Эта схема выгоднее,
нежели схема Хисинга на тетроде, в следующем отноше-
нии. В момент малого питающего напряжения на аноде
(Ел — Самаке) работа схемы Хисинга характеризовалась бы
резким увеличением силы тока в цепи экранирующей сетки;
это было бы бесполезнойтратой энергии. Схема анодно-экран-
ной модуляции характеризуется од н ов р еменны м из-
менением питающих напряжений и на аноде, и на экра-
нирующей сетке. Значит, здесь нет причины резких воз-
растаний тока в экранной цепи и, вместе с тем, имеется
дополнительная возможность достигнуть глубокой моду-
ляции. В схеме на рис. 200 сопротивление /?э понижает по-
стоянное напряжение на экранирующей сетке. Емкость С8
блокирует сетку по
высокой частоте, но
не пропускает тока
звуковой частоты.
В генераторах,
работающих на пен-
тодах, возможна мо-
Рис. 200. Схема анодно-экранной моду-
ляции
дуляция также на
защитную сетку. Эф-
фект от воздействия
напряжением зву-
ковой частоты на за-
щитную сетку зна-
чителен, и модуля-
ция может произво-
диться непосредст-
венно от микрофон-
ного трансформатора
(в каскадах неболь-
шой мощности).
Рис. 201. Приём модулированного сигнала
Сделаем несколько заключительных замечаний об ам-
плитудной модуляции. При приёме колебаний, модулиро-
ванных по амплитуде, необходимо преобразовать сигнал
таким образом, чтобы воспроизвести в телефоне приём-
13 Радиотехника
193
ника ток звуковой частоты. Эту задачу выполняет в приём-
нике выпрямитель (детектор). Он позволяет получать в
приёмнике ток, сила которого
амплитудам принятого
пропорциональн а
колебания высокой частоты
(рис. 201). Для того чтобы
сигнал воспроизводился
без искажений, необходи-
мо иметь пунктирную кри-
вую, которая огибает ам-
плитуды сигнала, точно
соответствующей форме
тока в цепи микрофона.
Поэтому основной задачей
при разработке радиотеле-
фонного передатчика ока-
Рис. 202. Искажение модулирован- зывается^ получение неис-
кого сигнала к аж ён нои формы огибаю-
щей кривой модуляции.
Такое соображение заставляетвыбирать телефонную мощ-
ность передатчика меньше его предельной (телеграфной)
мощности. Действительно, если бы мы установили для несу-
щего колебания (при молчании) предельно большую мощ-
ность, то в процессе модуляции оказалось бы невозможным
возрастание амплитуд. Это при-
вело бы к искажению формы
огибающей кривой (рис. 202),
а следовательно, и к искаже-
нию звука в телефоне приём-
ника. Но вынужденное умень-
шение мощности влечёт за со-
бой уменьшение дальности свя-
зи радиотелефоном по срав-
нению с телеграфной связью.
Это—один из существенных не-
достатков модуляции по амп-
Рис. 203. Действие ограничи-
теля при приёме амплитудно-
модулированного сигнала
литуде.
Кроме искажений, большим ущербом для радиоприёма
являются помехи. При одновременном воздействии на при-
ёмник сигнала и помехи происходит сложение их напряже-
ний. Детектор приёмника воспроизводит в составе тока зву-
ковой частоты не только модуляцию сигнала, но и импульсы
помехи, которые способны создать а телефоне звуки или
шумы, заглушающие приём.
Весьма успешной мерой борьбы с помехами в приём-
164
нике может служить так называемый амплитудный ограни-
читель. Он представляет собой устройство, которое до де-
тектора «срезает» (ограничивает по амплитуде) приходящие
сигналы, вместе с тем срезая и импульсы помех. Однако
при приёме сигналов, модулированных по амплитуде, при-
менить ограничитель с полным успехом нельзя: он будет
«срезать» вместе с импульсами помех и полезную модуля-
цию сигнала (рис. 203). Если уровень ограничения по-
высить, обеспечив сохранение полезной модуляции, то со-
хранится и возможность действия помех. Таким образом,
невозможность полноценного применения ограничителя
помех в приёмнике является вторым существенным недо-
статком системы модуляции по амплитуде.
Частотная модуляция
Модуляция по частоте, к изучению которой мы перехо-
дим, свободна от двух указанных выше недостатков.
Во-первых, постоянство амплитуд во время модуляции
(см. рис. 190) позволяет устанавливать в
передатчике предельную («телеграф-
ную») мощность без опасения исказить сигнал. Зна-
чит, дальность действия становится больше, чем при ампли-
тудной модуляции в том
же передатчике.
Если дальность дей-
ствия задана, то пере-
датчик с частотной мо-
дуляцией окажется вы-
Рис. 204. Простейшая схема частотной
модуляции
полнимым в меньших
габаритах и с менее
мощными источниками
питания.
Во-вторых, постоянство амплитуд сигнала при частот-
ной модуляции позволяет с полным успехом при-
менить в приёмнике амплитудный ог-
раничитель. «Срезание» амплитуд не исказит процесса
частотной модуляции, но позволит подавить импульсы все-
возможных помех.
Естественно, что частотная модуляция привлекает к себе
интерес. Она нашла применение в первую очередь на ультра-
коротких волнах. Нам необходимо рассмотреть схемы, кото-
рые позволяют- осуществить в передатчике модуляцию по
частоте.
13*
195
Мы указывали выше, что амплитудная модуляция вы-
полняется, как правило, не в задающем, а в усилительном
каскаде передатчика. Модуляция же по частоте должна осу-
ществляться именно в задающем каскаде
(в возбудителе), так как он устанавливает частоту для всех
остальных каскадов, и повлиять на эту установленную ча-
стоту в последующих каскадах будет трудно.
Простейшая схема частотной модуляции представлена на
рис. 204. Здесь к контуру обычного самовозбуждающегося
генератора параллельно присоединён специальный конден-
сатор-микрофон, ёмкость которого увеличивает основную
ёмкость контура и тем самым принимает участие в установ-
лении несущей частоты передатчика.
Но ёмкость конденсатора-микрофона меняется при воз-
действии звука. С увеличением звукового давления подвиж-
ная пластинка (на рис. 204 показана пунктиром) прибли-
жается к неподвижной, ёмкость возрастает и частота гене-
ратора уменьшается. С уменьшением звукового давления
происходит обратное. Звук представляет собой ряд после-
довательно идущих сжатий и разрежений воздуха, которые
и создают периодические изменения высокой частоты гене-
ратора по своему низкочастотному закону. Подобная кар-
тина была представлена на рис. 190. Напомним: чем выше
звук, тем «качания» будут чаще; чем громче окажется звук,
тем больше будет отклоняться частота в ту и другую сторону
от своего «несущего» значения, свойственного генератору
при молчании.
Однако применять на радиостанциях специальный кон-
денсаторный микрофон невыгодно хотя бы потому, что ём-
кость между проводами микрофона при его передвижениях
будет меняться и влиять на частоту. Гораздо удобнее осу-
ществить частотную модуляцию от обычного угольного ми-
крофона, который при воздействии звука выделяет через
196
свой трансформатор переменное напряжение звуковой ча-
стоты. В таком случае схему потребуется дополнить лампой,
которая называется «частотным модулятором».
На рис. 205 изображается одна из таких схем. В этой схе-
ме левая лампа представляет собой обычный задающий гене-
ратор типа Хартлея. Правая же лампа является частотным
модулятором. Она подключена своим промежутком сетка—
катод параллельно участку ab контура задающего генерато-
ра. Значит, ёмкость сетка — катод (С^) участвует в установ-
лении частоты генератора.
Вторичная обмотка микрофонного трансформатора создаёт
между сеткой и катодом модулятора переменное напряже-
ние звуковой частоты. От прохождения тока высокой часто-
ты со стороны генератора зта цепь заблокирована дросселем.
Напряжение звуковой частоты служит, таким образом,
переменным смещением для сетки модулятора. Но от ве-
личины и знака этого смещения зависит ёмкость
промежутка сетка —катод.
Действительно, при отрицательном напряжении на сетке
замедляется движение сквозь неё электронов, излучаемых
в пустоту нагретым катодом. Электроны скопляются между
сеткой и катодом и тем самым увеличивают ёмкость С^. Это
влечёт за собой уменьшение частоты колебаний в контуре
возбудителя (в соответствии с формулой Томсона).
Наоборот, при положительном смещении на сетке модуля-
тора электроны пролетают сквозь неё к аноду, плотность про-
странственного заряда становится меньше, что создаёт умень-
шение ёмкости сетка —нить и рост частоты возбудителя.
Так осуществляется модуляция по частоте при помощи
обычного микрофона. Анодная цепь частотного модулятора вы-
полняет лишь вспомогательную задачу: через сопротивление
на анод подаётся такое положительное напряжение, ка-
кое необходимо для притяжения электронов к аноду; ёмкость
С замыкает переменные слагающие анодного тока на кор-
пус, во избежание внешних влияний на частоту возбудителя.
Сопротивление Rg в цепи сетки модулятора, являясь по-
лезной нагрузкой для микрофонного трансформатора, слу-
жит одновременно для подачи на сетку смещения Eg„ от ба-
тареи или иного источника. Смещение нужно для того,
чтобы уменьшить вредный расход энергии возбудителя на
электронный ток в цепи сетки модулятора.
На некоторых радиостанциях применяется иная схема
частотного модулятора. Лампа модулятора (тетрод или пен-
тод) подключается к контуру возбудителя иначе, чем в пре-
107
дыдущей схеме. Модулятор в этом случае именуется «схе-
мой реактивной лампы» (рис. 206). Левая часть рисунка и
здесь представляет собой обычный возбудитель трёхточечного
типа. К участку at его контура подключена правая лампа за-
жимами анод—катод. Одновременно напряжение с контура
действует и на управляющую сетку модулятора,снимаясь с ём-
кости Сы, включённой последовательно с сопротивлением RK.
Благодаря такому включению напряжение на сетке ока-
зывается сдвинутым по фазе по отношению к напряжению,
воздействующему с контура на- анод, приблизительно на
четверть периода. Но переменный анодный ток по фазе с
сеточным Напряжением почти точно совпадает.
Таким образом, между переменным напряжением, дей-
ствующим на анод модулятора с контура возбудителя, и
Задающий генератор Частотный
модулятор
Рис. 206. Модуляция по частоте с помощью «реактивной
лампы»
силой переменного тока в модуляторе оказывается сдвиг
по фазе на четверть периода, и лампа в самом деле является
«реактивной»: она действует подобно индуктивности, под-
ключённой к контуру возбудителя. Следовательно, она влия-
ет на частоту возбудителя.
Микрофонный трансформатор воздействует при разго-
воре на экранирующую сетку модулятора, перемещая по
закону звуковой частоты характеристику лампы вправо и
влево. Благодаря этому будет изменяться крутизна рабочего
участка характеристики модулятора, что отражается на
амплитуде анодного тока.
Но отношение переменных слагающих анодного тока и
напряжения определяет величину той реактивности, в роли
которой применена модуляторная лампа:
Значит, с изменением крутизны будет меняться и реактивность,
а это отразится на колебательном процессе в виде периодиче-
ских изменений частоты возбудителя по звуковому закону.
1S8
Примеры схем частотно-модулированных генераторов по-
казывают, что практическое осуществление этого вида мо-
дуляции не является сложным. Вместе с тем, как мы уже го-
ворили, передатчик при этом виде модуляции может рабо-
тать с предельно большой мощностью (в телеграфном ре-
жиме), а приёмник допускает успешное применение амплитуд-
ного ограничителя.
Но, конечно, связь частотно-модулированными сигна-
лами имеет и свои трудности. Так, на коротких волнах при
больших расстояниях частотно-модулированный сигнал
может искажаться фэдингами, которые для различных значе-
ний частоты имеют разную закономерность; существуют и
другие трудности при использовании частотной модуляции
на коротких волнах.
Значительно успешнее ведётся связь частотно-модулиро-
ванными сигналами на ультракоротких волнах на расстоя-
ниях, измеряемых десятками километров. Но мы должны и
здесь иметь в виду одну особенность, свойственную этому
виду связи: в приёмнике мы не получим
нужного нам тока звуковой частоты
простым выпрямлением сигнала. Ведь
в результате выпрямления (см. рис. 201) получается постоян-
ный ток, сила которого пропорциональна амплитудам сиг-
нала, т. е. воспроизводит огибающую кривую амплитуд. При
частотной же модуляции амплитуда остаётся постоянной, а
значит и выпрямитель в приёмникедаст
чисто постоянный ток, не воздействующий на
телефон. Приходится несколько усложнять схему приём-
ника, вводя в его состав устройство, которое перед выпрям-
лением преобразует частотную модуляцию в амплитудную.
Об этом будет сказано ниже.
Наши войсковые радиостанции в своём большинстве яв-
ляются телеграфно-телефонными, т. е. способными работать
и при управлении ключом, и при управлении микрофоном.
Переход от одного вида работы к другому требует замены
ключа Микрофоном или обратно; кроме того, могут понадо-
биться изменения режима передатчика для перехода от
телеграфной мощности к телефонной и обратно.
В некоторых передатчиках имеется отдельный регуля-
тор режима, изменяющий полезную мощность, а вместе с ней
и дальность действия передатчика. Обычно переход от пол-
ной мощности (100%) к уменьшенной (25% или 10%) дости-
гается увеличением отрицательного смещения на сетке уси-
199
лительного каскада. В эксплоатации уменьшенная мощность
выбирается при близком расположении корреспондентов,
с целью уменьшить помехи для других своих радиолиний
и снизить возможности перехвата работы радиоразведкой
противника.
16. СХЕМЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ
Классификация передатчиков
При изучении схем передатчиков мы до. настоя-
щего времени ещё встречаемся с устаревшей класси-
фикацией, согласно которой передатчики делятся на
самовозбуждающиеся и имеющие постороннее возбужде-
ние.. В действительности каждый современный передатчик
состоит из двух или большего числа каскадов, т. е.
относится к категории «имеющих постороннее возбуждение».
Нам уже известно, что передатчик «с самовозбуждением»,
подобный изображённому на рис. 141, оказался бы крайне
нестабильным по частоте, а потому не мог бы обеспечить
уверенной связи. Целесообразнее классифициро-
вать передатчики по числу каскадов,
начиная от задающего. В войсковой практике мы чаще всего
встретимся с двухкаскадными и трёхкаскадными схемами.
Преимущества сложной схемы по сравнению с простой
Оконечный (мощный) каскад передатчика питает антенну
энергией тока высокой частоты. Антенна может являться
единственной колебательной цепью в схеме оконечного ка-
скада; но возможно также, что в схеме каскада имеется зам-
кнутый контур, который, в свою очередь, передаёт энергию
антенне, с ним связанной. В первом случае оконечный кас-
кад считается собранным по «простой с х е м е», во вто-
ром случае схема каскада именуется «сложной».
Для сравнения на рис. 207 представлены простая схема
и сложная схема (с индуктивной связью между замкнутым
контуром и цепью антенны). Антенны в обеих схемах на-
страиваются вариометрами. Простая схема, на первый взгляд,
имеет преимущества в том отношении, что обладает меньшим
числом деталей и не несёт бесполезных потерь энергии в про-
межуточном замкнутом контуре; однако ей свойственны столь
важные недостатки, что весьма многие современные радио-
станций имеют оконечный каскад сложной схемы.
Во-первых, сложная схема даёт меньшее излучение гар-
моник второго и высших порядков. Мы помним, что при ра-
боте генератора с отсечками анодного тока анодная нагрузка
200
питается не только основной частотой, но и её высшими гар-
моническими составляющими, которые имеют удвоенную,
утроенную и т. д. частоту. Если бы контур, включённый в
цепь анода, являлся излучающим, то гармоники имели бы
возможность излучаться, создавая напрасные помехи своим
радиосвязям. Но при связи антенны с лампой через проме-
жуточный контур излучение высших гармоник ослабляется
благодаря фильтрующему действию этого контура.
Во-вторых, сложная схема даёт возможность легче подо-
брать нужную величину нагрузки лампы, ибо замкнутый
Рис. 207. Простая и сложная схемы передатчиков
контур имеет, как правило, более высокое качество, чем
открытый, а потому обладает бдльшим значением сопротив-
ления • рез*
Наконец, случайная расстройка или обрыв антенны при
сложной схеме не угрожает разрушением лампы, а при про-
стой схеме, как нам известно, нарушение резонанса токов
увеличивает расход мощности на нагрев анода (см. рис. 156).
Простые схемы выходных каскадов находят себе при-
менение лишь в тех случаях, когда решающим требованием
является уменьшение числа деталей и органов управле-
ния передатчика. Работать успешно простая схема может
на антенну определённого (а не произвольного) типа, и
притом в узком диапазоне частот. Во всех же осталь-
ных случаях целесообразно применение сложной схемы
выходного каскада.
Настройка оконечного каскада сложной схемы сводится
к трём операциям: к настройке промежуточного контура на
частоту возбудителя, настройке антенны на ту же частоту
и подбору связи между антенной и замкнутым контуром.
В большинстве маломощных передатчиков орган на-
стройки промежуточного контура «сопряжён» с органом на-
201
стройки возбудителя, т. е. управляется общей ручкой и имеет
общую шкалу. Настройка антенны имеет, как правило, от-
дельную ручку, так как параметры антенны не отличаются
постоянством. Связь антенны с замкнутым контуром в мало-
мощных передатчиках может быть отрегулирована при про-
изводстве радиостанции или же имеет отдельный орган регу-
лировки.
Рассмотрим кратко физический смысл выбора этой связи.
Если замкнутый контур и антенна настроены на частоту
возбудителя (условие полного резонанса двух связанных це-
пей), то, как нам известно, антенна вносит в контур доба-
вочное активное сопротивление
ДЯ = ^,
где /?а— активное сопротивление цепи антенны;
М — коэфициент взаимоиндукции её с замкнутым кон-
туром (для случая индуктивной связи).
Желательно подобрать такую величину М, чтобы боль-
шая часть мощности, получаемой от генератора замкнутым
контуром, передавалась в антенну. Для этого сопротивле-
ние, вносимое из антенны, должно быть больше собственного
активного сопротивления контура. Мы помним, что соотно-
шение-этих сопротивлений определяет к. п. д. контура
_ AR _________1
Чк~ Rk+ar rk . , *
д/? + ‘
Если Д/? растёт, то знаменатель последнего выражения
уменьшается и к. п. д. стремится к 100%. С этой точки зре-
ния желательно брать большую с в я з ь, во всяком случае;
значительно больше критической.
Однако следует учитывать и другое обстоятельство. Внося
в контур добавочное сопротивление, мы тем самым как бы
снижаем его качество
Q = —,
RK-^R
а вместе с тем уменьшаем и сопротивление его при резонансе
^рез-------------------Q ‘ w0 • Д.
Таким образом, выбор слишком сильной
связи может привести к недонапря-
жённо м у режиму, что снизит полезную мощность
оконечного каскада.
202
Практически величина М подбирается с тем расчётом,
чтобы к. п. д. промежуточного контура не оказался ниже
80—90%.
Задача. Промежуточный контур имеет индуктивность L = 40 мкгн
и настроен на частоту /= 2-Ювгц. Его собственное качество Qo = 60,
а к. п. д. его при передаче энергии в антенну т,к = 80°/о.
Определить резонансное сопротивление контура с учётом влияния
антенны.
Настройка антенны и подбор связи её с контуром осу-
ществляются по показаниям индикатора колебательного тока
в антенне. Индикаторами могут служить следующие при-
боры, включаемые в цепь антенны или связанные с нею:
тепловой амперметр, термоэлектрический амперметр, галь-
ванометр с выпрямителем и, в простейшем случае, лампа на-
каливания. Настройка антенны в резонанс определяется по
максимуму показания Индикатора; правильный же подбор
связи будет достигнут в том случае, когда из всех максиму-
мов, получаемых при настройке, окажется полученным наи-
больший максимум тока в антенне.
Отметим попутно, что для оконечных и вообще для
усилительных каскадов передатчи-
ков целесообразнее применять пен-
тоды или тетроды, а не триоды. Нам уже из-
вестно, что благодаря малым значениям ёмкости анод—уп-
равляющая сетка пентоды и тетроды позволяют обойтись
без схем нейтродинирования, сложных в эксплоатации.
Пентод имеет ещё то преимущество, что при наличии антиди-
натронной сетки он допускает большие амплитуды колеба-
тельного напряжения, т. е. обеспечивает высокий к. п. д.
каскада. Нам известно также, что величина колебательного
напряжения ограничена опасностью перенапряжённого режи-
ма; в схемах с тетродами эта опасность дополняется ещё тем,
что в моменты малых мгновенных напряжений на аноде
мин — ^а - — Унаке
возможно возникновение динатронного эффекта. Защитная
сетка пентода устраняет эту вторую опасность.
Наконец, пентоды и современные тетроды имеют меньше
бесполезной траты мощности в цепи управляющей сетки.
Объясняется это следующим образом. В моменты наимень-
ших напряжений на аноде (CJa мин) сетка триода поглощает
значительную часть электронов эмиссии; в её цепи создаются
за счет напряжения возбуждения большие импульсы тока.
В пентодах же при малых анодных напряжениях электроны
203
пролетают сквозь управляющую сетку на экранирующую, а
потому расход, энергии в цепи управляющей сетки оказы-
вается в пентодах меньшим. Это позволяет брать для них
менее мощные предыдущие каскады и тем сокращать общее
число каскадов в передатчике. Если при триодах последу-
ющий каскад должен быть лишь в 10—15 раз мощнее пре-
дыдущего, то при пентодах это соотношение может быть
увеличено до 40—50.
Обратимся к рассмотрению нескольких примерных
схем передатчиков.
Схемы маломощных телеграфно-телефонных передатчиков
На рис. 208 изображена схема маломощного телеграф-
но-телефонного передатчика. Для упрощения рисунка здесь
изображён только один частный диапазон, т. е. лишь
одна смена катушек в колебательных цепях. Правая д
лампа служит здесь одновременно и задающим гене-
Рис. 208. Схема маломощного телеграфно-телефонного передатчика
ратором, и усилителем мощности, так как она входит в зна-
комую нам схему Доу. Усилитель мощности имеет сложную
схему: его замкнутый контур индуктивно связан с антенной.
Индикатором тока в антенне служит лампа накаливания.
Настройка антенны производится конденсатором перемен-
ной ёмкости, последовательно с которым включена и
«удлинительная» катушка.
Контур задающего генератора и контур усилителя имеют
сопряжённую настройку, достигнутую путём посадки на
204
общую ось роторов их конденсаторов. На шкале этих кон-
денсаторов наносится градуировка передатчика в фиксиро-
ванных волнах.
Телеграфный ключ разрывает цепь анодного питания
генератора. При телефонной работе промежуток ключа
замыкается накоротко специальным контактом. Лампа ге-
нератора является пентодом, причём напряжение на за-
щитной сетке значительно ниже, чем на экранирующей, бла-
годаря соответствующему подбору гасящих сопротивлений.
Левая лампа является модуляторным пентодом и участ-
вует в работе передатчика лишь при телефонии. Схема моду-
ляции анодная (по Хисингу), о чём свидетельствует нали-
чие модуляционного дросселя в общей цепи анодного пита-
ния обеих ламп.
На сетку модуляторной лампы воздействует переменное
напряжение звуковой частоты со вторичной обмотки мик-
рофонного трансформатора. Для того чтобы уменьшить ра-
сход мощности на бесполезные токи в цепи сетки модулятора
и достигнуть, вместе с тем, неискажённой модуляции, на
сетку модулятора воздействует постоянное отрицательное
смещение Eg. Оно снимается с сопротивления /?к, питаемого
постоянной составляющей общего анодного тока. Для того
чтобы пропустить постоянный анодный ток через сопротив-
ление /?к, минус анодной батареи присоединён к корпусу
не непосредственно, а именно через /?к.
Упражнение. На рис. 208 показать отдельно цепи постоянных и
переменных составляющих анодных токов и токов всех сеток.
205
Физические процессы, имеющие место в схеме на рис.
208, здесь повторять не будем, так как они изучены нами
---------1|1*
при рассмотрении со-
ставных элементов по-
добных схем.
я На рис. 209 и 210
§ дан пример радиопере-
Е датчика несколько боль-
§ шей мощности; эта схе-
& ма по существу явля-
13 ется схемой, показанной
£ на рис. 208, но допол-
» ненной ещё одним уси-
g лительным каскадом.
“ На рис. 209 передатчик
S изображён условно, в
к виде так называемой
« блок-схемы или скелет-
ной схемы. Уже из этого
S рисунка мы можем уста-
да новить, что первый кас-
о кад представляет собой
| схему Доу; за ним сле-
g дует каскад усиления
2 мощности по сложной
>> схеме. Как модуляция,
« так и манипуляция про-
§ изводится на второй
к каскад.
°. На рис. 210 дана та
S же схема в развёрнутом
. виде. Предлагая чита-
s телю самостоятельно
изучить эту схему, мы
отметим только следую-
щие её особенности.
. Модуляция происходит
на анод, экранирующукг сетку и защитную сетку мощного
каскада. Ключ при телеграфной работе прерывает питание
этих же электродов. Питание защитной сетки мощного
пентода выполнено с помощью специального делителя
напряжения, состоящего из двух сопротивлений. Батарея
накала служит также и микрофонной батареей.
206
Схема двухкаскадного телеграфного передатчика
На рис. 211 показана схема двухкаскадного телеграф-
ного передатчика. Левая лампа является возбудителем,
собранным по схеме
Колпитца; этот же
возбудитель допуска-
ет кварцевую ста-
билизацию, причём
кварц включается
между сеткой и ка-
тодом. При включе-
нии кварца обратная
связь на сетку с ко-
лебательного контура
остаётся, но ослаб-
ляется путём вклю-
чения сопротивления
между сеткой и ниж-
ней точкой контура.
Правая лампа
служит усилителем-
удвоителем, позво-
ляющим питать ан-
тенну колебаниями,
частота которых
вдвое превосходит
частоту кварца. Ре-
жим удвоения отра-
жён в схеме лишь
только тем, что на
управляющую сетку
мощного каскада воз-
действует значитель-
ное отрицательное
напряжение, выде-
ляемое постоянной
составляющей общего
анодного тока на
сопротивлении RK.
Благодаря выбору
необходимого смеще-
*
ния импульс анодного тока мощного каскада имеет такую
форму, которая содержит вторую гармонику значительной
амплитуды.
207
Анодный контур удвоителя имеет сопряжённое управле-
ние с контуром возбудителя, но при изменениях настройки
собственная частота правого контура остаётся всегда вдвое
больше обственной частоты левого контура. Манипуляция
осуществлен путём смены напряжения на экранирующей
сетке: при нажатом ключе на эту сетку воздействует поло-
жительное напряжение, и лампа пропускает значительные
импульсы анодного тока; при разрыве ключа на ту же сетку
воздействует отрицательное напряжение, и лампа «запи-
рается».
Антенная цепь связана с промежуточным контуром ин-
дуктивно; её настройка в резонанс с контуром производится
с помощью вариометра. Индикатором колебательного тока
в антенне служит термоэлектрический амперметр; при про-
хождении тока высокой частоты по «подогревателю» этого
прибора в его «вторичной» цепи возникает постоянный ток,
отклоняющий стрелку гальванометра. Шкала гальванометра
отградуирована непосредственно на силу тока в антенне.
Анодное питание возбудителя и усилителя даётся от
двух разных источников (например от динамомашины, имею-
щей два коллектора).
Схема передатчика ультракоротких волн
Рассмотрим пример схемы передатчика ультракоротких
волн Следует подчеркнуть, что принципиальные схемы и
все физические процессы в них для ультракоротких волн те
же что и для более длинных; однако в деталях схем и кон-
струкций имеются на ультракоротких волнах некоторые осо-
бенности.
Во-первых, для генерации и усиления ультракоротких
волн колебательные цепи требуются с малыми значениями
ёмкости и индуктивности. Следовательно, внешние влияния
(например приближение рук радиста) могут повлечь за собой
такие изменения параметров цепей, которые существенно
отразятся на настройке каскадов. Исходя из этого, в схе-
мах УКВ применяются самые тщательные способы экрани-
ровки и блокировки цепей. В частности каждая цепь пита-
ния блокируется ёмкостью на корпус, чтобы токи высокой
частоты не проходили через источники питания.
Во-вторых, для ультравысоких частот характерно от-
сутствие кварцевой стабилизации, так как изготовить пла
стину кварца на эти частоты невозможно. Приходится при-
менять все известные нам меры стабилизации без кварца,
208
Рис. 212. Схема передатчика с частотной модуляцией
14 р диотехника
209
как, например, конструировать колебательные цепи высо-
кого качества и по возможности ослаблять их связь с лам-
пами.
Наконец, для УКВ-радиостанций последних образцов
характерным является применение частотной модуляции.
Все эти особенности мы обнаруживаем в схеме на
рис. 212. Здесь средняя лампа представляет собой возбудитель-
усилитель по схеме Доу. Левая лампа является частотным
модулятором, подключённым к контуру возбудителя своим
промежутком сетка —катод и изменяющим частоту возбу-
дителя путём изменения пространственного электронного за-
ряда.
Правая лампа служит усилителем мощности, причём
здесь мы видим пример сложной схемы, в которой, однако,
антенна не имеет отдельного органа настройки.
Из деталей схемы заслуживают внимания ёмкостные бло-
кировки всех цепей, связанных с источниками питания.
Следует отметить также особенности схемы частотного моду-
лятора. Пентод модуляторного каскада путём соединения
экранирующей сетки с анодом работает, в роли триода; на-
пряжение звуковой частоты со вторичной обмотки трансфор-
матора воздействует на управляющую сетку через большую
ёмкость С; на ту же сетку подаётся во Избежание потерь
Энергии отрицательное смещение с сопротивления Rg, пи-
таемого сеточным током возбудителя.
Укажем и на то, что колебательные цепи связаны с соот-
ветствующими цепями ламп неполным числом своих витков.
Детальное изложение образцов войсковых передатчиков
в рамки учебника не входит, так как к каждой радио-
станции имеется подробное описание её схемы, конструкции
и способов эксплоатации.
~n*s
»--------a*i
Глава V
РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
17. ВХОДНЫЕ ЦЕПИ ПРИЕМНИКОВ
Задачи приёмного устройства
Передача энергии без проводов осуществляется в виде
электромагнитных волн высокой частоты, которые являются
или модулированными, или манипулированными.
Приёмное устройство должно извлечь энергию
из проходящих волн и превратить её в энергию электриче-
ских токов, способных воздействовать на те элементы приём-
ника, с помощью которых обнаруживается сигнал. Извле-
чение энергии — первая основная задача приёмного уст-
ройства; эту задачу выполняют приёмные антенны
того или иного типа.
Электрические токи высокой частоты, как нам известно,
не могут обнаруживаться телефоном в виде звучащих сигна-
лов. Необходимо в приёмнике превратить сигна-
лы высокой частоты в сигналы, обнару-
живаемые телефоном. Это — вторая основная за-
дача приёмного устройства, и она называется детекти-
рованием сигналов.
Так как в пространстве имеются одновременно волны,
создаваемые различными передатчиками и другими излуча-
телями, то для выделения нужных сигналов приёмник дол-
жен иметь органы, обеспечивающие ему свойство избира-
тельности (селективности). Это надо считать третьей
важнейшей задачей приёмного устройства. Избирательность
достигается настройкой колебательных цепей приём-
ника в резонанс с сигналом; впрочем, дополни-
14*
211
тельно к резонансной избирательности иногда мы встречаемся
с избирательностью в пространстве (антенны направленного
приёма) и с избирательностью по амплитуде (ограничители
при приёме частотно-модулированных сигналов).
Простейший приемник выполняет только эти три задачи.
На рис. 213 представлена схема такого примитивного приём-
ного устройства. Приёмник имеет только две цепи: колеба-
тельную цепь антенны и апериодическую детекторную цепь.
Цепь антенны осуществляет задачу
\! извлечения энергии из электро-
магнитных волн и одновременно
даёт приёмнику избирательность,
имея орган настройки в виде
конденсатора переменной ёмкости.
Детекторная цепь преобразует
форму сигнала, превращая затем
электрическую энергию в звуковую
в телефоне. Характерным для та-
кого приёмника является то, что он
использует лишь принятую энер-
гию, а собственных источников
питания не имеет. Но для того,
цепь
Рис. 213. Схема простей-
шего приёмника
чтобы в телефоне был достаточно громкий звук, необходимо
навести в антенне значительную э. д. с., т. е. извлечь из
проходящих волн мощность, достаточную для питания теле-
фона, с учётом всех бесполезных потере в цепях. Следова-
тельно, успешный приём достигается лишь при наличии
сильного электромагнитного поля приходящих сигналов,
т. е. на небольшом расстоянии от передатчика. Вместе с тем
избирательность такого простейшего приёмника не может
быть достаточной, так как подавление помех и выделение
сигналов корреспондента здесь выполняются только одним
резонансным контуром —цепью антенны.
Схемы современных приёмников и физические процессы
в них усложнены в первую очередь задачей усиления
сигналов. Усилительные ступени (каскады) позволяют
вести приём с нормальной громкостью при слабом электро-
магнитном поле, т. е. на больших расстояниях от передат-
чика-корреспондента. Усиление с помощью электронных
ламп может производиться или до процесса детектирова-
ния, т. е. по высокой частоте, или после детекти-
рования, т. е. по звуковой частоте. Задачи каскадов
усиления напряжения высокой и низкой частоты несколько
различны. Высокочастотные каскады должны увеличить ам-
212
плитуду напряжения сигнала настолько, чтобы достигнуть
нормального воздействия на детектор; значит, при слабых
сигналах требуется большее усиление напряжения высокой
частоты, а при сильных —меньшее, что заставляет нередко
иметь в этих каскадах регулятор усиления. Кроме того, каж-
дый каскад высокой частоты имеет в своём составе тот или
иной вид резонансной системы (один, а иногда и несколько
настроенных контуров), участвующей в фильтрации сигна-
ла от помех и тем самым повышающей избирательность при-
ёмника.
Каскады усиления напряжения низкой (звуковой) ча-
стоты должны обеспечить. необходимую мощность для ра-
Рис. 214. Блок-схема приёмника с несколькими усилительными
каскадами
боты оконечного потребителя приёмника (телефона или гром-
коговорителя). В условиях боевой эксплоатации необходимая
громкость звука определяется назначением приёмника:
приём в танке или в самолёте должен быть громче, чем в
блиндаже, так как уровень внешних шумов выше. Следует
заметить, что при приёме радиотелефонии каскады усиле-
ния напряжения низкой частоты должны быть апериодиче-
скими, т. е. не резонировать на звук какой-либо определён-
ной высоты, так как в составе речи или музыки имеются звуки
различного тона и нельзя ни один из них выделять в ущерб
другим. При радиотелеграфном приёме иногда используется
выделение определённого тона с целью ослабить помехи.
Приёмник, имеющий в своём составе усилительные лампы,
по существу отличается от простейшей схемы, рассмотрен-
213
ной нами. При «ламповом» приёме энергия, извлекаемая из
электромагнитных волн, расходуется только в цепях
антенны; эти цепи мы будем называть входными ц е-
пями приёмника. Входные цепи, питаемые уловлен-
ной энергией, выделяют напряжение, которое управляет анод-
ным током первой усилительной лампы; работа всех
усилительных каскадов совершается
за счёт расхода «местного» источника
эн ергии — анодной батареи. Именно поэтому
усилительные лампы назывались в своё время «электронными
реле».
Условно состав приёмника показан на рис. 214. Мы будем
изучать составные элементы приёмника в их последователь-
ности от «входа» к «выходу». Начнём это изучение с приём-
ной антенны и входных цепей.
Приёмная антенна
На провод приёмной антенны воздействует электромаг-
нитное поле проходящих электромагнитных волн. Мы объ-
ясняли наведение в проводе э. д. с. высокой частоты пересе-
чением его силовыми линиями магнитного поля. Но удобнее,
оказывается, вести подсчет наводимой э. д. с., основываясь
на действии электрического поля, распространяющегося
совместно и неразрывно с магнитным.
Электрическое поле характеризуется в пункте приёма
своей амплитудой Емако, которая измеряется Числом микро-
вольт на метр. Так, например, если амплитуда Емяк0 в пункте
приёма составляет единицы микровольт на метр, то поле
считается слабым; если же амплитуда электрической силы
исчисляется тысячами микровольт на метр, то мы имеем дело
с сильными сигналами.
Электрические силовые линии, совмещаясь с проводом
приёмной антенны, создают в нём э. д. с., величина которой
составляет Е микровольт на каждый метр действующей вы-
соты. Следовательно, амплитуда э. д. с. в антенне вычис-
ляется как произведение амплитуды напряжённости элек-
трического поля на действующую высоту антенны
^макс -= Е макс*' Лд.
Пример. Действующая высота семиметровой антенны радиостанции
РБМ составляет приблизительно 3,5 л. Напряжённость поля сигнала
Е = 8мкв/Ж. Определим э. д. с. при приёме
Е = Е-Лд = 8*3,5 - 28 мне.
214
Обычно для передачи и для приёма радиостанция имеет
одйу и ту же антенну, присоединяемую с помощью переклю-
чателя или к передатчику, или к приёмнику. Можно утверж-
дать, что антенна, хорошо излучающая энергию при пере-
даче, успешно извлекает энергию при приёме; в самом деле,
и в излучении, и в приёме свойства антенны определяются
её действующей высотой.
Но нередки случаи самостоятельной работы приемников
(выделенные приёмники, слёжечные приёмники, приёмники
в составе радиобюро и т. д.). Здесь уже возникает вопрос о
конструкции антенны, предназначаемой специально для
приёма. Конструкции приёмных антенн обычно являются не-
сложными, и требования, предъявляемые к ним, менее стро-
От корреспондент]
Рис. 215. Антенна Бивереджа
гими, чем к передающим антеннам. Дело в том, что хороший
современный приёмник обычно имеет некоторый запас чув-
ствительности, и, используя этот запас, можно восполнить
ухудшение приёма за счёт несовершенства антенны. Но, ко-
нечно, далеко итти по пути ухудшения приёмных антенн
нельзя, так как слышимость сигнала может в конце концов
оказаться меньше уровня собственных шумов приёмника.
Распространёнными типами приёмных антенн являются
в нашей боевой практике: наклонный луч; Г-образная ан-
тенна и антенна «американка». Все эти типы антенн обладают
некоторой направленностью приёма. Иногда применяется спе-
циально для приёма антенна Бивереджа (рис. 215). Для на-
шего «коротковолнового» диапазона эта антенна берётся в
виде изолированного провода длиной примерно 100 м и рас-
тягивается горизонтально на высоте около 0,7 м. Один ко-
нец прбвода присоединяется к приёмнику, другой же конец,
обращённый в сторону корреспондента, присоединяется к
«противовесу» (4 луча по 10 м) или заземляется через со-
противление /?=300-н400 ом. Ценным свойством такой ан-
тенны является «однонаправленность»: приём со стороны
противовеса значительно сильнее, нежели со стороны приём-
215
ника и с боковых сторон. Антенна успешно маскируется, не-
достатками нужно считать громоздкость, а также небольшое
значение действующей высоты.
Схемы входных цепей приёмника
Что же представляют собой входные цепи, через которые
антенна передаёт действие сигнала на первую лампу приём-
ника? В составе входных цепей обычно имеется резонансная
система, которая служит первым звеном избирательности
приёмника. Эта резонансная система питается током, воз-
никающим в антенне под действием наведённой в ней э. д. с.
Колебательный ток выделяет на зажимах резонансной си-
стемы переменное напряжение, которое и воздействует на
зажимы сетка—катод первой лампы.
Успешность работы входных цепей оценивается отноше-
нием снимаемого напряжения к э. д. с. в антенне; это отно-
шение (К а) назовём эффективностью входа:
За счёт использования последовательного резонанса этд от-
ношение может быть больше единицы, т. е. входные цепи
Рис. 216. Антенна, ин-
дуктивно связанная с
входным контуром
Схема индуктивной
дают в этом случае выигрыш по на-
пряжению. Вопрос о балансе мощ-
ности для входных цепей не представ-
ляет интереса, так как лампа управ-
ляется напряжением; включая на
сетку отрицательное смещение, мы
стремимся обеспечить работу без
сеточных токов, а значит и без рас-
хода мощности в сеточной цепи.
В практике радиоприёма приме-
няется очень много различных схем
входных цепей. Мы рассмотрим
только две схемы, чаще всего при-
меняемые в войсковой аппаратуре,
связи антенны с резонансным кон-
туром (рис. 216). В антенну включена катушка Llt связан-
ная с катушкой L замкнутого резонансного контура LCR.
Обычно обе катушки бывают навиты на общий каркас,
образуя «высокочастотный трансформатор», и сменяют-
ся одновременно при смене частного диапазона приём-
ника.
216
Антенная цепь не настраивается на частоту сигнала; она
остаётся всегда настроенной на постоянную частоту, ле-
жащую вне принимаемого частного диапазона, чтобы ни
один из сигналов не имел преимущества перед другими
и эффективность входа была равномерной по диапазону.
Обычно частота антенной цепи выбирается ниже самой
низкой из частот диапазона, а потому индуктивность Lt по-
лучается значительной по сравнению с индуктивностью L
контура.
Замкнутый контур настраивается с помощью конденса-
тора переменной ём-
кости; ротор этого
конденсатора имеет
общую ось с рото-
рами конденсаторов,
которыми настраи-
ваются последующие
резонансные каскад Рис. 217. еквивалентная схема антенны
приёмника. Схема при индуктивной связи
входа представляет
собой две связанные цепи (антенная цепь и. замкнутый
контур), работающие в условиях второго частного ре-
зонанса (см. гл. II, раздел 2). Для пояснения работы
этой схемы мы можем заменить её условной (эквива-
лентной, т. е. равноценной) схемой на рис. 217. Здесь первая
цепь представляет собой цепь антенны, «сведённую» в зам-
кнутый контур. Вместо распределённых параметров антенны
мы нарисовали сосредоточенную емкость Са, индуктивность
La и активное сопротивление Ra; кроме того, сюда же вошла
индуктивность катушки LA со своим активным сопротивле-
нием Rt. Цепь антенны включает в свой состав источник э.д.с.
Е, которая появляется при действии сигнала и определяется
как произведение силы поля на действующую высоту. Па-
раметры замкнутого контура ясны. Катушки связаны между
собой, и связь характеризуется коэфициентом взаимоиндук-
ции М. Напряжение на первую лампу снимается с зажи-
мов ёмкости С.
Пусть сигнал наводит в антенне э. д. с. Е. Под действием
этой э. д. с. в антенне возникает ток
/д = /-
2д
где 2д — есть полное сопротивление антенной цепи с учё-
том сопротивления, вносимого за счёт связи с замкнутым кон-
217
туром. При появлении тока катушка Lx наводит в катушке
L электродвижущую силу
Е к — /а • и • М — — • со • М,
Zk
которая в свою очередь возбуждает в контуре колебатель-
ный процесс. Благодаря настройке контура в резонанс сила
тока в нём окажется
Ук~ К •
Колебательный ток выделит на зажимах конденсатора
напряжение
При последовательном резонансе напряжение на зажи-
мах ёмкости может превосходить величину э. д. с. Действи-
тельно, учитывая условие резонанса, мы напишем
где Q — качество контура.
Но нам интереснее сопоставить напряжение Ц и э. д. с.
в антенне Е, чтобы определить эффективность входа. Мы на-
пишем
Ul=EK-Q = ^.M-Q
Zk
В этом выражении величина Q для обычных контуров всег-
да значительно больше единицы. Следовательно, эффектив-
ность будет зависеть от соотношения ; чем больше связь ан-
тенны с контуром, тем больше выигрыш в напряжении. Од-
нако эту связь нельзя брать и чрезмерно большой, потому
что с увеличением связи возрастает и сопротивление антенны
2а за счёт добавочного сопротивления, вносимого контуром.
Таким образом, величину М, а вместе с тем и величину эф-
фективности схемы приходится ограничивать. Для наших
приёмников величина Клрез обычно бывает порядка 5-40.
Задача. Напряжённость электрического поля в пункте при-
ёма Е = 15 мкв/м. Действующая высота антенны Лд = 2 м. Эффектив-
ность входных цепей Кар£3 — 6. Определить напряжение на зажи-
мах сетка —катод первой лампы приёмника.
218
Рассмотрим избирательные свойства
схемы. В приёмной антенне электродвижущие силы наво-
дятся всеми электромагнитными волнами, воздействующими
на неё одновременно; среди них одна э. д. с. будет принадле-
жать сигналу, а остальные явятся мешающими.
Сигнал не имеет преимуществ перед помехами с точки
зрения силы тока в антенне, так как цепь антенны для сиг-
нала не является резонансной. Значит, в замкнутом контуре
будут наводиться электродвижущие силы как сигналом;
так и помехами, и эти э. д, с. будут пропорциональны соот-
ветствующим силам токов.в антенне.
Но только э. д. с., наведённая сигналом, встретит
в контуре резонанс и создаст в нём наибольший ток, а зна-
чит и наибольшее напряжение "
на входе первой лампы. Электро- ,
движущие силы помех, которые по
частоте отличаются от сигнала, не
встречают в контуре резонанса и
«подавляются» контуром, т. е. вы-
деляют на конденсаторе относи-
тельно меньшие напряжения.
Степень подавления
помех характеризует-
ся кривой резонанса
входной системы (рис.
218). Кривая резонанса будет тем
острее, чем выше качество Q зам-
Рис. 218. Влияние настрой-
ки контура на эффектив-
ность входа
кнутого контура и чем слабее связан он с антенной.
Разумеется, могут иметь место помехи от близких и мощ-
ных передатчиков, наводящих значительные э. д. с. Несмотря
на фильтрующее действие контура, такие помехи создают на
входе напряжения, соизмеримые с напряжением сигнала.
Приём в этих условиях будет затруднён Применяя антенны,
обладающие направленными свойствами, мы в помощь из-
бирательности по частоте используем пространственную из-
бирательность.
Контур LCR не является единственной резонансной
системой приёмника; резонансные цепи имеются и в после-
дующих каскадах. Избирательность приёмника является
результатом фильтрующего действия всех контуров. Пред-
ставим себе, что в схеме имеется два контура одинакового ка-
чества, причём оба настроены на одну и ту же частоту. Пусть
на схему действует помеха, расстроенная несколько по отно-
шению к контурам. Допустим, что один контур ослабляет
21S
помеху в 3 раза по сравнению с тем, что она дала бы, будучи
в резонансе. Второй контур, очевидно, уже ослабленную
помеху ослабит ещё в 3 раза. Следовательно, общее по-
давление помехи окажется произведённым в 9 раз. Если по-
меха расстроена больше и один контур подавляет её в 10 раз,
то система двух контуров, находящихся в разных каскадах,
подавит помеху в 100 раз, и т. д. Таким образом, общая из-
бирательность системы одинаковых контуров, находящихся
в разных каскадах, характеризуется кривой резонанса, ко-
торая получится из одиночной кривой путём возведения её
отдельных значений в л-ную степень (где л — число конту-
ров). На рис. 219 дано построение общей кривой избиратель-
и
Урез
Рис. 219. Общая избирательность
двух одинаковых контуров, находя-
щихся в разных каскадах приёмника
Рис. 220. Антенна,
связанная с входным
контуром через ём-
кость
ности для двух одинаковых контуров. По сравнению с оди-
ночной кривой общая кривая имеет более плоскую вершину
и более крутые скаты, что выгодно с точки зрения борьбы
с помехами. Конечно, если частота помехи совпадает с часто-
той сигнала, то подавления помехи резонансным методом до-
стигнуть не удастся.
Схема ёмкостной связи антенны с резонансным контуром
(рис. 220). Антенна присоединена к контуру через небольшой
конденсатор <?0 (обычно десятки микромикрофарад). Воз-
можно было бы, конечно, присоединить антенну непосред-
ственно к контуру (что равноценно выбору очень большой
ёмкости); в таком случае действие принимаемого сигнала на
вход приёмника было бы сильнее, т. е. эффективность входа
выше. Но связь антенны с контуром приходится ограничи-
вать по другим соображениям. Входной контур «сопрягается»
с последующими резонансными контурами путём посадки
22Q
роторов переменных конденсаторов на общую ось. Для каж-
дого положения настройки ёмкости сопряжённых контуров,
как и их индуктивности, должны быть одинаковыми. Но
присоединение антенны непосредственно к входному кон-
туру вносит значительное изменение настройки его по срав-
нению с последующими контурами, вследствие чего сопряже-
ние становится затруднительным.
/ Контур foods •
/Контур последующею
каскада
Рис. 221. Сопряжённая настройка контуров приёмника
Включение малой ёмкости Со ограничивает влияние ан-
тенны на настройку входа, и, имея в последующих каскадах
подстроечные полупеременные кон-
денсаторы, мы можем добиться сопряжения на всем
повороте ротора. На рис. 221 показано сопряжение входного
контура с последующим. Подбор ёмкости С' подстроечников
Рис. 222. Эквивалентная схема
антенны при ёмкостной связи
выполняется на заводе при «наладке» приёмника. Но в
процессе ремонта приёмников нередко требуется проверка
сопряжения.
Для пояснения физических процессов в схеме рис. 220.
изобразим её эквивалентную схему, заменяя распределённые
параметры антенны сосредоточенными (рис. 222). Электродви-
жущая сила Е, наводимая электромагнитными волнами, воз-
221
действует на контур LCR, но не полностью, а через пара-
метры антенны и через ёмкость связи Со. Чем меньше
Со, тем больше её сопротивление и тем слабее действие
э. д. с. на контур.
Вся система с помощью конденсатора С настраивается
в резонанс с частотой сигнала. За счёт резонанса напряже-
ние возрастает и может оказаться больше, чем э. д. с.
Эффективность схемы КА рез==^г зависит, таким образом,
от качества контура Q и от величины ёмкости связи Со.
С увеличением Со эффективность возрастает; однако требо-
вания сопряжённой настройки, как мы видим, ограничивают
величину Со.
Отметим ещё одно важное обстоятельство. Ёмкости Сд и
Со включены последовательно. Их результирующее значе-
ние
__ Сд -Ср
будет близко к величине Со, если Со значительно меньше,
чем Сд. В таком случае замена одного типа антенны другим,
а тем более случайные изменения ёмкости антенны не ока-
жут существенного влияния на настройку системы и не на-
рушат сопряжения контуров приёмника. Таким образом,
уменьшение ёмкости Со в схеме на рис. 220 равноценно умень-
шению коэфициента взаимоиндукции в схеме на рис. 216.
Избирательность входной системы и в этом случае опре-
делится качеством контура Q и будет ухудшаться при уве-
личении связи его с антенной.
18. УСИЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Назначение и типы каскадов усиления напряжения
высокой частоты
Каскады усиления напряжения высокой частоты выпол-
няют в приёмнике две задачи: они повышают
амплитуду переменного напряжения си-
гнала и одновременно, являясь резонансными системами,
увеличивают общую избирательность
приёмника.
Физическое объяснение способности лампы усиливать
напряжение нам уже известно: управляющая сетка распо-
222
ложена ближе, чем анод, к источнику электронов — к
катоду; поэтому анодный ток под действием сеточного пе-
ременного напряжения изменяется в д раз сильнее, чем
под действием такого же переменного напряжения на ано-
де. Лампу, находящуюся в рабочем режиме под воздей-
ствием переменного сеточного напряжения Ug, мы можем
считать генератором переменной э. д. с. p.Ug, обладающим
внутренним сопротивлением R{ (см. рис. 146). Для того
чтобы часть этой э. д. с. выделить для воздействия на по-
следующий каскад, нужно включить в анодную цепь какую-
нибудь полезную нагрузку.
В зависимости от вида этой нагрузки усилительный кас-
кад получает своё наименование: каскад на сопротивлении,
на трансформаторе и т. д. Усилители напряжения высокой
частоты имеют в качестве анодных нагрузок резонансные
системы: колебательный контур, а иногда и несколько свя-
занных контуров. Те каскады, которые нагружены одиноч-
ным контуром, принято называть резонансными
усилителями; каскады же, нагруженные системой
связанных контуров, называются полосовыми уси-
лителями.
Резонансные усилители
Основным типом резонансного каскада является схема
на рис. 223. Это — резонансный каскад у с и-
Рис. 223. Каскад резонансного усиления с индук-
тивной анодной связью
3 g
ления напряжения высокой частот
с индуктивной связью между цепь
анода и контуром. Здесь, как и во всех схемах с уча-
стием электронных ламп, мы считаем входом (началом) кас-
када зажимы сетка — нить данной лампы, а выходом (кон-
223
Рис. 224. Физический процесс работы
усилителя
цом) каскада — зажимы сетка — нить следующей лампы. Это
определение нужно помнить при чтении любой схемы; в соот-
ветствии с ним нельзя, например, относить входные цепи в со-
став первого усилительного каскада, хотя такая ошибка
иногда встречается в литературе.
Физический процесс работы резонансного каскада можно
объяснить следующим образом. Пусть сигнал отсутствует.
Тогда рабочая точка остаётся на характеристике лампы не-
подвижной и в анодной цепи проходит постоянный ток
(рис. 224). В катушке Z-a
имеется постоянное ма-
гнитное поле, которое не
наводит в контуре электро-
движущей силы. Следова-
тельно, и на выходе кас-
када переменного напря-
жения нет.
При действии сигнала
насетке(рис.224)появляет-
ся переменное напряжение
Ug; оно вызывает появле-
ние в составе анодного то-
ка переменной составляю-
щей /. Магнитное поле
начинает нарастать и убы-
вать по закону высокой частоты, наводя э. д. с. в ка-
тушке L колебательного контура. Таким образом, пе-
ременная э. д. с. наводится в контуре последовательно, и
при настройке контура на частоту сигнала достигаются ус-
ловия ревонанса напряжений; тем самым в контуре сигнал
возбуждает колебательный ток с наибольшей амплитудой,
а на конденсаторе С выделяется наибольшее переменное на-
пряжение U, воздействующее на вход дальнейшего каскада.
Усиление каскада (Д) представляет собой о т-
ношение выходного переменного на-
пряжения к входному, т. е. показывает, во сколь-
ко раз большую амплитуду мы снимаем с каскада по сравне-
нию с подводимой к нему:
Д —
U
Ug •
Это отношение оценивает успешность работы усилителя.
Величина усиления будет наибольшей именно для резо-
нансной частоты. Помехи, не встречающие в контуре резо-
224
нанса, будут усиливаться в меньшее число раз или даже ос-
лабляться при прохождении через каскад. В этом заключается
избирательная способность резонансного каскада.
Усиление зависит от параметров лампы и её нагрузки.
Постараемся установить эту зависимость и из неё найти тре-
бования, предъявляемые к лампе и деталям схемы. Изобра-
зим эквивалентную схему каскада для переменных состав-
ляющих тока и напряжения „
(рис. ,225). л м
Применяя закон Ома для Г^ЛЛЛ/ х <
подсчёта переменной состав- Z,og =i=
ляющей анодного тока, мы
Должны написать —
„.и ------------
I— -—?, Рис. 225. Эквивалентная схема
Z& каскада резонансного усиления
сопротивление цепи анода, куда
Здесь Za — полное
выходит сопротивление лампы индуктивное сопротивле-
ние катушки связи <oLa, её активное сопротивление /?а и,
наконец, сопротивление, вносимое в анодную цепь за счёт
её связи с колебательным контуром. Лампа, обладающая вы-
сокими усилительными возможностями, т. е. большим коэ-
фициентом усиления д, имеет в то же время очень большое
внутреннее сопротивление R(. Мы выбираем для резонанс-
ных каскадов именно такие лампы, т. е. пентодывы-
с окой частоты. Но для них можно пренебречь всеми
другими сопротивлениями цепи анода по сравнению с
и тогда закон Ома примет вид:
I ^~e=S-Ug.
Электродвижущая сила в контуре будет
EK = ®>M</ = (o-M-S - Ug.
Сила колебательного тока при условии резонанса ока-
жется
_ЕК _*M-S-Ug
iK~~R R •
Напряжение, снимаемое с ёмкости С, получится
u—i ________ ~
и — 1* ш.с—
15 Радиотехника
225
При резонансе мы имеем возможность приравнять ём-
костное сопротивление индуктивному
" 1 ,
Учтя, что
<оо • Ь_о
7? V’
выразим резонансное усиление каскада в следующем виде:
Дрез = 7^- = w • М • S • Q.
ug
Ввиду того, что частота <в определяется приходящим сиг-
налом и, следовательно, от приёмника не зависит, мы можем
установить следующее: усиление тем больше, чем больше
крутизна лампы S, чем выше качество Контура Q и чем
сильнее связь контура с цепью анода.
Таким образом, для выполнения хорошего
усилительного каскада требуется вы-
брать лампу с большой крутизной и
контур высокого качества. Что же касается
коэфициента взаимоиндукции М, то для него нужно иметь
в виду следующее ограничение: выбирая слишком большое
значение М, мы уже не будем иметь право пренебрегать со-
противлением, которое вносит контур в цепь анода, а потому
все наши выводы окажутся неправильными. При слишком
большой связи переменный ток анода окажется уменьшен-
ным, вследствие чего уменьшится и усиление.
При обычных анодных напряжениях наши пентоды высокой
частоты имеют крутизну от 1 ма/в до 3 ма/в, причём большее
значение крутизны свойственно лампам с подогревными ка-
тодами. Качество контура может быть получено порядка
80—100 и выше, особенно если катушка имеет сердечник из
карбонильного железа. При выборе хорошей лампы и вы-
сококачественного контура усиление получается значитель-
ным, но всё же оказывается практически гораздо меньше коэ-
фициента усиления лампы д.
На коротких волнах коэфициент взаимоиндукции (между
небольшими катушками) всегда значительно меньше, чем
на длинных волнах. Качество контура Q также на коротких
волнах ниже, чём на длинных. Поэтому, несмотря на нали-
чие множителя <о, усиление на коротких волнах меньше, чем
на длинных. Тем более оказывается сложной задача усиле-
ния на ультракоротких волнах.
229
Избирательность резонансного каскада характери-
зуется его кривой резонанса, форма которой определится
в основном качеством контура Q: чем выше качество, тем
острее кривая резонанса. Следовательно, и с этой точки зре-
ния выгоден хороший контур.
Задача. Пентод высокой частоты имеет параметры ц = 1500;
/?,- = 106 ом. Он входит в состав резонансного каскада с индуктивной
связью. Контур этого каскада обладает качеством Q = 60 и настроен
на волну сигнала 1 = 50 м.
Определить выходное напряжение каскада, если на вход воздей-
ствует напряжение Ug= 100 мкв. а коэфициент взаимоиндукции
М=5 мкгн.
Другим распространённым видом резонансного каскада
является схема с прямым включением
Рис. 226. Каскад с прямым включением контура
в анодную цепь
контура в цепь анода (рис. 226). Этот каскад
весьма сходен со схемой усилителя мощности последова-
тельного питания в передатчике: анодной нагрузкой здесь
также служит контур LCR, настраиваемый на частоту воз-
будителя. Но возбудителем здесь оказывается принимаемый
сигнал, обычно очень слабый, и работа каскада происходит на
прямолинейном участке характеристики при отсутствии тока
сетки. Следовательно, здесь мы имеем дело с колебаниями
«первого рода» (без отсечек).
Переменное напряжение U, выделяющееся на зажимах
контура, должно воздействовать на последующий каскад.
Нижний зажим контура через блокировочную ёмкость
Сбл и общий провод соединён для высокой частоты с катодом
следующей лампы. Верхний же зажим соединять с сеткой
прямым проводом нельзя: плюс анодной батареи в этом слу-
чае оказался бы на сетке, и последующая лампа оказалась
бы в совершенно ненормальном режиме.
15*
227
Для того чтобы оградить сетку от постоянного анодного
напряжения, в соединительный провод включают конденса-
тор Cg (сотни микромикрофарад) с хорошей изоляцией.
Этот конденсатор не является заметным сопротивлением
для высокой частоты, а потому не гасит на себе полезного
напряжения. Но на сетке этой последующей лампы необхо-
димо установить определённое начальное напряжение отно-
сительно. своего катода: для этого сетка должна быть соеди-
нена с катодом через большое сопротивление Rg. Именно че-
рез это сопротивление может быть включено смещающее на-
пряжение Eg 2. Если в передатчиках сопротивление Rg пи-
талось сеточным током и на нём автоматически выделялось
смещение, то здесь желательно полное отсутствие тока
сетки, что достигается работой в отрицательной области
(см. рис. 224).
В случае обрыва сопротивления Rg электроны, оседаю-
щие на сетке, способны запереть лампу, т. е. прекратить в
ней электронный поток. Если же сопротивление Rg взять
слишком малым, то оно будет шунтировать контур LCR
по высокой частоте, уменьшая общее полезное сопротивле-
ние анодной нагрузки и тем снижая усиление каскада. Прак-
тически Rg выбирается порядка нескольких сотен тысяч
и до миллиона ом (непроволочное сопротивление).
Физический процесс работы каскада с прямым включе-
нием контура в цепь анода можно изложить следующим об-
разом. При отсутствии сигнала в анодной цепи проходит лишь
постоянный ток; для него катушка L не оказывает замет-
ного сопротивления. Напряжение на сетке последующей
лампы при этом постоянно и равно исходному смещению Egi.
При действии сигнала Ug в цепи анода возникает пере-
менная составляющая тока /, которая встречает в настроен-
ном контуре большое резонансное сопротивление
^рез — Q9 • L,
выделяя на нём переменное напряжение U. Это напряжение
и подводится через ёмкость Cg к входу следующего каскада.
Избирательные свойства каскада объясняются тем, что
переменный ток, создаваемый в цепи анода действием помехи,
не встречает в контуре резонанса; при отсутствии же резо-
нанса сопротивление контура оказывается малым и на нём
не может быть выделено значительное напряжение. Таким
образом, усиление помехи меньше, чем усиление сигнала,
и при значительной расстройке помеха будет не усиливаться,
а ослабляться.
228
Числовая оценка усиления каскада не потребует специ-
ального математического вывода. Мы можем рассматривать
схему прямого включения контура в цепь анода как частный
случай индуктивной связи, а именно тот случай, когда ка-
тушки La и L(cm. рис. 223) слились в одну катушку. Тогда
вместо коэфициента взаимоиндукции М будет действовать
юлный коэфициент самоиндукции L контурной катушки,
и выражение для усиления каскада при резонансе примет
вид:
/1 рез ~ — (0o’ L S Q S-* 2Грез.
Задача. Каскад с прямым включением контура в цепь анода имеет
лампу, параметры которой ц = 2000; R{= 1,2-10® ом.
Параметры контура L =» 15 мкгн; С = 100 мкмкф; R = 6 ом.
Определить резонансную частоту и усиление при резонансе.
В некоторых приёмниках встречаются резонансные ка-
скады с параллельным питанием. Примером может служить
схема на рис. 227. Здесь уже отпадает необходимость в се-
точном конденсаторе и сопротивлении утечки.
Рис. 227. Усилитель с параллельным питанием
Каскады с прямым включением контура в цепь анода
применяются преимущественно на коротких волнах, тогда
как каскады с индуктивной связью оказываются более удоб-
ными на промежуточных и особенно на средних и длинных вол-
нах.
Полосовые усилители
Перейдём к рассмотрению так называемых полосо-
вых каскадов. Они характеризуются наличием в со-
ставе анодной нагрузки двух (а иногда и большего числа)
резонансных контуров, связанных между собой. Примером
полосового каскада может служить схема на рис. 228. В анод-
ную цепь лампы полностью включён первичный контур (I),
вторичный же (II) связан с ним индуктивно. Могут встретиться
229
и иные виды связи этих контуров, например внешняя ём-
костная (в трофейных приёмниках). Практически индуктив-
ная связь выполняется путем намотки обеих катушек на об-
щий каркас, хотя каждая из катушек может иметь внутри
Рис. 228. Полосовой усилительный каскад
собственный подвижный сердечник из
Катушка
этого каркаса свой
магнетита или карбонильного железа (рис. 229).
Колебательный ток, возбуждённый сигналом в первом кон-
туре, наводит э. д. с. во втором контуре, а с зажимов послед-
него переменное напряжение снимается на выход каскада.
Таков вкратце физический процесс ра-
боты полосового усилителя. В резуль-
тате того, что колебательная энергия
расходуется в двух одинаковых конту-
рах, усиление полосового каскада ока-
зывается вдвое меньше, чем усиление
резонансного каскада с таким же кон-
туром. Для схемы на рис. 228 можно
написать
Сердечник
Рис. 229. Катушки
полосового двухкон-
турного фильтра со
специальными сердеч-
никами
д ______S-Zpeg
'Чрез — g
где2реа —сопротивление контура, вклю-
чённого в цепь анода. При этом связь
между контурами должна быть близка
к критической, т. е. сопротивление,
вносимое в первый контур из вто-
рого, приблизительно равно собственному сопротив-
лению первого контура.
Полосовые каскады получили своё название вследствие
того, что общая кривая селективности двух контуров имеет
плоскую вершину и крутые скаты (рис. 230). Следовательно,
такой каскад равномерно усиливает неко-
230
торую полосу частот по обе стороны от резонанс-
ного значения /0. Вместе с тем помехи, лежащие вне этой
полосы, подавляются резко.
Мы уже знаем, что такая форма резонансной кривой
выгодна для приёма, а потому полосовой каскад являет-
ся хорошим типом усилителя. Но при наличии в приём-
нике нескольких полосовых каска-
дов настройка их оказалась бы
очень сложной и дорогой, так как
в каждом каскаде должно быть по
два (или более) конденсатора пере-
менной ёмкости. Практически этого
не делают. Полосовые каскады
применяются там, где они ока-
зываются настроенными
раз навсегда подбором кон-
денсаторов постоянной ёмкости.
Иначе говоря, полосовой каскад
И
?О
Рис. 230. Кривая изби-
рательности полосового
каскада
Г
О
имеет дело с заранее установлен-
ной для него частотой сигнала. Это имеет место в усили-
телях напряжения промежуточной частоты супергетеродин-
ных приёмников, которые будут описаны ниже. Серьёзным
требованием к полосовому каскаду является точный под-
бор связи между контурами его, так как от этого подбора
в сильной мере зависит и усиление, и форма кривой резонанса.
Задача. Двухконтурный полосовой каскад имеет в обоих контурах
следующие величины:
L, = 500 мкгн-, С = 140 мкмкф; Q = 70.
Крутизна лампы S = 1,3 ма/в. Определить резонансную частоту
и усиление каскада.
Самовозбуждение усилителей напряжения высокой частоты
и меры предотвращения его
При конструировании приёмников каскады усиления
напряжения высокой частоты представляют значительные
трудности благодаря возможному возникновению
в них генерации (самовозбуждения). Если в ка-
ком-либо из каскадов возникли собственные незатухающие
колебания, т. е. каскад из приёмного превратился в генера-
торный, то нормальная работа приёмника нарушается, и мы
не можем получить требуемой слышимости сигнала. Причи-
ной возникновения генерации служит какой-либо вид об-
231
ратной связи, т. е. связи анодной цепи с сеточной цепью
лампы. Для появления паразитной обратной связи имеется
несколько возможностей.
Во-первых, она возникает при магнитном воздействии
катушек последующих каскадов на катушки предыдущих
каскадов. Для устранения этого катушки резонансных
и полосовых усилителей обязательно помеща-
ются в металлических экранах. Соедини-
тельные проводники делаются короткими и прокладываются
не параллельно друг другу, а если этого избежать нельзя,
то помещаются в металлических «чулках».
Рис. 231. Входные цепи и каскады резонансного усиления
Во-вторых, возможна обратная связь через ёмкости анод-
сетка усилительных ламп. Особенно угрожающим этот
вид обратной связи становится на коротких и ультракорот-
ких волнах, для которых ёмкостные сопротивления умень-
шаются. Пентоды высокой частоты, вообще успешно приме-
няемые для резонансных и полосовых усилителей, особенно
выгодны в этом отношении, так кАк они обладают очень ма-
лыми величинами ёмкости анод—сетка (сотые и даже тысяч-
ные доли микромикрофарады).
В-третьих, обратная связь может возникнуть через об-
щие источники анодного питания. Переменная составляю-
щая анодного тока, проходя через батарею, выделяет на внут-
реннем сопротивлении батареи переменное напряжение,
которое воздействует на цепи предыдущих каскадов. Для
того чтобы самовозбуждение не возникало этим путём, при-
меняют «развязывающие» устройства, которые пропускают
переменные анодные токи мимо батареи. Развязка осуще-
ствляется включением в цепь анода последовательного сопро-
тивления /?ф и блокирующего конденсатора С$, отдельных
232
для каждого каскада. На рис. 231 изображены входные цепи
приёмника и два каскада резонансного усиления с прямым
включением контуров в анодные цепи. Питание анодов про-
исходит через сопротивления/?ф, которые препятствуют про-
хождению переменных токов через батарею. Токи в ёмкост-
ных ветвях контуров проходят на корпус непосредственно,
а токи в индуктивных ветвях —через развязывающие кон-
денсаторы Сф.
В принципе желательно выбирать величины /?ф и Сф воз-
можно ббльшими. Но, увеличивая /?ф,мы будем снижать по-
стоянное напряжение на анодах ламп. Конденсаторы же
большой ёмкости дороги и велики по габаритам.
Для усилителей высокой частоты достаточны сопротивле-
ния /?ф порядка 10 тыс. ом и ёмкости Сф не более 0,05 мкф. За-
метим, что для усилителей низкой частоты приходится брать
значительно большие ёмкости развязок.
19. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Назначение детекторного каскада
Процесс детектирования является одним из основных
и обязательных процессов в приёмнике, предназначенном для
слухового приёма. Задача детекторного каскада состоит в
том, чтобы под действием напряжения вы-
сокой частоты получить ток постоян-
ного направления, по своей силе вос-
производящий кривую, которая оги-
бает амплитуду высокой частоты.
Диодное детектирование
иного
Выпрямитель
Телеан
Простейшая детекторная цепь состоит из диода или
прибора, обладающего выпрямительными свойствами, и те-
лефона, блокированного
ёмкостью (рис. 232). Цепь
связывается с предыдущим
каскадом, который наво-
дит в ней напряжение вы-
сокой частоты Под
действием ЭТОГО перемен- ₽ис. 232. Простейшая детекторная
ного напряжения ток че- цепь
рез диод проходит в виде
односторонних импульсов. Естественно, что в составе этих им-
пульсов имеется постоянная слагающая и ряд высоко-
233
частотных гармоник. Постоянная составляющая проходит
через телефон, а высокочастотные гармоники —через блокиро-
вочный конденсатор, который должен давать достаточную
проводимость для высоких частот. Если бы блокировочного
конденсатора не было, то высокочастотные составляющие
давали бы бесполезное падение напряжения на телефоне,
и тогда на детектор оставалась бы меньшая доля напряжения
Uw, вследствие чего эффект детектирования был бы слабее.
Практически блоки-
ровочная ёмкость Сол
выбирается соответ-
ственно диапазону
частот сигнала, но не
менее 100 мкмкф.
Проследим в пер-
вую очередь работу
детекторной цепи
при действии немо-
дулированного сигна-
ла (например во вре-
мя молчания коррес-
пондента у включён-
ного радиотелефон-
ного передатчика).
Физические процессы
Рис. 233. Действие немодулированного
сигнала в детекторной цепи
показаны упрощенно
на рис. 233. При отсутствии постоянного напряжения на
аноде анодный ток возникает лишь за положительные по-
лупериоды напряжения сигнала. Высота импуль-
сов приблизительно пропорциональ-
на амплитуде (если пренебречь криволинейностью
нижнего участка характеристики диода). Постоянная состав-
ляющая, которая участвует в составе импульсов, показана
пунктиром, а на нижней оси она показана в чистом виде,
как ток только в телефоне. Заметим, что если импульс длится
полпериода, то постоянная составляющая составит прибли-
зительно !/3 от высоты импульса.
Задача. Крутизна характеристики диода в положительной области
S = 0,2 ма/в Напряжение сигнала в цепи диода имеет амплитуду
1/шмако = 10 е- Определить силу выпрямленного тока /ао.
Как и следовало ожидать, постоянный ток не даёт в те-
лефоне звука: мембрана останется неподвижной в несколько
притянутом состоянии.
234
Теперь рассмотрим действие сигнала, модулированного
по амплитуде (рис. 234). Импульсы анодного тока получаются
в этом случае неодинаковой высоты; приближённо можно
сказать, что высота импульсов пропорцио-
нальна амплитудам напряжения. Посто-
янная составляющая этих импульсов уже не будет действи-
тельно постоянной: она меняется с изменением амплитуд.
В соответствии со сказанным выше мы можем наметить
постоянную составляющую пунктиром на уровне 1/а каждого
импульса. В результате фильтрации высоких частот кон-
денсатором через телефон будет проходить ток, развёрну-
тый на нижнем графике.
Рис. 234. Действие модулированного сигнала
в детекторной цепи
Этот ток, будучи по направлению по-
стоянным, изменяет свою силу по тому
же закону модуляции, по которому ме-
нялись амплитуды высокой частоты.
Следовательно, телефон будет звучать, воспроизводя звук,
модулирующий колебания передатчика-корреспондента.
Сила звука будет зависеть от амплитуды тока звуковой ча-
стоты в телефоне. Действительно, ток в телефоне является
пульсирующим, т. е., кроме постоянной составляющей, со-
235
держит составляющую звуковой частоты, амплитуда которой
/емакс указана на рис. 234.
Но из графиков видно, что эта амплитуда тем больше,
чем больше коэфициент модуляции. Следовательно, более
глубокая модуляция даёт более громкий звук и большую
уверенность связи. Это и указывалось в качестве требова-
ния к радиотелефонному передатчику.
Отметим ещё одно важное обстоятельство: напря-
жение сигнала должно при действии
на. детектор быть достаточно большим.
Если бы напряжение имело малые амплитуды, то положи-
тельные его полупериоды развёртывались бы на ниж-
нем сгибе характеристики диода; но здесь крутизна мала, а
пропорциональность между амплитудой и высотой импульса
нарушается. Вследствие этого результат детектирования,
т. е. звук в телефоне, окажется слабыми искажен-
н ы м.
Задача усилительных каскадов по высокой частоте
именно в том и состоит, чтобы довести амплитуду напряже-
ния сигнала до такой величины, которая требуется для нор-
мальной работы детектора. Обычно диодный детектор тре-
бует напряжения порядка целых вольт и даже десятков вольт.
Задача. Напряжённость поля сигнала Е = 10 Мкв[м. Действующая
высота приёмной антенны lip = 3 М; эффективность входных цепей
Ка = 5; напряжение, которое желательно иметь в цепи детектора,
1/ш =15 в.
Сколько потребуется каскадов усиления по высокой частоте, если
каждый каскад имеет Арез = 100?
Но в современных приёмных схемах телефон никогда
не включается непосредственно в цепь детектора. Потребова-
лось бы слишком большое и трудно осуществимое усиление
по высокой частоте, чтобы детектор смог выделить мощность
звуковой частоты, необходимую для нормальной силы
звука в телефоне (а тем более в громкоговорителе).
После детектора ставятся каскады усиления по звуковой ча-
стоте, в последнем из которых включается телефон.
Для управления усилительным каскадом от детектора
требуется не ток, а напряжение звуковой частоты. Значит,
в цепь детектора необходимо включить какую-нибудь по-
лезную нагрузку, на которой должно выделяться напряже-
ние звуковой частоты при питании выпрямленным током.
Такой нагрузкой служит почти всегда омическое сопротив-
ление большой величины (сотни тысяч ом), блокируемое кон-
денсатором.
236
На рис. 235 представлена схема диодного детектора с оми-
ческой нагрузкой и с воздействием напряжения звуковой
частоты на вход последующего каскада. На этом рисунке
контур LCR является резонансной нагрузкой последнего
каскада усиления напряжения высокой частоты. С его за-
жимов снимается напряжение действующее в цепи де-
тектора. Полезной нагрузкой диода служит омическое (не-
проволочное) сопротивление R, блокированное ёмкостью Свл-
Величина ёмкости должна быть достаточна для того, чтобы
на ней не создавалось заметного падения напряжения высо-
кой частоты, т. е. чтобы сигнал полностью воздействовал на
диод. Но вместе с тем нельзя эту ёмкость брать слишком боль-
Рис. 235. Схема диодного детектора с омиче-
ской нагрузкой
шой, так как она может вызвать короткое замыкание и для
звуковой частоты, т. е. снизить величину полезного выходного
напряжения. Обычно величина Сол порядка сотен микроми-
крофарад удовлетворяет обоим требованиям.
Сопротивление R питается, как это можно видеть из
рис. 234, пульсирующим током, в состав которого входит пос-
тоянный ток и ток звуковой частоты. Значит, на этом сопроти-
влении одновременно выделяется и постоянное напряжение,
и напряжение звуковой частоты. Постоянное напряжение
имеет плюс на правом, а минус — на левом зажиме сопро-
тивления R, соответственно направлению тока через диод.
Но действие этого постоянного напряжения на сетку сле-
дующей лампы не нужно и даже вредно: оно может сместить
рабочую точку на характеристике усилителя на невыгодный
участок. Для того чтобы на сетку усилителя действовало толь-
ко одно напряжение звуковой частоты fJe, перед сеткой вклю-
чается разделительный конденсатор Cg. Он должен являться
малым сопротивлением для звуковых частот, а потому его
ёмкость сравнительно велика (500—1000 мкмкф и более).
Для подачи на сетку усилителя нормального постоянного
смещения между сеткой и катодом включено большое сопро-
тивление 7?^(до миллиона ом).
237
Такова полная схема каскада диодного детектирования.
Физические процессы в ней несколько сложнее, чем в схеме,
позволившей пренебречь сравнительно небольшим сопроти-
влением телефона. Дело в том, что выпрямленное напряже-
ние, падающее на сопротивлении R:
воздействует не только на последующий каскад, но также
своим минусом приложено к аноду диода (последовательно
с напряжением сигнала). Значит, рабочая точка
на характеристике диода при действии
сигнала смещена влево на определён-
ную часть амплитуды. Чем больше сопротивле-
ние R, тем на большую часть амплитуда смещена рабочая
точка. При обычных значениях R это смещение составляет
примерно 0,9 Uш макс.
Если амплитуда в процессе модуляции изменяются,
то изменяется и смещение на аноде, т. е. рабочая точка «пол-
зает» по характеристике диода со звуковой частотой. Этот
процесс показан на рис. 236. Импульсы анодного тока длятся
меньше полупериода высокой частоты. Сами импульсы малы,
238
мала и их постоянная составляющая /а0. Это будет понятно,
если учесть, что сопротивление 7? очень велико.
Произведение выпрямленного тока на сопротивление
мы называем выпрямленным напряжением. Оно показано на
нижнем графике, и притом показано отрицательным по от-
ношению к аноду. Но следует заметить, что именно это же
выпрямленное напряжение является осью для развёртки
сигнала по вертикали, так как на анод оно воздействует од-
новременно с сигналом.
Полезным же результатом детектирования является
переменная составляющая выпрямленного напряжения,
так как именно она управляет следующим каскадом.
Амплитуда напряжения звуковой частоты может быть
подсчитана следующим образом. Мы указали выше, что вы-
прямленное напряжение UR составляет приблизительно 0,9
UWMaKc. Далее мы знаем, что выпрямленное напряжение из-
меняется по тому же закону, как и огибающая кривая ам-
плитуд сигнала. Значит ,
UaMaKc~
где т —коэфициент модуляции сигнала.
Окончательно соотношение между входным и выходным
напряжением детекторного каскада запишется так:
Ua & т • 0,9 • иш.
Пример. В цепи детектора действует сигнал с напряжением Um =
10 <з и с глубиной модуляции т — 25®/0. Определить напряжение
звуковой частоты, снимаемое с детекторного каскада
Uq^m-0,9-Ua = 0,25-0,9-10 = 2,25 в.
Схема включения нагрузки диода, изображённая на
рис. 235, не всегда оказывается удобной. Так например,
если контур LCR включён прямо в анодную цепь
предыдущего каскада, то диод необходимо защитить от
действия положительного напряжения анодной батареи.
В этом случае применяется схема, изображённая на
рис. 237; блокировочный конденсатор служит одновременно
разделительным.
В серии наших стеклянных ламп диод отсутствует. По-
этому каскад детектирования может выполняться на триоде
или пентоде, используемых в роли диода. В качестве анода
может быть использована, например, сетка триода (рис. 238).
Анод присоединён к корпусу, и его цепь не участвует
в схеме.
239
На рис. 239 анод пентода используется в роли анода диод-
ного детектора. В этом случае сетки или соединяются нако-
ротко с анодом, или выполняют другие назначения.
Рис. 237. Схема диодного
детектора
Рис. 238. Использование проме-
жутка сетка —катод в качестве
диода
В серии металлических ламп, кроме обычного диода,
имеются также лампы, представляющие сочетание диода с
триодом или с пентодом. Такие лампы выполняют одновре-
менно задачи детектирования и
усиления по звуковой частоте.
Рис, 240. Детектирование
в диод-триоде
Рис. 239. Использование промежутка
анод — катод для детектирования
в пентоде
На рис. 240 изображена схема детектирования в диод-
триоде.
'Этим исчерпываются основные разновидности схем диод-
ного детектирования.
Сеточное детектирование
Переходим к детектированию в усилительной лампе
(в триоде или в пентоде). В тех приёмниках, где приходится
ограничивать число ламп, целесообразно совместить задачи
детектирования и усиления. Усилительная лампа даёт та-
кую возможность, так как она имеет характеристики, обла-
дающие выпрямительными свойствами. Таких характери-
стик мы знаем две: характеристика тока сетки и характери-
стика тока анода. Соответственно может быть два вида детек-
240
тирования в усилительной лампе — сеточное и
анодное детектирование.
Рассмотрим схему сеточного детектирования (рис. 241),
Промежуток сетка —нить выполняет
здесь роль диодного
вление Rg присоеди-
нено к катоду, и ис-
ходное напряжение
на сетке равно нулю
или близко к нулю.
Но мы помним, что
детектора. Сопроти-
характеристика тока
сетки начинается близ
нуля и идёт в ПОЛО- Рис. 241. Схема сеточного детектирования
жительной области
подобно характеристике диода (рис. 242). Следовательно,
она обладает выпрямляющими свойствами. Эти свойства
используются в генераторных схемах для получения авто-
матического смещения. Эти же свойства используются и
для детектирования. При действии сигнала переменное на-
пряжение высокой частоты создаёт импульсы сеточного
тока. Постоянная составляющая этих импульсов проходит
через сопротивление Rg и образует на нём автоматически
напряжение, которое отрицательно по отношению
Рис. 242. Характери-
стики анодного и
сеточного токов
к сетке.
Конечно, импульсы тока сетки, а
тем более постоянная составляющая
его, весьма малы. Но, умножаясь на
большое сопротивление Rg, постоянная
составляющая тока сетки даёт величину
смещения, способную изменить режим
лампы. Пусть, например, Ig0 =1 мка,
Rg=\ мгом (миллион ом). Тогда
1^=1 в.
Итак, процессы в цепи сетки при
сеточном детектировании вполне сходны
с процессами в цепи диода, имеющего активную нагрузку.
Если сигнал модулирован, то в составе тока, питающего
сопротивление Rg, будет составляющая звуковой частоты,
которая создаёт на Rg полезное напряжение
Но это полезное напряжение при диодном детектирова-
нии снималось на вход следующей лампы; при сеточном же
16 Радиотехника
241
детектировании выпрямленное напряжение
воздействует на сетку этой же самой
лампы, управляя её анодным током по
закону звуковой частоты. Таким образом,
детектирование в цепи Сетки сочетается с усилением напря-
жения низкой частоты в цепи анода. Окончательно полезным
результатом работы каскада является усиленное напряже-
ние звуковой частоты (Ja, выделяемое на нагрузке Z цепи
анода. При классификации каскада сеточного детектирова-
ния нужно указывать, какой вид усиления напряжения
низкой частоты применён в этом каскаде. Так, например,
Рис. 243. Каскад сеточного детектирования
с усилением напряжения низкой частоты на
трансформаторе
на рис. 243 изображён каскад сеточного детектирования с
усилением напряжения низкой частоты на трансформаторе»
Блокировочный конденсатор С даёт путь высокочастот-
ной составляющей анодного тока мимо первичной обмотки
трансформатора. В дальнейшем мы увидим, что эту высоко-
частотную составляющую анодного тока можно использо-
вать для регенерации.
Задача. На вход сеточного детектора подано напряжение сигнала
с амплитудой 17шмако = 1,5 в и с глубиной модуляции т = 0,3» Усиле-
ние напряжения низкой частоты в цепи аиода А = 10.
Определить амплитуду выходного напряжения звуковой частоты Ue,
В лампах прямого накала с бариевой нитью благода-
ря свойствам материалов электродов сеточный ток появ-
ляется при некотором положительном напряжении на сетке
(0,5—1 в).
Для того чтобы в исходном положении рабочая точка
была расположена на сгибе сеточной характеристики, необ-
ходимо включить на сетку небольшое начальное положитель-
ное напряжение (рис. 244). Это напряжение может быть взято
от цепи накала. Параллельно нити включается сопротивление
/?н (рис. 245) в качестве делителя напряжения; обратный ко-
нец сеточной утечки присоединяется к необходимой точке
242
этого делителя. Ввиду того, что для дамп прямого накала
нулевой точкой является отрицательный конец нити, такое
включение даёт на сетку положительное смещение.
Выбор лампы для сеточного детектирования определяется
обычно требованиями к этому каскаду, как к усилителю низ-
кой частоты.
Преимущество сеточного детектора перед диодным за-
ключается в том, что сеточная схема даёт в одной лампе при-
мерно такой результат, какой получается от диода и после-
дующего каскада усиления. Следовательно, в тех приём-
никах, где необходимо достигнуть значительной чувствитель-
ности при малом числе ламп,
применение сеточного детек-
Рис. 244. Выбор начальной
точки1 при сеточном детек-
тировании
Рис. 245. Положитель-
ное смещение от батареи
накала
тора целесообразно. Особенно выгоден сеточный детектор в
сочетании с регенерацией (с обратной связью).
Но он имеет по сравнению с диодом тот недостаток, что
на сетку воздействует не только составляющая звуковой ча-
стоты, но и постоянная составляющая выпрямленного напря-
жения. При сильном сигнале смещение окажется очень зна-
чительным и рабочая точка переместится
на нижний сгиб анодной характери-
стики, где усиление по низкой частоте будет происходить
с искажениями. Усилительный каскад, включаемый после
диодного детектора, такому явлению не подвержен, так как
его сетка защищена от постоянного напряжения переходным
конденсатором. Поэтому в приемниках концертного типа
применяется, как правило, диодное детектирование; в вой-
сковых же приёмниках можно встретить и ту, и другую схемы.
Анодное детектирование
Рассмотрим схему анодного детектирования (рис. 246).
Здесь для выпрямления используется
нижний сгиб характеристики анод*
16* 243
него тока по сеточному напряжению.
Для того чтобы исходное положение рабочей точки соответ-
ствовало началу (сгибу) анодной характеристики, в цепь сет-
ки включено постоянное отрицательное смещение Eg-, это и
служит обычно признаком анодного детектирования. Впрочем,
следует отметить, что смещение почти никогда не берут от
специальной батареи; его получают чаще «катодным» спосо-
бом —за счёт анодного тока и сопротивления RK (рис. 247).
В анодную цепь включена нагрузка Z, на которой выделяет-
ся напряжение Uq ; вид этой нагрузки определит наименова-
ние каскада в смысле
усиления по выделяе-
мой частоте. Сопротив-
ление блокируется
ёмкостьк) для пропуска-
ния на катод высоко-
частотной составляющей
тока анодной цепи,
Физические процес-
сы в схеме анодного
детектирования изобра-
жены на рис. 248. Пере-
менное напряжение сиг-
нала, действуя на сетку
совместно с постоянным
смещением, вызывает
появление в анодной
цепи импульсного тока
с отсечками. Высота
импульсов пропорцио-
нальна амплитудам сиг-
нала. Постоянная со-
Рис. 246. Схема анодного детектирова-
ния со смещением от батареи
Рис. 247. Схема анодного детектирова-
.ния со смещением за счёт постоянного
анодного тока
ставляющая этих им-
пульсов больше, чем начальный ток Если сигнал моду-
лируется, то в составе постоянного анодного тока по-
явится слагающая частоты модуляции.
Постоянный ток проходит через нагрузку Z; но для воз-
действия на следующий каскад используется только напря-
жение звуковой частоты, которое выделяется на нагрузке Z
составляющей /е при модуляции сигнала.
Анодное детектирование обладает тем серьезным преиму-
ществом по сравнению с диодным и сеточным, что лампа анод-
ного детектора работает без токов в цепи сетки, управляясь
переменным напряжением сигнала. Следовательно, предше-
244
ствующий каскад не должен расходовать энергию в цепи
сетки детектора. Расход энергии предыдущего каскада в це-
пях диодного и сеточного детектирования принципиально
необходим.
Но недостатком анодного детектирования является уве-
личение внутреннего сопротивления лампы при работе на
нижнем сгибе характеристики. В результате этого лампа
даёт меньшее усиление по выделяемой частоте, нежели при
сеточном детектировании. Только в том случае, к о г д а
Рис. 248. Физические процессы в схеме анодного детектирования
нагрузкой цепи анода является резо-
нансная система (при выделении промежуточной
частоты в супергетеродинах), большое внутреннее сопроти-
вление лампы окажется выгодным, и анодное детек-
тирование применяется с успехом.
Детектирование частотно-модулированных сигналов
До сих пор мы рассматривали детектирование сигналов,
модулированных по амплитуде. Теперь следует остановиться
на детектировании частотно-модули-
рованных сигналов. Эти сигналы характеризуются
постоянством амплитуд (см. рис. 190). Но так как детектор
дает выпрямленный ток, пропорциональный а м-
245
плитудам сигнала (независимо от частоты), то в результа-
те детектирования частотно-модулированной передачи мож-
но выделить только постоянный ток.
Следовательно, для того чтобы такие сигналы успешно
детектировать, необходимо предварительно пре-
образовать частотную модуляцию в
амплитудную. Перед обычным детектором должен быть
включен в приёмнике преобразователь модуляции. Иногда
сочетание преобразователя модуляции с детектором именуется
общим названием «дискриминатор» (распознаватель).
Рис. 240. Преобразование частотной модуляции
в амплитудную
Простейшим видом преобразователя модуляции может
служить колебательный контур в последнем каскаде резонанс-
ного усиления. Следует лишь расстроить немного этот кон-
тур по отношению к несущей (средней) частоте сигнала.
Работа преобразователя модуляции показана на
рис. 249. Несущая частота /0 отличается от резонансной часто-
ты контура. Следовательно, при отсутствии модуляции ампли-
туда напряжения на детекторе изобразится отрезком ab.
При наличии частотной модуляции частота сигнала будет
периодически возрастать до значения }ыят и уменьшаться
до значения /Мин. Следовательно, амплитуды напряжения
должны будут уменьшаться до значения cd и возрастать до
величины е/. Таким образом девиация частоты превращается
в изменение амплитуды.
Развёртка напряжения по времени, изображённая на
правом графике, представляет собой уже типичный вид
246
амплитудно-модулированного колебания, воспроизводящего
закон частотной модуляции. Это колебание может быть под-
вергнуто детектированию в любой схеме обычного детектора.
На рис. 250 дана примерная схема последнего каскада
резонансного усиления и сеточного детектора в приёмнике
для частотно-модулированных сигналов. Левая лампа яв-
ЛреоБразодатель Детектор с усилением
модуляции н'апр. низкой чрстотЫ
Рис. 250. Схема преобразователя и детектора
для приёма частотно-модулированных сигналов
ляется резонансным усилительным каскадом с прямым вклю-
чением контура в цепь анода при параллельном питании
(вместо дросселя параллельного питания включено сопроти-
вление 7?н). Контур LC/? несколько расстроен по отношению
к несущей частоте сигнала. Правая лампа является сеточ-
ным детектором с усилением напряжения низкой частоты на
омическом сопротивлении R.
Детектирование радиотелеграфных сигналов
Нами не рассмотрен ещё один важный вопрос — де-
тектирование радиотелеграфных (не^о-
Напряжение телеграфных сигналов
Ток в нагрузке детектора
Рис. 251. Результат детектирования телеграфных сигналов
Аудированных) сигналов. Вполне очевидно, что при
действии на детектор серии немодулированных колебаний
(точка или тире) результатом детектирования окажется только
постоянный ток (риС. 251). Этот ток не будет обнаруживаться
247
телефоном или, при сильных сигналах, будет только созда-
вать щелчки в начале и в конце каждого знака. Необходимо,
чтобы телеграфные сигналы звучали музыкальным тоном
(свистом). Для этого перед детектированием нужно каким-
то образом промодулировать сигнал, чтобы амплитуды его
менялись по звуковому закону. Получить амплитудную мо-
дуляцию с помощью расстроенного контура здесь, конечно,
нельзя, потому что частота сигнала не меняется.
Метод тональной модуляции. Принятый телеграфный
сигнал может быть подвергнут амплитудной модуляции в
одном из каскадов
резонансного или по-
лосового усиления
С помощью отдель-
ного генератора то-
нальной частоты. На
рис. 252 приводится
пример такого уси-
лительно-модулятор-
ного каскада в при-
ёмнике. Для усиле-
ния использована
верхняя часть лампы
двойного управления,
называемой пентагри-
телеграфные сигналы
усиливаясь, выделяют
Рис. 252. Усилительно-модуляторный кас-
кад в приёмнике для телеграфных сигналов
дом (см. рис. 134). Незатухающие
воздействуют на четвёртую сетку и,
напряжение на нагрузке цепи анода (в данном случае — на
выходе полосового фильтра). Цепи первой и второй сеток
образуют схему самостоятельного генератора с самовозбуж-
дением. В его колебательном контуре поставлена катушка с
железным сердечником и конденсатор большой ёмкости; бла-
годаря этому генерируемая частота оказывается очень низ-
кой — порядка 500-г-1000 гц (обычно около 800 гц). Это —
генератор звуковой частоты, который и производит тональ-
ную модуляцию сигнала.
В пентагриде электронный поток получает двойное уп-
равление: по высокой и по низкой частоте. Управление по
высокой частоте являлось бы обычным полосовым усилением.
Нам известно, что усиление такого рода пропорционально
крутизне .характеристики тока анода по напряжению на уп-
равляющей сетке
А Ь. s‘Zpe3
^1рез — —g— «
248
Крутизна этой характеристики в пентагриде зависит от
напряжения на первой сетке. При повышении напряжения
Un (в положительную сторону) крутизна S растёт, при пони-
Рис. 253. Физические процессы в усилительно-модуляторном
каскаде
жении —падает. Если работает схема генератора звуковой
частоты, то напряжение Ugl меняется по звуковому закону.
Характеристика анодного тока по напряжению сигнальной
сетки совершает медленные перемещения, поднимаясь круче
и опускаясь положе, как показано на рис. 253. При крутой
характеристике усйле-
ние сигнала будет боль-
шим и амплитуды вы-
ходного напряжения
возрастут; при пологой
же характеристике уси-
ление уменьшается и
амплитуды сигнала иа
выходе будут малыми.
Таким образом, при
прохождении через этот
каскад сигнал окажется
Напряжение на входе детектора
Ток в телефоне
Рис. 254. Детектирование телеграфного
сигнала, промодулированного звуковой
частотой
не только усиленным,
но и промодулирбванным определённым тоном. Если такой
сигнал воздействует на обычный детектор, то каждый знак
Морзе будет звучать тонально в телефоне. На рис. 254 изо-
240
Сражены знаки Морзе, промодулированные звуковой часто-
той, и результат их детектирования.
Такой метод тональной модуляции целесообразен в приём-
никах, управлять которыми в процессе боевой операции за-
труднительно (танковые приёмники). Здесь обеспечивается
приём телеграфных сигналов определённым и удобным для
уха радиста тоном. Но нельзя считать этот способ целесо-
образным для всех случаев телеграфного приёма хотя бы
потому, что тон, которым будет звучать мешающая станция,
окажется одинаковым с тоном сигнала. Это затруднит вы-
деление сигнала от помехи.
Рис. 255. Схема гетеродинного телеграфного приёма
Метод биений. Значительно шире распространён другой
метод тонального приёма телеграфных сигналов, называе-
мый методом биений. На детектор одновременно
с сигналом воздействует напряжение местного генератора
высокой частоты. Этот генератор называют г е-
т е р о д и н о м (т. е. вторым, добавочным источником коле-
баний). Гетеродин монтируется в составе приёмника, пита-
ясь от общих источников. На рис. 255 показана схема диод-
ного детектора, находящаяся под воздействием напряжений
сигнала (с контура предыдущего усилительного каскада)
и гетеродина (через катушку связи, включённую в цепь де-
тектора).
Частота гетеродина выбирается
близкой к частоте сигнала, но не рав-
250
ной ей. Таким образом, в цепи детектора действуют по-
следовательно переменные напряжения двух различных
частот: /х и /а. Картину общего напряжения можно
получить, суммируя мгновенные значения обоих напряжений.
На рис. 256 произведено такое построение. Благодаря
некоторой разнице в частотах амплитуды напряжений сиг-
нала и гетеродина в некоторый момент совпадают по знаку;
затем накопляется их
расхождение, и они
оказываются по знаку
противоположными; да-
лее, по прошествии
определённого времени,
амплитуды вновь совпа-
дают во времени и по
знаку и т. д. Следо-
вательно, напряжения
вначале суммируют друг
с другом, затем посте-
пенно переходят к вычи-
танию одного из дру-
гого, далее вновь прихо-
дят к суммированию, и
этот процесс повторяет-
ся. Амплитуды резуль-
тирующего напряжения
Рис. 256. Физические процессы гетеро-
меняются периодически: датирования
возрастают, затем убы-
вают (дают «перебой»), далее вновь возрастают, и их
картина оказывается подобна модуляции.
Упражнение. Вычертить на клетчатой бумаге две синусоиды, ко*
торые имеют периоды 4 см и 3 см и амплитуды 3 см и 2,5 см. Произ-
вести сложение мгновенных величин этих синусоид иа протяжении 36 см.
Фазовая разница между слагаемыми напряжениями будет
накопляться тем быстрее, чем больше разница их частот.
Отсюда вытекает важнейшее положение: частота бие-
ний равна разности частот сигнала и
гетеродина
Пусть, например, сигнал имеет частоту 100 кгц, а гете-
родин — 99 кгц. Результирующее напряжение будет иметь
1 ООО «перебоев» на секунду. Имея возможность выбирать одну
из двух частот, мы тем самым получаем также возможность
251
т о
пряжение
свободного выбора частоты биений. Если разность F=fl—f9
является величиной звукового порядка, то в резуль-
тате детектирования мы получим ка-
нальной частоты, позволяю-
щее принимать на слух телеграфные
сигналы.
На рис. 257 показана зависи-
мость высоты тона от настройки
гетеродина при неизменной частоте
сигнала. Меняя плавно настройку
гетеродина, мы можем получить в
телефоне любой тон, начиная от са-
_________________ л. мого высокого (свиста) до «нулевого»
w ft г (соответствующего резонансу между
Рис. 267. Изменение тона сигналом и гетеродином, т. е. отсут-
биений при перестройке ствию биений) и вновь к высокому
гетеродина тону в пределах восприятия чело-
веческим ухом. При больших рас-
стройках разностная частота окажется высокой (сверх-
звуковой); такой случай имеет место в супергетеродинных
приёмниках.
Задача. Телеграфный сигнал на волне 100 м желательно принимать
тоном 800 гц, используя метод биений. На какую волну должен быть
настроен гетеродин?
Решение покажет, насколько мала разница в настройках.
Преимущества метода биений по сравнению с методом то-
нальной модуляции в приёмнике заключаются в том, что ра-
дист имеет возможность сам установить разницу частот сиг-
нала и гетеродина применительно к своему слуху; кроме
того, помеха, частота которой мало отличается от частоты
сигнала и которая не может быть полностью отфильтрована
резонансными каскадами, при взаимодействии с гетероди-
ном даёт биения, частота которых отличается от частоты бие-
ний между сигналом и гетеродином. Значит, в результате де-
тектирования сигнал и помеха дадут в телефоне тон разной
высоты, что помогает опытному радисту выделить сигнал
на слух.
Нередко гетеродин выполняется в одной лампе с детекто-
ром. Пример показан на рис. 258. Диодный детектор и гете-
родин объединены в общей лампе — двойном триоде. Ле-
вый триод используется для детектирования в роли диода,
анодом которого служит сетка (а настоящий анод присоеди-
нён к корпусу). Правый триод, включаемый в работу только
при телеграфном приёме, является гетеродином. Воздейст-
252
вие гетеродина на цепь детектора может быть получено или
через-специальную катушку связи, либо, как это показано
на рис. 258, через ёмкости между электродами детекторно-
гетеродинной лампы.
Рис. 258. Сочетание детектора и гетеродина в одной лампе
В качестве детекторно-гетеродинных каскадов могут
применяться и многоэлектродные лампы (пентоды). Один из
электродов используется для диодного детектирования,
другие же образуют схему гетеродина.
Метод биений находит себе применение не только в радио-
приёмных схемах, но и во многих других областях радиотех-
ники. Приведём несколько примеров.
Для проверки градуировки радиостанций используются
кварцевые гетеродины (калибраторы). Калибратор стабили-
зирован кварцем, имеющим строго известную частоту (на-
пример 100 кгц). Колебания его богаты высшими гармони-
ками, расположенными, очевидно, через строго известные
интервалы (например через 100 кгц, т. е. через 4 фиксиро-
ванные волны). В схеме калибратора имеются детектор и
телефон, пользуясь которыми, можно по нулевым биениям
проверить точность градуировки передатчика. Принимая
же колебания кварцевого гетеродина на приёмник, можно про-
верить градуировку последнего.
На методе биений основаны миноискатели (приборы для поиска
металлических мин под землёй или под снегом). В составе миноиска-
теля имеются два гетеродина, детектор и телефон. Приближение при-
бора к металлу изменяет частоту колебаний одного из гетеродинов
за счёт расстройки, создаваемой токами в металле. Вследствие
этого изменяется тон биений, что и служит указанием для раз-
ведчика.
253
20. РЕГЕНЕРАЦИЯ
Назначение регенеративного каскада
Описывая требования, которые предъявляются к схемам
и конструкциям усилителей напряжения высокой частоты,
мы упомянули о задачах устранения паразитных обратных
связей, угрожающих возникновением генерации.
Но обратную связь в одном из каскадов мы можем сде-
лать управляемой, регулируемой, с тем чтобы по нашему же-
ланию или возбуждать собственные колебания в этом кас-
каде, или прекращать их. Каскад, в котором имеется регули-
руемая обратная связь цепи анода на сеточную цепь, называ-
ется регенеративным, а процесс обратного действия
анодной цепи на цепь сетки именуется регенерацией.
При приёме телеграфных сигналов выбирается сильное
обратное действие, приводящее каскад в режим самовоз-
буждения (генерации). Тогда биения приходящих колеба-
ний с собственными колебаниями этого управляемого кас-
када и с последующим детектированием используются для
тонального приёма телеграфных сигналов без отдельного
гетеродина (автодинный приём)1. При приёме модулирован-
ных сигналов устанавливается более слабое обратное дей-
ствие, не доводящее каскад до «порога» самовозбуждения.
В таком случае регенерация повышает чувствительность
схемы, пополняя потери энергии в колебательном контуре.
Работа схемы регенеративного каскада
Простейшая схема регенеративного каскада изображена
на рис. 259. По существу мы видим здесь знакомый нам
Рис. 259. Простейшая схема регенеративного каскада
самовозбуждающийся генератор с контуром в цепи сетки и
с катушкой обратной связи в цепи анода. Но в дополнение
к этому каскад имеет и другие задачи.
1 Такой приём незатухающих сигналов называется автодинным
приёмом потому, что здесь сам регенеративный каскад создаёт на-
пряжение местного колебательного процесса.
254
Во-первых, на контур его воздействует, кроме катушки
обратной связи, также и связь с предыдущим каскадом; сле-
довательно, мы вынуждены назвать регенеративный каскад
генератором «со смешанным возбуждением»: наряду с само-
возбуждением имеется и действие постороннего возбуждения,
т. е. приходящего сигнала.
Во-вторых, лампа наряду с регенератив-
ным действием выполняет задачи се-
точного детектирования и усиления
звуковой частоты.
Почему обратная связь сочетается с сеточным детектиро-
ванием? Нельзя ли было бы включить её в схеме усилителя
по высокой частоте? Конечно, -в, принципе это было бы вполне
возможно, ибо резонансный контур имеется на входе усили-
тельного каскада так же, как и на входе детектора. Но прак-
тически это оказалось бы неудобным: перестраивая каскад,
мы должны были бы каждый раз изменять и величину об-
ратной связи, нужное значение которой зависит от настройки
контура, включённого последовательно с катушкой обратной
связи. В анодной цепи сеточного детектора ток высокой ча-
стоты проходит через ёмкость Сел, величина которой не из-
меняется, а потому управление обратным действием оказы-
вается более простым.
Разумеется, диодный детектор не может сочетаться с ре-
генерацией, так как в нём отсутствует цепь сетки. Анодное же
детектирование, вообще применяемое для получения звуко-
вой частоты очень редко, невыгодно для регенерации тем,
что рабочая точка находится на нижнем сгибе характери-
стики; при этом условии трудно достигнуть плавного под-
хода к генерации.
Регулировка обратной связи в схеме на рис. 259 произ-
водится перемещением катушки La относительно катушки
L, т. е. изменением их взаимной индуктивности М. Из тео-
рии самовозбуждения нам известно, что порог генерации оп-
ределяется следующей величиной взаимоиндукции катушек
М=^,
где R и С — параметры колебательного контура, включен-
ного в цепь сетки,
5 — крутизна характеристики лампы вблизи ис-
ходной рабочей точки.
Предположим, что принимается модулированный сиг-
нал и обратная связь установлена ниже порога генерации.
255
Настроив контур LCR точно на частоту сигнала, мы полу-
чим в нём только за счет э. д. с. сигнала ток силой
При расстройках контура этот ток должен падать в со-
ответствии с кривой резонанса контура (на рис. 260 пун-
ктирная линия).
Но одновременно с появлением в контуре колебательного
тока появляется и напряжение высокой частоты на конден-
Рис. 260. Кривые ре-
зонанса регенератив-
ного каскада
саторе этого контура
U -—f . 1
Это напряжение действует между
сеткой и нитью лампы. Следовательно,
помимо эффекта детектирования в цепи
сетки и усиления по низкой частоте
в цепи анода, появится составляющая
высокой частоты в анодной цепи, и
путь её будет через катушку La и кон-
денсатор Сол. Магнитное поле высокой
частоты, создающееся в катушке La,
наводит добавочную э. д. с. в катушке L,
т. е. в колебательном контуре,
== /а • <о • М.
Эта э. д. с. при правильном включении концов катушки
обратной связи будет по фазе совпадать с электродвижу-
щей силой Е сигнала. Значит, обе электродвижущие силы
будут складываться, а потому в действительности сила тока
в колебательном контуре окажется при резонансе
7
* К гГ
Кривая, резонанса будет выше и острее (на рис. 260
сплошная линия). Это свидетельствует о повышении
чувствительности и избирательности
схемы. Благодаря’ увеличению силы колебательного тока
увеличится и переменное напряжение на сетке по высокой
частоте, а вместе с тем возрастёт и результат детектирования,
т. е. сигнал будет слышен громче. Регенерация, доведённая
до порога самовозбуждения, может усилить напряжение
раз в 10 —20 и больше, особенно если сам сигнал слаб. По-
256
вышение же избирательности ясно из того, что
при расстройке спадание силы тока становится более
резким.
Так работает регенеративная схема при приёме телефон-
ной работы.
При приёме телеграфной работы обратная связь должна
быть установлена за порогом генерации, т. е. каскад должен
находиться в режиме самовозбуждения. Если при этом кон-
тур точно настроен на частоту сигнала, то приёма не будет,
так как оба колебательных процесса, вынужденный и собст-
венный, имеют одинаковую частоту, давая «нулевые биения».
Но как только контур будет расстроен в ту или другую сто-
рону от резонанса и между частотами сигнала и собственных
колебаний появится разница, детектор выделит частоту бие-
ний в виде тона (свиста). Тон будет изменяться при пере-
стройке контура так, как было показано на рис. 257. Зна-
чит, при регенеративном (автодинном) приёме незатухающих
сигналов мы можем выбирать тон, как выбирали его и при
гетеродинном приёме.
Удобство регенеративного приёма состоит в том, что пере-
стройке подвергается только один контур, который входит
в состав предыдущего усилительного каскада и вместе с тем
служит гетеродинным контуром.
Если установить большую обратную связь при приёме
модулированного сигнала, то приём окажется искажён-
ным или вовсе невозможным, так как на тон модуляции будет
налагаться свист, получающийся в результате детектирова-
ния биений. Иногда радисты пользуются этим свистом только
для поиска корреспондента, убавляя обратную связь после
того, как настройка окажется установленной.
Разновидности схем регенератора
Большим преимуществом регенеративных схем яв-
ляется совмещение в одном каскаде задач детектирования,
гетеродинирования и усиления по низкой частоте. Но вместе
с тем трудно подобрать элементы схемы так, чтобы все эти
задачи выполнялись одинаково успешно. Поэтому в приём-
никах, не требующих ограничения в числе ламп и расходе
источников питания, более выгодно применять диодный де-
тектор с отдельным гетеродином и отдельным усилителем
низкой частоты. В приёмниках же, условия работы которых
требуют наименьшего числа ламп и экономии в расходе пи-
1 Радиотехника
257
Рис. 261. Регенеративно-детекторный
каскад с ёмкостной регулировкой
кой L постоянной взаимоиндукцией,
тания, целесообразно применять регенеративный сеточный
детектор.
Схема с регулировкой индуктивной обратной связи при-
меняется редко вследствие своих конструктивных неудобств.
Значительно удобнее те схемы, в которых регулировка об-
ратного действия производится с помощью каких-либо ти-
повых деталей массового производства.
Примером улучшенного регенератора может служить
схема с параллельным питанием, называемая иногда схемой
Рейнарца (рис. 261). В ней мы видим разделение цепей низ-
кой и высокой частоты сразу же от анода лампы: через дрос-
сель в нагрузку Z
проходит составляю-
щая звуковой часто-
ты вместе с постоян-
ным током, а состав-
ляющая высокой ча-
стоты направляется
через катушку обрат-
ной связи La и кон-
денсатор Са. Катушка
La связана с катуш-
i регулировка обрат-
ного действия ведётся с помощью ёмкости Са: с увеличе-
нием ёмкости обратное действие усиливается, и наоборот.
Конденсатор переменной ёмкости является типовой деталью
массового производства.
Другим примером улучшенной схемы регенеративного
каскада может служить схема на рис. 262. Здесь мы видим ту
же схему параллельного питания, но взаимная индуктив-
ность и разделительная ёмкость остаются постоянными. Ре-
гулировка производится изменением напряжения, питающего
экранирующую сетку. Если напряжение повышать (пере-
мещая движок делителя вправо), то крутизна характеристики
лампы повышается и тем достигаются условия самовоз-
буждения при данной величине М. Если напряжение на
экранирующей сетке понижать, то обратное действие осла-
бевает.
Из особых физических свойств любого регенеративного
каскада, как генератора со смешанным возбуждением, нужно
отметить следующее.
Хорошо выполненная и нормально питаемая схема ре-
генератора обеспечивает при увеличении обратного действия
плавный подход к порогу самовозбуждения, позволяющий
258
достигнуть значительного усиления модулированных сиг-
налов. Но при разряженной анодной батарее благодаря пе-
ремещению вправо характеристики лампы свойства регене-
ратора могут ухудшиться. Самовозбуждение будет дости-
гаться при большем обратном действии и (что самое неприят-
ное) резким «скачком», который сопровождается заметным
щелчком в телефоне. В таком ненормальном режиме труд-
нее достигнуть значительного усиления модулированных сиг-
налов.
При воздействии сильного сигнала’ (близкий или мощный
передатчик корреспондента) иногда оказывается невозмож-
ным добиться музыкаль-
ного тона при приёме те-
леграфных сигналов, и на-
блюдаются лишь «ключе-
вые щелчки», по которым
нельзя вести нормальный
приём. Это явление легко
объяснимо для того слу-
чая, когда СИЛЬНЫЙ сигнал Рис. 262. Регенеративно-детекторный
ИСХОДИТ не ОТ Принимав- каскад с регулировкой экранного
мой, а от мешающей ра- напряжения
диостанции (передатчик
своего радиоузла): имея по отношению к приемнику рас-
стройку свыше 15—16 кгц, передатчик создаёт биения сверх-
звуковой частоты и потому не даёт тона. Но может быть отсут-
ствие тона (или только слишком высокий свист, неудобный
для приёма) и при подходе к резонансу между передатчиком
и приёмником. Такое явление объясняется «увлечением»
колебаний регенератора мощным воздействием посторонней
э. д. с.; передатчик «принуждает» схему регенератора коле-
баться с частотой, равной частоте сигнала. Регенератор ока-
зывается в положении «нулевых биений», несмотря на рас-
стройку, и тональный приём отсутствует. В частности, такое
явление может наблюдаться при попытке приёма работы
передатчика своей же станции в целях сведения
волн передачи и приёма к одному зна-
чению. Для того чтобы при подобной проверке получить
тональную слышимость и отчётливо установить точку нуле-
вых биений, приходится ослаблять мощность передатчика,
выключая лампу мощного каскада, и снижать чувствитель-
ность приёмника, выключая каскады резонансного усиления
до детектора.
17*
250
Сверхрегенеративные схемы
Для приёма ультракоротких волн в малых переносных
радиостанциях применяются так называемые сверхрегенера-
тивные схемы.
Сверхрегенеративный каскад, как и регенеративный,
сочетает в себе обратное действие по высокой частоте, детек-
тирование и усиление по низкой частоте. Но, в отличие от
регенератора сверхрегенеративный метод предназначен
только для приёма модулированных
сигналов и ведётся при величине об-
ратной связи, превышающей порог ге-
нерации. Основным процессом* в сверхрегенераторе
является самовозбуждение; сигнал же только управляет
Рис. 263. Раскачка колебаний в самовоз-
буждаюшейся схеме
возбуждённых коле-
баний, заставляя их
воспроизводить ха-
рактер своей моду-
ляции.
Излагая вопросы
самовозбуждения, мы
указывали, что соб-
ственные колебания
в генераторе возни-
кают даже при до-
статочной обратной связи не самопроизвольно, а под дей-
ствием какого-либо электрического «толчка».
Обычно таким толчком служит включение батарей, но
если при включенных батареях каким-либо путем срывать
возникшую генерацию, а затем вновь давать схеме возмож-
ность генерации, то она будет снова начинать генерировать
под действием случайных импульсов в своих цепях, под дей-
ствием внешних помех или, наконец, под действием сигнала.
Чем сильнее начальный, толчок, тем быстрее «раскача-
ются» колебания в схеме (рис. 263), тем меньшее время по-
надобится для того, чтобы амплитуды достигли своего «ста-
бильного» значения.
В сверхрегенераторе периодически —приблизительно
30 000 раз в секунду—производятся срывы генерации;
поэтому колебания могут существовать лишь в виде от-
дельных «вспышек» (рис. 264). Схема, обеспечивающая та-
кую прерывистую генерацию, изображена на рис. 265.
Это —трёхточечная схема параллельного питания, отли-
260
Рис. 264. Прерывистая генерация
Сразд.
Рис. 265. Схема сверхрегенера-
тивного каскада
чающаяся особым подбором параметров гридлика —Rg и
Cg. Емкость Cg выбрана настолько большой, что при воз-
никновении генерации колебания в контуре нарастают
быстрее, чем выпрямленное сеточное напряжение на
гридлике. Практически Cg выбирается порядка 10 000
мкмкф, а сопротивление Rg —около 10 000 ом. Но тогда,
когда амплитуды колеба-
ний достигнут значитель-
ной величины и импульсы
тока сетки становятся
большими, на гридлике
создаётся смещение, пере-
водящее рабочую точку
на нижний сгиб харак-
теристики анодного тока.
Здесь характеристика име-
ет малую крутизну и
условие самовозбуждения
О
нарушается. Происходит
срыв колебаний. Тогда
прекращаются и импульсы
тока сетки, ёмкость Cg
разряжается, рабочая точ-
ка снова переходит на
участок с большой крутиз-
ной, и схема снова оказывается способной к генерации,
ожидая очередного толчка. Графически возникновение и
срыв генерации изображены на рис. 266. Дроссель Lg
устраняет внешние влияния на частоту колебаний.
Когда на сверх^егенератор не воздействует сигнал, то
вспышки генерации оказываются случайными, не регу-
лярными. Каждая вспышка вызывает щелчок в телефоне,
а все они вместе создают в телефоне шум (похожий на шум
примуса).
Но как только приёмник настроен на частоту передат-
чика-корреспондента и ведёт приём сигнала, вспышки гене-
рации становятся систематичными, регулярными, потому что
толчки для генерации создаются сигналами. Благодаря де-
тектированию в цепи сетки, а значит, и в цепи анода по-
явится составляющая сверхзвуковой частоты, соответствую-
щей числу вспышек генерации за секунду. Но эта частота
261
телефоном не обнаруживается. Следовательну, действие
«смодулированного сигнала сводится лишь к исчез-
новению шума. Принято говорить: шум подавляется сиг-
налом.
Если сигнал начинает модулироваться, сами вспышки ко-
лебаний изменяются в соответствии с законом модуляции.
Действительно, из рис. 263 мы видим, что при сильном толчке
генерация разрастается в более короткое время, чем при
слабом. Значит, если амплитуды сигнала велики, то и вспыш-
Рис. 266. Получение пре-
рывистой генерации за счёт
автоматического смешения
ки получатся более мощными; если
же амплитуды малы, то и вспышки
менее мощные.
В результате детектирования
таких вспышек и сглаживания
тока блокировочным конденсато-
ром выделится постоянный ток
с составляющей звуковой частоты,
которая воспроизводит закон моду-
су ляции сигнала. Напряжение зву-
ковой частоты через трансформа-
тор с железом воздействует на по-
следующий каскад.
Физические процессы в сверх-
регенераторе при отсутствии сиг-
нала, при незатухающем и при
модулированном сигнале видны на
рис. 267.
Ознакомившись со сверхреге-
нерацией, мы можем перечислить
и пояснить ряд свойств и особенностей этого метода
радиоприёма. Самым главным оказывается то, что даже в
цепи сетки сверхрегенератора процессы совершаются не за
счёт энергии сигнала, а за счёт собственной энергии каскада.
Сигнал служит только управляющим
воздействием, которое делает вспышки генерации
регулярными и подчиняющимися закону модуляции сиг-
нала. Благодаря этому для малого сигнала сверхрегенера-
тивная схема может дать очень большое усиление.
Если приёмник удаляется от передатчика-корреспон-
дента и напряжённость поля в месте приёма уменьшается,
то слышимость в сверхрегенераторе изменяется мало; и
только тогда, когда действие сигнала становится меньше
уровня помех и случайных электрических импульсов, шум
появляется, а сигнал совершенно исчезает. Иначе говоря,
262
сверхрегенератору свойственен резко выраженный
порог слышимости.
Мы уже говорили о причинах шума и о подавлении шума
сигналом. Подавление шума может служить признаком на-
стройки приёмника на частоту сигнала, даже если коррес-
пондент не говорит в микрофон.
Частота прерываний генерации определяется выбором
величин Ск и Следовательно, эти величины должны под-
бираться тщательно для данного типа каскада. Но ввиду
того, что каскад выполняет сложную задачу, подбор ре-
жима этого каскада должен быть вообще достаточно кри-
тичным.
Рис. 287. Физические процессы в сверхрегенеративном приёмнике
Сверхрегенеративная система приемлема только
для ультракоротких волн. Действительно,
для того чтобы за короткое время вспышки колебаний
(’/soooo секунды) амплитуды успевали разрастись до больших
значений, колебательный процесс должен иметь за это время
достаточно большое число периодов, т. е. очень высокую ча-
стоту. На коротких и средних волнах выигрыш за счёт
сверхрегенерации был бы меньшим.
Все эти свойства вынуждают ограничить применение
сверхрегенераторов только теми случаями, когда при неболь-
шом числе ламп нужно достигнуть значительной чувстви-
тельности. Радиолинии, на которых используется сверхре-
генеративный приём, не могут считаться столь устойчивыми,
как линии с супергетеродинным приёмом.
263
21. УСИЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НИЗКОЙ (ЗВУКОВОЙ)
ЧАСТОТЫ
Назначение каскадов усиления напряжения низкой частоты
и требования, предъявляемые к ним
Усиливать напряжение низкой частоты приходится в тех
случаях, когда мощность, полученная в цепи анода де-
текторной лампы, недостаточна для нормальной работы
телефона.
Схема, в которой к зажимам сетка —нить усилитель-
ной лампы подводится переменное напряжение низкой (зву-
ковой) частоты, называется усилителем по низкой
частоте. Обычно усилитель по низкой частоте состоит из
нескольких ступеней усиления, соединённых каскадно.
Общей задачей усилительных каскадов по низкой ча-
стоте является повышение громкости сигналов. Эти каскады
включаются в приёмниках после детектора. Кроме того, они
могут найти себе и самостоятельное применение: при даль-
них связях по проводам, при звуковещании, при подслуши-
вании телефонных связей противника, в танковых и само-
летных переговорных устройствах и во многих других обла-
стях техники.
Основным требованием к усилителям низкой частоты при
радиотелефонном приёме является равномерное усиление
диапазона звуковых частот от самого низкого (басового)
тона до самого высокого (дискантового). Практически по-
лоса равномерно усиливаемых частот должна простираться,
по крайней мере, от 100-ь200 гц до 3-н5 кгц. Если в этих
пределах одни частоты усиливаются больше в ущерб дру-
гим, то звук, в составе которого имеется всегда несколько
разных частот, окажется искажённым.
Следствием такого требования является применение в
усилителях низкой частоты апериоди-
ческих (не резонансных) схем, в отличие от усилите-
лей высокой частоты. Только в случаях приёма радиотеле-
графных сигналов по методу биений можно применить схему
низкочастотного усиления, выделяющую преимущественно
один определённый тон (например 1000 гц) и ослабляющую
помехи на других звуковых частотах.
Другим важным требованием оказывается работа каскада
в левом прямолинейном участке анод-
ной характеристики. Иначе говоря, требуется,
чтобы криволинейные участки характеристик анодного и се-
точного токов в рабочем процессе не участвовали. Дело в
264
том, что при работе на криволинейном участке форма кривой
анодного тока будет отличаться от формы кривой сеточного
напряжения (рис. 268). Это также даст искажение звука.
Конечно, требование работы в прямолинейном участке
анодной характеристики и при отсутствии токов сетки предъ-
являлось и к каскадам усиления
стоты; но там обеспечить тре-
буемые условия можно было
гораздо проще, так как
амплитуды сигнала являлись
небольшими. В низкочастот-
ных каскадах, особенно в
последних каскадах приём-
ника, амплитуды напряже-
ний и токов могут быть зна-
чительными, а потому выбор
достаточного отрицательного
смещения и применение ламп
с левыми характеристиками
для этих каскадов составляет
важную задачу.
В составе усилителя низ-
кой частоты должен быть по
напряжения высокой ча-
Рис. 268. Искажения при работе
усилителя на криволинейном
участке характеристики
меньшей мере один каскад, полезной нагрузкой которого
является телефон. Это —последний (оконечный) каскад
приёмника. Если же в составе усилителя имеется несколько
каскадов, то все они, кроме последнего, предназначены для
усиления напряжения, т. е. для повышения ам-
плитуды возбуждения оконечного каскада.
Схемы усилительных каскадов
Каскады усиления напряжения низкой частоты, как и
всякие усилительные каскады, различаются по видам анод-
ных нагрузок. Среди большого разнообразия возможных
комбинаций нагрузок мы выделим-три основных типа кас-
кадов: усилители на сопротивлениях, усилители на трансфор-
маторах и усилители на дросселях. Из этих основных типов
в современных приёмниках чаще других встречаются уси-
лители на сопротивлениях.
Усилители на сопротивлениях. На рис. 269 дана схема кас-
када усиления напряжения низкой частоты на сопротивле-
нии. Основной нагрузкой, которая питается переменной со-
ставляющей анодного тока, служит омическое сопротивле-
265
ние /?. При подаче на вход каскада переменного напряжения
Ug в анодной цепи создаётся переменная составляющая тока,
которая выделяет на этом сопротивлении переменное напря-
жение UK ~ /•/?. Это переменное напряжение нужно подве-
сти к входу следующего каскада.
Пренебрегая пока влиянием дополнительных деталей
схемы, мы сможем изобразить эквивалентную схему для
переменных составляющих анодного тока и напряжения,
Рис. 269. Каскад усиления напряжения
низкой частоты на сопротивлении
Рис. 270. Эквивалентная
схема усилительного ка-
скада на сопротивлении
как показано на рис. 270. Эквивалентная переменная э. д. с.
p.Ug распределяется между внутренним сопротивлением
лампы R, и нагрузочным сопротивлением R пропорцио-
нально их величинам. Сила переменного анодного тока
будет
Rt+R’
Напряжение на нагрузке окажется
и усиление каскада в этом упрощённом изображении
составит
л Ur R _ 1
л—и;—*
Легко увидеть, что с увеличением R усиле-
ние возрастает, так как знаменатель последнего
выражения близится к единице. Но усиление всегда
оказывается меньше величины д, так как
знаменатель больше единицы.
Задача. Какое усиление даёт каскад, если лампа имеет параметры
Н 20, Ri « 12 000 ом, а сопротивление нагрузки R = 24 000 ом?
Рис. 271. Перемеще-
ние анодной характе-
ристики при вклю-
чении омической на-
грузки
Однако величину /? приходится ограничивать. При уси-
лении на триодах сопротивление /? не должно превосходить
величину Rt больше, чем вдвое-втрое. В схеме с пентодами
величина R берётся значйтельно меньше, чем R{ (обычно
0,1—0,2 мгом). Основной причиной такого ограничения яв-
ляется то, что на сопротивлении R, кроме переменного на-
пряжения, падает и постоянное напряже-
ние батареи, питающей анодную цепь. Во всех гене-
раторных и усилительных схемах, где
нагрузкой служил колебательный кон-
тур, мы с таким явлением не встреча-
лись, ибо там постоянный ток проходил
через катушку практически без затраты
напряжения.
Здесь же постоянное напряжение,
остающееся на зажимах анод — катод
лампы, окажется
= — 1Ла • R
и характеристика «лампы переместится
вправо (рис. 271). В результате этого
рабочий участок может оказаться криво-
линейным и каскад будет работать
с искажениями.
Напряжение нельзя снимать непосредственно на сетку—
нить следующей лампы. Действительно, как и при всех ви-
дах нагрузки, прямо включённой в цепь анода, соединение
накоротко верхнего конца нагрузки с сеткой включило бы
на сетку высокое положительное напряжение и нарушило бы
работу следующего каскада. Сетка отделяется от анодной
нагрузки конденсатором Cg, имеющим хорошую изоляцию.
Для подачи на сетку следующей лампы нормального смеще»
ния служит большое сопротивление Rg («утечка»).
Если в выражении для усиления каскада при упрощён-
ной схеме на рис. 270 частота не участвует, т. е. усиление
такой схемы должно быть одинаковым для всех частот, то
при учёте перехода к следующему каскаду мы обнаружим за-
висимость усиления от частоты. Действительно, сопротивле-
ние разделительного конденсатора
возрастает с уменьшением частоты. Следовательно, на низ-
ких частотах полезное переменное напряжение U, действую-
267
щее на вход следующего каскада, будет меньше, чем напряже-
ние на нагрузке uR. С увеличением частоты сопротивление Хс
становится меньше, и напряжение приближается к UR.
Для того чтобы и на низких частотах звукового диапазона
сопротивление Хс было достаточно малым, следует брать
большую ёмкость Cg (практически — тысячи и десятки ты-
сяч микромикрофарад).
Сопротивление для переменной составляющей анод-
ного тока присоединено через ёмкость Cg параллельно на-
грузке R. Значит, если взять Rg малым, то оно заметно сни-
зит общее сопротивление нагрузки, вместе с тем и усиле-
ние каскада. Обычно /?*берут в несколько раз больше, чем/?.
В общем усилитель звуковой частоты на сопротивлении
легко сконструировать таким образом, что он обеспечит до-
статочно равномерное усиление частот звукового диапазона.
В этом состоит его основное преимущество. Достоинством
является также простота схемы, дешевизна и малые габариты
деталей.
Недостатком усилителей на сопротивлениях нужно счи-
тать, прежде всего, то, что усиление каскада оказывается
всегда меньше величины д. Это соображение существенно
при триодах, имеющих малые значения д. Но для уси-
ления на сопротивлениях часто применяются или специаль-
ные триоды с большим значением ц (например лампа 6Ф5
металлической серии), или пентоды, и тогда этот недостаток
оказывается несущественным.
Другим недостатком является уже изложенная нами
потеря питающего напряжения на анодной нагрузке. Ко-
нечно, в приёмниках, питаемых от сети через выпрямители,
легко повысить анодное напряжение сверх требуемого лам-
пой. Но в войсковых приёмниках анодное напряжение огра-
ничено, а потому с этой точки зрения каскады на сопротив-
лениях выгоды не представляют. Чаще можно их встретить
в приёмниках с умформерным питанием, нежели с бата-
рейным. -
Усилители на дросселях. Схема усилительного каскада
на дросселе изображена на рис. 272. Эта схема по внешности
сходна с каскадом на сопротивлении, только вместо сопро-
тивления R служит катушка с железом L, представляющая
собой индуктивное сопротивление
XI = wL.
По своим свойствам каскад этот отличается от преды-
дущего значительно.
268
Во-первых, анодное питание происходит здесь через ка-
тушку, имеющую для постоянного тока сравнительно не-
большое сопротивление (при числе витков З-г-5 тысяч сопро-
Рис. 272. Каскад дроссельного усиления напряже-
ния низкой частоты
Рис. 273. Эквивалентная
схема дроссельного ка-
скада
тивление постоянному току порядка тысячи ом). Следова-
тельно, здесь между анодом и катодом приложено полное
питающее напряжение £а, что, Несомненно, составляет до-
стоинство дроссельного каскада. 1
Во-вторых, основная нагрузка является индуктивным
сопротивлением, зависящим от частоты и снижающимся на
низких частотах. Значит, кроме
переходного конденсатора Cg, причи-
ной снижения усиления при низких
звуковых частотах оказывается и са-
мосопротивление основной нагрузки.
Это—недостаток дроссельного кас-
када.
Если пренебречь омическим со-
противлением дросселя по сравнению
с индуктивным, то, в соответствии
с упрощённой эквивалентной схемой (рис. 273), сила пере-
менного анодного тока получит следующее выражение:
Напряжение на нагрузке окажется
t/L^/.(o.L=zp.L/y.
а усиление каскада будет
269
Даже из этой упрощённой формулы видна зависимость
усиления от частоты. Кроме того, видно, что усиление и
здесь окажется всегда меньше величины д, так как полное
сопротивление больше индуктивного.
Задача. Лампа дроссельного каскада имеет параметры: р= 12;
Rt= 10000 ом. Дроссель обладает индуктивностью 10 гн. Определить
усиление для частот 100, 200, 500, 1000 и 5000 гц. Определить также
потерю питающего напряжения в дросселе, если его активное сопро-
тивление составляет 2 000 ом, а постоянный диодный ток равен 3 ма.
О выборе ёмкости Cg можно сказать то же самое, что гово-
рилось применительно к схеме на сопротивлении. Утечка
Rg в дроссельных каскадах может играть, кроме
основной, ещё й добавочную роль; она «заглу-
£ц | шает» резонансные свойства дросселя, которые
в|| "Т^ появляются благодаря наличию междувитковой
Н ёмкости катушки и ёмкости сетка —катод сле-
------ дующей лампы. Дроссель вместе с этими ёмко-
Рис. 274. стями образует колебательный контур (рис. 274),
входноГём- резонирующий на определённую звуковую
кости еле- частоту и усиливающий её в ущерб другим,
дующей лам- Это приводит к искажениям. Сопротивление Rg
пы в дрос- через ёмкость Cg подключено параллельно этому
СеЛскадеКа контуру и расходует в себе часть его колеба-
тельной мощности, вызывая затухание колеба-
ний. Следовательно, чем меньше R& тем больше
в него ответвляется колебательный ток и тем меньше прояв-
ляются нежелательные резонансные свойства этого контура.
Но с уменьшением Rg снизится и усиление каскада. Практи-
чески /уберут порядка сотен тысяч ом.
Оценивая дроссельный каскад, мы приходим к следую-
щим выводам. Он имеет только преимущество в смысле анод-
ного питания. Конструктивно дроссель сложнее и дороже,
чем омическое сопротивление, и имеет больший вес, а усиле-
ние ограничено величиной д и значительно больше зависит
от частоты. В связи с этими свойствами дроссельные каскады
применяются реже, чем каскады на сопротивлениях.
Усилители на трансформаторах. В тех случаях, когда
в'ажно облегчить условия питания лампы и получить уси-
ление, превосходящее величину д (при триодах с малым д),
целесообразнее применять каскад на трансформаторе.
Каскад усиления напряжения звуковой частоты на транс-
форматоре показан на рис. 275. Постоянная составляющая
анодного тока питает лампу через первичную обмотку транс-
форматора. Следовательно, как и в дроссельном каскаде,
ЭТО
здесь не будет заметной потери напряжения на омическом
сопротивлении нагрузки. Благодаря отсутствию электриче-
ского контакта анодной цепи с сеткой следующей лампы нет
необходимости включать переходную ёмкость и сопротив-
ление утечки. Смещение на сетку следующей лампы вклю-
чается, как мы видим из схемы, через вторичную обмотку
трансформатора.
При воздействии на сетку напряжения сигнала Ug в цепи
анода возникает переменная составляющая силы тока, и
Рис. 275. Каскад трансформаторного
усиления напряжения низкой
частоты
магнитное поле в первич*
ной обмотке (точнее —в
железном сердечнике тран-
сформатора) пульсирует,
нарастая и убывая. Вслед-
ствие этого наводится пе-
ременная э. д. с. звуковой
частоты во вторичной об-
мотке, и на зажимах сет-
ка — катод следующей
лампы выделяется пере-
менное напряжение U. Таков физический процесс работы
каскада.
Точно так же, как и для дроссельного каскада, напряже-
ние на зажимах первичной обмотки имеет величину
u>-Lt
Это напряжение трансформируется во вторичной обмотке,
повышаясь в п раз, где п —коэфициент трансформации,
равный отношению числа вторичных витков к числу витков
первичной обмотки. Обычно
л = 2-^3.
Напряжение, снимаемое на вход следующего каскада,
получит, таким образом, величину
U= UL- п — п- Ug>
а усиление каскада будет
А — Т7' = Й-П- ,
* 1/
271
Если индуктивное сопротивление первичной обмотки
to Lt велико, то дробь приближается к единице; значит,
усиление приближается к величине дн, т. е. м о ж е т
превзойти величину д. Это — отличительное
свойство трансформаторного каскада.
Задача. Лампа имеет параметры S= 1,5 ма!в ; р= 15. Первичная
обмотка трансформатора содержит 6000 витков и обладает индуктив-
ностью = 60 гн. Вторичная обмотка имеет 13 500 витков. Опреде-
лить усиление каскада на частотах 100 и 1000 гц.
•
Трансформаторный каскад, как и дроссельный, может
проявить нежелательные резонансные свойства. Они обу-
словлены тем, что параллельно вторичной обмотке оказы-
ваются включёнными её междувитковая ёмкость и входная
ёмкость следующей лампы. Для того чтобы резонансные яв-
ления не привели к неравномерному усилению звуковых
частот, приходится включать оми-
ческий шунт на зажимы вторич-
ной обмотки, как показано на
рис. 276. Этот шунт снизит уси-
ление каскада на всех частотах,
но сделает его более равномерным.
Рис. 276. Шунтирование О конструктивных требова-
вторичной обмотки транс- ниях к трансформатору можно
форматора сказать следующее. Первичная
обмотка должна давать даже для
низких звуковых частот (ЮО-т-200 гу) сопротивление, пре-
восходящее величину R{. Такая необходимость очевидна
из решения последней задачи. Поэтому число витков
первичной обмотки оказывается большим. Ещё больше будет
число вторичных витков. Но взять коэфициент трансформа-
ции больше, чем 2-т-З, недопустимо, ибо возрастёт между-
витковая ёмкость, резче проявятся резонансные свойства,
и каскад будет работать с искажениями. Кроме того, трудно
уложить в малых габаритах большие обмотки.
Оценим достоинства и недостатки трансформаторного
каскада. Несомненными его преимуществами являются: боль-
шое усиление при лампе с малым р, питание анода без по-
тери постоянного напряжения, отсутствие разделительного
конденсатора.
К недостаткам следует отнести: сравнительно большой.
вес и высокую стоимость трансформатора, а также трудность
его ремонта (перемотки) в полевых условиях; зависимость
усиления от частоты, более резкую, нежели в других типах
272
каскадов; наконец, то обстоятельство, что трансформатор-
ный каскад даёт повышенное усиление только при лампе
с малым |t и, значит, с малым Rit так как при большом
потребовалось бы невыполнимо большое число витков в
обмотках.
Практически трансформаторные каскады широко при-
менялись в схемах, в которых усиление напряжения низкой
частоты осуществлялось на триодах с низким коэфициентом
усиления.
Схемы оконечных каскадов приёмников
В качестве общего замечания нужно сказать, что в радио-
станциях переносного типа не требуется столь большой гром-
кости звука, как в танковых и самолётных. Поэтому при хо-
рошем усилении напряжения высокой частоты детектор обе-
спечивает достаточную амплитуду напряжения низкой ча-
стоты для возбуждения оконечного каскада. Таким образом,
нередко в приёмниках переносного типа за детектором сразу
следует оконечный каскад без усилителей напряжения низ-
кой частоты. К изучению оконечных каскадов мы и перейдем.
В отличие от каскадов усиления напряжения низкой ча-
стоты, которые должны выделять максимальное напряже-
ние на сопротивления анодной нагрузки, оконечный кас-
кад усиления должен выделять максимальную полезную
мощность в нагрузке, т. е. в телефоне.
В войсковых приёмниках оконечный каскад нагружается
или одним «двуухим» (парным) головным телефоном, или
двумя головными телефонами, или, наконец, одним голов-
ным телефоном и одним телефоном, входящим в состав микро-
телефонной трубки.
Для соединения телефонов с лампой применимы три
схемы: прямое включение в цепь анода (рис. 277), трансфор-
маторное включение (рис. 278) и автотрансформаторное вклю-
чение (рис. 279).
Громкость звука определяется электрической мощностью,
отдаваемой телефону переменным током звуковой частоты,
которым его питает лампа. Для того чтобы при данном воз-
буждении (т. е. при переменном сеточном напряжении) полу-
чить в телефоне наибольшую мощность, необходимо сопро-
тивление нагрузки «согласовать» с внутренним сопротивле-
нием лампы, т. е. иметь их величины примерно одинаковыми.
Конечно, согласование будет лишь приближённым, ибо со-
противление телефона не является чисто омическим и зави-
сит от частоты.
18 Радиотехника
273
В радиотехнике долгое время имелось стремление полу-
чать согласование нагрузки с лампой без всяких переходных
устройств, т. е. при прямом включении телефона в цепь анода.
Трёхэлектродные лампы обычных типов имеют внутренние
сопротивления порядка 10—20 тыс. ом. Значит, телефон
Рис. 277. Прямое включение
телефона в цепь анода
+
Рис. 279. Автотрансформаторное
включение телефона
(или два телефона, включаемых последовательно) желательно
иметь с таким же сопротивлением. Именно эти соображения
привели к конструкциям «высокоомных» (головных) телефо-
нов для радиоприёмных устройств. «Двуухий» головной те-
лефон имеет последовательное соединение
своих трубок (рис. 280); общее их сопротив-
ление ПОСТОЯННОМУ ТОКУ—ОКОЛО 4000 OMt
а току средней звуковой частоты —не ме-
нее 10000 ом.
Если в приёмнике предусмотрено вклю-
чение двух телефонов, то целесообразно их
Рис. 280. Схема
головного теле-
фона
соединять последовательно, располагая
гнёзда таким образом, чтобы, вынув один из телефонов,
можно было включить второй в средние гнёзда, получая
замкнутую цепь (рис. 281). Это, конечно, менее удобно,
чем параллельное соединение телефонов, но это требуется
для получения большей мощности.
Заметим ещё, что большое сопротивление постоянному
току вовсе не является само по себе достоинством высокоом-
274
ного телефона, так как оно расходует мощность бесполезно—
на нагревание обмотки. Но высокоомный телефон имеет
большое число витков в своих катушках, что и необходимо
для успешного перехода электрической энергии в звуковую.
В современных переносных радиостанциях применяются
часто микротелефонные трубки, позволяющие с помощью на-
жатия клапана переходить от приёма к передаче. В трубках
мы имеем, как правило, низкоомные телефоны, ибо радио-
станция может служить также и в качестве фонического ап-
парата для связи с обслуживаемым ею командным пунктом.
Здесь уже не может быть речи о согласовании нагрузки с
лампой без переходных устройств—трансформатора или авто-
Рис. 281. Последовательное
включение телефонов
Рис. 282. Включение телефонов
с разными сопротивлениями
трансформатора. Поэтому более совершенными, хотя и бо-
лее дорогими схемами оконечных каскадов нужно считать
схемы на рис. 278 и 279.
К их достоинствам относятся: во-первых, возможность
согласовать с лампой любую нагрузку; во-вторых, отсутст-
вие постоянной слагающей анодного тока и анодного напря-
жения в витках телефонных катушек. В трансформаторной
схеме цепь телефона является отдельной электрической
цепью; в автотрансформаторной же схеме переменный ток под-
водится к телефону через разделительную ёмкость, величина
которой обеспечивает на звуковых частотах малое сопротив-
ление,
Так как лампа должна работать на большое сопротивле-
ние, а обмотка, питающая телефон, должна иметь малое
сопротивление, то коэфициент трансформации берётся пони-
жающим. Если требуется одновременно включить и голов-
ной телефон, и микротелефонную трубку, то для низкоомного
телефона трубки число витков вторичной обмотки должно
быть взято меньшим, чем для высокоомного головного теле-
фона (рис. 282).
Рассмотрев схемы оконечных каскадов, перейдём к вы-
бору ламп для них. Мы уже указали, что преимуществом
18*
275
триода является возможность прямого включения телефонов
в анодную цепь. Но триод обладает малым коэфициентом уси-
ления, а потому для отдачи телефону требуемой мощности
нуждается в сравнительно больших амплитудах возбуждения
(сеточного напряжения). Это невыгодно, так как приходится
вводить лишний каскад усиления напряжения. Если же
взять триод с большим коэфициентом усиления, то характе-
ристика его окажется правой, и работа в прямолинейном её
участке без сеточного тока 5удет затруднительна.
Пентод имеет большой коэфициент усиления и. левое рас-
положение характеристики. Значит, он требует меньшую амп-
литуду возбуждения и обеспечи-
вает работу без сеточных токов.
В этом — его существенные
преимущества, особенно важ-
ные при ограниченном анодном
напряжении и ограниченном
числе каскадов в переносных
Рис. 283. Шунт на выходе око- радиостанциях.
немного пентода Пентод обладает ещё одной
особенностью: если его нагру-
зить большим сопротивлением, то он будет давать значи-
тельные искажения, связанные с работой на криволинейном
участке характеристики. Следует брать сопротивление анод-
ной нагрузки значительно меньше внутреннего сопротивле-
ния лампы. Это облегчает конструкцию трансформатора, ибо
позволяет взять примерно те же числа витков, что и в транс-
форматоре для триода.
Но зато появляется опасность искажений из-за непостоян-
ства сопротивления нагрузки для различных звуковых ча-
стот. Сопротивление нагрузки, имеющее индуктивный ха-
рактер, возрастает с увеличением частоты. Значит, и напря-
жение на телефоне будет при высоких частотах выделяться
больше, чем при низких.
Для того чтобы получить примерное постоянство сопро-
тивления нагрузки в диапазоне звуковых частот, применяют
включение специального шунта (рис. 283). Этот шунт состоит
из ёмкости С и сопротивления R, включённых последова-
тельно. На низких звуковых частотах ёмкость имеет малую
проводимость, а потому через шунт проходит слабый ток-
На высоких же звуковых частотах, на которых возрастает
сопротивление нагрузки, снижается сопротивлениеэтого шун-
та; таким образом, общее сопротивление цепи анода остаётся
приблизительно одинаковым на всём диапазоне частот.
276
Еще более сильным средством для устранения искажений
является в оконечных каскадах так называемая негативная
(отрицательная) обратная связь. Простейшая схема с нега-
тивной связью показана на рис, 284. Здесь в состав шунта,
кроме ёмкости С, входят два последовательных сопротивления
и /?2, между которыми распределяется переменное анодное
напряжение. Та часть напряжения, которая падает на со-
противлении Rz, подводится через утечку Rg обратно на
сетку в противоположной фазе — по отноше-
нию к напряжению сигнала Ug. Следовательно, на тех
частотах, на которых каскад даёт повышенное усиле-
ние, обратное действие бу-
дет ослаблять амплитуду
сигналаболее резко, чем на
частотах, встречающих в
каскаде малое усиление.
Так достигается равно-
мерное усиление частот
звукового диапазона за Рис. 284. Оконечный каскад с нега-
счёт снижения общего уси- тивной обратной связью
ления каскада.
При радиотелеграфном приёме выгодно иметь в усили-
теле низкой частоты тональную избиратель-
ность. Это требование противоположно тому, о чём мы
говорили выше: тональная избирательность достигается не-
равномерным усилением частот звукового диапазона. Не-
обходимо, чтобы определённая узкая полоса ча-
стот (например вблизи 1 000 гц) усиливалась значительно
больше, нежели все остальные частоты. Тогда мы сможем
для принимаемой станции выбрать тон биений, соответст-
вующий максимуму усиления, а помехи, слышимые другими
тонами, будут ослабляться.
Узкополосный приём может быть достигнут примене-
нием резонансных систем в каскадах усиления низкой ча-
стоты, причём резонансные системы должны быть настроены
на частоту выбранного нами тона. Но можно получить то-
нальную избирательность и с помощью негативной обрат-
ной связи. В этом случае цепь .обратной связи подбирается
так, чтобы при всех частотах, кроме нужной для приёма, об-
ратное действие было сильным. Тогда все частоты, кроме из-
бранной, будут подавляться.
На рис. 285 дан пример узкополосного оконечного кас-
када с негативной обратной связью. В этой схеме в качестве
шунта к анодной нагрузке служит специальный мост Уит-
277
стона, составленный из ёмкостей и сопротивлений. Схема
моста подобрана таким образом, что она уравновешивается
на частоте 1000 гц. Следовательно, для этой частоты отрица-
Рис. 285. Оконечный каскад с возможностью пере-
хода на «узкую полосу»’
тельная обратная связь ослабляется; на остальных же звуко-
вых частотах отрицательная обратная связь действует и умень-
шает усиление схемы. Зависимость
усиления каскада от частоты при-
нимает острую форму (рис. 286),
подобную резонансным кривым.
При радиотелефонном приеме
требуется «широкая полоса», т. е.
равномерное усиление звуковых
частот. Поэтому негативная обрат-
ная связь должна выключаться.
Рис. 286. Пропускание ши-
рокой и узкой полос частот
в оконечном каскаде
Мы рассмотрели все основные
типы каскадов усиления коле-
баний низкой частоты. Их сочетания между собой и с
остальными элементами приёмника мы увидим ниже —при
изучении приёмников в целом.
22. СХЕМЫ ПРИЁМНИКОВ
Основные показатели качества приёмника
Приёмник в целом получает оценку своих качеств в виде
целого ряда электрических и конструктивных показателей.
Если для передатчика основным электрическим по-
казателем являлась мощность колебаний в
антенне, то для приёмника основным показа-
телем служит чувствительность. Мощность пе-
редатчика и чувствительность приёмника-корреспондента
дают первое представление о возможной дальности радио-
связи.
278
Кроме того, приёмник характеризуется диапазоном ча-
стот, которые он может принимать, и числом частных под-
диапазонов в этом общем диапазоне.
Далее существенными показателями являются избира-
тельность приёмника, точность и устойчивость настройки,
оценка величины искажений, с которыми происходит приём,
и ряд других характеристик.
Чувствительность приёмника опре-
деляется величиной электродвижущей
силы в антенне, которая создаёт на выходе
нормальную громкость звука.
Если для нормальной слышимости достаточно навести
в антенне единицы микровольт, то приёмник считается
имеющим высокую чувствительность. Если же, например, нор-
мальная слышимость достигается только при наведении
сигналом в антенне сотен микровольт, то чувствительность
будет считаться невысокой.
Чувствительность может снижаться внутренними шу-
мами приёмника, происходящими как от несовершенства
источников питания (шум анодного умформера, шум за
счёт плохих контактов к батареям), так йот естественных
электронных процессов в лампах и контурах. Если сигнал
принимается громко, но приём заглушается сильными шу-
мами, то приходится уменьшать чувствительность, чтобы
снизить уровень шумов, проигрывая и в слышимости сигна-
лов. В таком случае чувствительность выразится худшей
цифрой, чем мог бы дать тот же приёмник при отсутствии
шумов. Но, разумеется, в основном чувствительность опре-
деляется числом каскадов и величиной усиления каждого
из них. При телеграфном приёме чувствительность выше,
чем при телефонном, так как искусственная модуляция (бие-
ния) в приёмнике имеет большие амплитуды огибающей кри-
вой, нежели средняя модуляции в передатчике при радио-
телефонии. Обратная связь, подведённая к порогу самовоз-
буждения, повышает чувствительность приёмника к радио-
телефонной передаче. Для того чтобы сильные сигналы не
«перегружали» приёмника, т. е. не вызывали в нём больших
искажений, часто применяется регулировка чувствитель-
ности, ручная или автоматическая.
Избирательность приёмника оценивается его общей кри-
вой резонанса. Чем круче скаты этой кривой, тем выше из-
бирательность. Конструктивно избирательность зависит от
числа резонансных цепей в приёмнике и от свойств этих це-
пей. В отношении избирательности ряд преимуществ дают
279
супергетеродинные схемы, особенно при приёме высоких и
ультравысоких частот.
Остальные показатели определяются как тщательностью
подбора электрических режимов схемы, так и качеством
механического выполнения деталей.
Приёмники прямого усиления
Все схемы приёмников, встречающиеся в войсковых ра-
диостанциях, следует разделить на два принципиально
различных типа: схемы прямого усиления
на частоте сигнала и супергетеродин-
ные схемы.
Обратим
Настройка
Рис. 287. Блок-схема приёмника с прямым усилением на частоте
сигнала
Рассмотрим примеры схем прямого усиления на частоте
сигнала. Они характеризуются тем, что в них сигнал уси-
ливается резонансными каскадами на той же частоте, ка-
кую имеет колебание в антенне; затем происходит детекти-
рование, дающее звуковую частоту, на которой и ведётся
усиление после детектора.
Обычно в состав приёмника прямого усиления входит
один-два резонансных усилительных каскада, сеточный де-
тектор с регенерацией (а на УКВ — со сверхрегенерацией)
и один-два каскада усиления колебаний низкой частоты.
Примерная блок-схема приёмника прямого усиления изо-
бражена на рис. 287. Из такого изображения можно устано-
вить число каскадов, их назначение и органы управления
ими, но нельзя видеть типов каскадов. Для уяснения во-
проса о типах каскадов рисуют более подробную блок-схему,
как показано на рис. 288 (для того же приемника).
Наконец, на рис. 289 изображена принципиальная схема
этого приёмника.
Дадим классификацию ее каскадов. Входные цепи пред-
ставляют собой индуктивную связь резонансного контура
280
с ненастроенной антенной. Далее следуют два каскада ре-
зонансного усиления, которые имеют схемы индуктивной
связи анодных цепей с резонансными контурами. Оба кас-
када — на пентодах высокой частоты. Управление настрой-
кой всех трёх резонансных контуров сопряжённое. Под-
строечные конденсаторы позволяют уравнять начальные
ёмкости двух первых контуров с ёмкостью последнего кон-
тура для получения «совместного хода» настроек. Экранирую-
щие сетки пентодов питаются от общей анодной батареи че-
рез гасящие сопротивления и блокируются по высокой ча-
стоте конденсаторами на катоды. В анодные цепи включены
дроссельно-ёмкостные фильтры, которые устраняют обрат-
ную связь через общую анодную батарею
Рис. 288. Подробная блок-схема приёмника
За резонансным усилителем следует сеточный детектор
на триоде с регенерацией, регулируемой ёмкостью. Второй
(постоянный) конденсатор служит предохранительным для
анодной цепи на случай касания пластин регулировочной
ёмкости обратной связи. По низкой частоте детектор яв-
ляется усилителем на сопротивлении.
Следующий каскад выполняет задачу усиления по низ-
кой частоте на трансформаторе. Наконец, последний —
выходной каскад имеет нагрузкой два головных телефона,
включаемых последовательно. Обе лампы в каскадах низ-
кой частоты являются триодами.
Отметим ещё такие детали. Все обратные концы сеточных
цепей присоединены к отрицательному концу нити прямого
накала без специального источника смещения. Это допу-
скается при лампах с бариевыми нитями, у которых сеточный
ток начинается не от нуля, а от некоторого положительного
значения напряжения на сетке. Но сопротивление утечки
детектора присоединено не к минусу, а к средней точке на-
кала, чем обеспечено расположение точки детектирования на
нижнем сгибе характеристики сеточного тока.
В цепи накала включён вольтметр после реостата.
281
Рис. 290. Схема сверхрегенеративного приёмника
Упражнение. В схеме на рис. 289 показать по отдельности цепи
постоянных составляющих силы тока, составляющих высокой частоты
и составляющих звуковой частоты в каскадах приемника.
Достоинством схемы прямого усиления нужно считать
простоту физических процессов в ней и сравнительно легко
282
достигаемое сопряжение однотипных каскадов. Главным же
недостатком является то, что одновременной перестройке
подвергаются все резонансные цепи и их параметры меняются
одинаково. Значит, во всех этих цепях усиление либо возра-
стает, либо уменьшается одновременно. Вследствие этого
чувствительность приёмника оказывается на разных волнах су-
щественно различной. В том участке шкалы, где чувствитель-
ность оказывается плохой, необходимо её повышать обрат-
ной связью. Следоватедьно, в таком приёмнике, кроме уста-
новки основной настройки, требуется непрерывное плавное
управление обратной связью. Это вынуждает радиста вести
настройку обеими руками, отрываясь от записи в журнале.
Вторым недостатком приёмников прямого усиления
нужно считать их невысокую избирательность на коротких
волнах. Дело в том, что даже при хороших контурах кривая
резонанса на коротких волнах получается широкой и помехи
устраняются плохо. Полосовые каскады усиления в этих
приёмниках не применяются, так как они потребовали бы
удвоенного числа переменных конденсаторов.
Наконец, в области коротких и, особенно, ультракорот-
ких волн общая чувствительность таких приёмников будет
сравнительно низкой, так как сопротивление каждого кон-
тура
Z рез == Q ' <°0 ’ L
невелико вследствие малого значения индуктивности L.
На ультракоротких волнах приёмники прямого усиле-
ния могут найти себе применение лишь в сочетании со сверх-
регенерацией. В качестве примера рассмотрим схему
сверхрегенеративного приёмника на рис. 290. В состав
приёмника входят: антенна, индуктивно связанная с резо-
нансным контуром; каскад резонансного усиления по уль-
травысокой частоте на пентоде со схемой параллельного пи-
тания; детекторно-сверхрегенеративный каскад с усилением
по низкой частоте на трансформаторе; оконечный каскад на
пентоде низкой частоты с трансформаторным включением
телефона. Настройка сопряжённая; кроме того, во втором
контуре имеется отдельный малый конденсатор для уточне-
ния настройки. Сверхрегенерация регулируется только рео-
статом накала, что, конечно, нельзя считать совершенным.
Отрицательное смещение на сетку оконечного каскада сни-
мается с сопротивления R, через которое справа налево
проходит постоянная слагающая всех анодных токов. Шунты
/?! и подавляют резонансные свойства трансформаторов
низкой частоты.
283
Упражнение. В схеме на рис. 290 проследить по отдельности цепи
ультравысокой частоты, сверхзвуковой прерывающей частоты, низкой
частоты и постоянного тока.
Недостатки схем прямого усиления настолько сущест-
венны, ч'го в современных войсковых радиостанциях эти
схемы применяются очень редко.
Супергетеродинные приёмники
Значительно более совершенными могут быть приём-
ники, использующие принцип супергетеродина.
Перейдём к изучению этого вида схем.
Супергетеродинный приёмник характеризуется тем,
что в нём усиление происходит в трёх (а не в двух) различных
областях частот: на частоте сигнала, на оп-
ределенной для данного приёмника
промежуточной частоте и, наконец, на зву-
ковой частоте после детектора.
Блок-схема супергетеродина в общем виде представлена
на рис. 291.
Входные цепи и каскады усиления на частоте сигнала здесь
не отличаются от соответствующих цепей в приёмнике пря-
мого усиления. Обычно войсковые супергетеродины имеют
один каскад резонансного усиления на частоте сигнала. Да-
лее следует преобразователь частоты, состоящий из смеси-
теля и первого гетеродина (две лампы или одна лампа двой-
ного управления электронным потоком). С помощью биений
между колебаниями сигнала и первого гетеродина сме-
ситель1, который обладает детекторными свойствами,
выделяет на своей анодной нагрузке напряжение про-
межуточной частоты, которая равна разно-
сти частот сигнала и гетеродина:
F пр-/гет /сигн -
При приёме любого сигнала одновременно с настройкой
входных цепей производится и перестройка гетеродина,
причём всегда разность их частот остается
одна и та же. Значение этой разности
зафиксировано настройкой анодных
нагрузок смесителя и последующих
каскадов. Промежуточная частота яв-
ляется радиочастотой (обычно выбирается в
1 Название «смеситель» подчёркивает, что в данной лампе элек-
тронный поток подвергается совместному, «смешанному» воздействию
двух переменных напряжений.
284
пределах сотен килогерц).
При незатухающем сигнале
напряжение промежуточной
частоты также будет смоду-
лированным; если сигнал
модулирован, то закон
модуляции сохра-
няется и на промежуточ-
ной частоте.
Естественно, что для по-
лучения звука нужно под-
вергнуть сигнал промежу-
точной частоты детектиро-
ванию. В случае телеграф-
ного приёма детектор допол-
няется вторым гетеродином
или же является регенера-
тивным; разность между
промежуточной частотой и
частотой второго гетеродина
должна быть звукового по-
рядка. В связи с тем, что
настройка по промежуточной
частоте для каждого типа
приёмника остаётся постоян-
ной, второй гетеро-
дин также не требует
перестройки.
Каскады усиления коле-
баний низкой частоты, сле-
дующие за детектором, явля-
ются обыкновенными.
Физические процессы в
супергетеродине при приёме
телеграфного сигнала развёр-
нуты на рис. 292. Напряже-
ние сигнала, воздействующее
на смеситель, изображено
верхней кривой. Амплитуды
этого напряжения в течение
всего времени приёма теле-
графного знака остаются пос-
тоянными.
Второй график изображает
Рис. 291. Блок-схема супергетеродина
285
напряжение, которым на смеситель воздействует первый
гетеродин. Это напряжение существует при приёме всё время,
независимо от того, есть сигнал или его нет. Разность ча-
стот сигнала и гетеродина
ЗДС сигтла(чатт ft [
t
Ток о анодной цепи сиесителяранодноедетектфрооо.ние’)
ЗДС промежуточной частоты(Ft ^г-а)
t
-6
~ Ток 6 анодной цепи диодного детектора
~У~тО..
Ток ь телефоне
t
t
Рис. 292. Приём телеграфных сигналов в супергетеродине
должна быть такой, на какую настроена резонансная на-
грузка смесителя. Сохранение постоянства величины Fj
при перестройках приёмника достигается сопряжением на-
строек входа и первого гетеродина.
Совместное действие сигнала и гетеродина на вход сме-
сителя имеет характер биений; их общее напряжение изо-
бражено третьим графиком. Если смеситель представляет со-
бой схему детектирования в цепи анода, то его анодный ток
имеет вид импульсов (четвёртый график), в состав которых
входит слагающая новой — разностной частоты Fv Только
эта слагающая сможет выделить напряжение на резонансной
286
нагрузке смесителя, тогда как высокие частоты будут от-
фильтрованы. Напряжение промежуточной частоты показано
пятой кривой. Это напряжение повышается далее и ещё
полнее отфильтровывается от помех каскадами усиления по
промежуточной частоте, которые настроены раз навсегда на
ЗДС сигнала (частота Т<)
Тон о анодной цепи смесителя (анодное детыгщшние)
ИОЙЙЙ шЛЙш ШИЛц
ЭДС промежуточной частотьдЫгЬ)
Тон о анодной цепи диодного детектора
Ток о телефоне
I
Рис. 293. Приём модулированных сигналов в супергетеродине
определённое значение Fx (как и смеситель). На вход- детек-
тора совместно с напряжением промежуточной частоты дей-
ствует напряжение второго гетеродина, отличающееся при-
близительно на 1000 гц от «номинальной» (установленной)
промежуточной частоты. Гетеродин этот включается только
для телеграфного приёма. Следовательно, детектор (диод-
ного или иного типа) имеет в составе импульсов своего анод-
ного тока слагающую частоты 1000 гц, которая, выделяя на-
пряжение на нагрузке детектора, после усиления обнаружи-
вается в виде тонального сигнала в телефоне.
На рис. 293 показаны процессы приёма модулирован-
287
него сигнала. Здесь замечательным является следующее об-
стоятельство. Гетеродин создаёт на входе смесителя напряже-
ние с постоянной амплитудой. Амплитуды же сигнала из-
меняются по закону звуковой модуляции. Вследствие
этого биения напряжений имеют неодинаковую глубину пе-
ребоев. В те моменты, когда амплитуды сигнала велики, пе-
.ребои становятся глубокими; когда амплитуды сигнала умень-
шаются, становится меньше и глубина перебоев. В резуль-
тате этого сила тока разностной частоты,
входящего в состав
импульсов тока сме-
сителя, оказыва-
ется модули-
рованной по
тому же закону, что
и сигнал. На на-
строенной системе
нагрузки смесителя
выделяется модули-
рованное напряже-
ние промежуточной
частоты, которое уси-
ливается и фильтру-
ется от помех каска-
Рис. 294. Схема одкосеточного преобразо- ДЭМИ усиления С
вання частоты фиксированной на-
стройкой. Детектор
позволяет получать частоту модуляции, которая через кас-
кады низкочастотного усиления воздействует на телефон.
Второй гетеродин выключен. Если его включить при радио-
телефонном приёме, то на детектор будут действовать бие-
ния его с несущей промежуточной частотой и тон (свист)
этих биений заглушит звук радиотелефонной передачи.
Преобразование частоты. Рассмотрим основные схемы
преобразователей частоты. На рис. 294 изображен каскад
так называемого односеточного преобразования. Зде^ь в
роли смесителя использован обычный пентод, причём на-
пряжения сигнала и гетеродина воздействуют на одну
и ту же с е т к у этого пентода. Гетеродин собран по трёх-
точечной схеме с «катодной связью». По выделяемой проме-
жуточной частоте смеситель выполняет резонансное усиле-
ние с прямым включением контура в цепь анода.
Связь смесителя с гетеродином даётся через ёмкость
Сгет. Для того чтобы достигнуть сопряжённой настройки кон-
288
туров сигнала и гетеродина, имея всегда частоту гетеродина
выше частоты сигнала на Fnp, в контур гетеродина включён
последовательно конденсатор С., «укорачивающий» волну ге-
теродина (он часто называется «пэдинг-конденсатором»).
Большим преимуществом системы односеточного преоб-
разования является то, что в ней применимы обычные уси-
лительные пентоды. Однотипность ламп в приёмнике облег-
чает комплектацию и пополнение имущества радиостанции.
Недостатком же односеточного преобразования оказывается
возможность паразитной связи между контурами сигнала и
Гетеродин
Рис. 295. Связь гетеродина и смесителя через
катодное сопротивление
гетеродина. Благодаря такой связи контур сигнала вносит
расстройку в гетеродин и даже способен сорвать колебания
гетеродина, нарушая тем самым приём.
При лампах с подогревными катодами хорошие результаты,
даёт связь смесителя с гетеродином через «катодное» сопро-,
тивление (рис. 295). Переменная составляющая анодного
тока гетеродина питает сопротивление /?к, создавая на нем
напряжение частоты /гет- Напряжение на 7?н действует на
сетку смесителя последовательно с напряжением сигнала.
Анодной нагрузкой смесителя служит полосовой фильтр.
Специальные лампы, имеющие двойное управление элек-
тронным потоком (пентагриды и гептоды), позволяют осу-
ществить двухсеточное преобразование частоты.
В этих схемах напряжения сигнала и гетеродина
воздействуют на две разные сетки смесителя. Благодаря на-
личию между этими сетками экранирующей сетки почти пол-
ностью устраняется электрическая связь контуров сигнала
и гетеродина, а следовательно, и их взаимное влияние.
19 Радиотехника
289
На рис. 296 представлен преобразователь частоты с
пентагридом. Пентагрид позволяет осуществить в одном ка-
скаде задачи смесителя, гетеродина и усилителя по проме-
жуточной частоте. Следовательно, такая схема экономит в
приёмнике, по крайней мере, одну лампу.
Напряжение сигнала воздействует на четвёртую (сиг-
нальную) сетку. При подаче одного лишь сигнала пентагрид
работал бы как усилительный тетрод, если бы нагрузка в
цепи анода была настроена на частоту сигнала. Но
первые две сетки пентагрида входят в схему гетеродина
Рис. 296. Схема двухсеточного преобразования частоты
с пентагридом
(схема параллельного питания с контуром в цепи сетки).
Если вторая («анодная») сетка имеет редкие витки и служит
только для самовозбуждения гетеродина, то первая сетка,
неся на себе переменное напряжение частоты /гет, оказывает
влияние на общий поток электронов в лампе, а значит —
и на силу тока в основном (верхнем) аноде.Таким образом,
анодный ток подвергается двойному управлению.
Но если для напряжений сигнала и гетеродина нет об-
щей цепи, в которой они, складываясь, давали бы биения,
то каким же образом возникает в цепи анода разностная
частота?
Для пояснения физических процессов двухсеточного
преобразования частоты обратимся к семейству характери-
стик анодного тока пентагрида по напряжению Сигнальной
сетки при различных значениях напряжения гетеродинной
сетки (рис. 297). Мы замечаем, что крутизна харак-
теристики уменьшается при увеличе-
нии отрицательного напряжения на
гетеродинной сетке. Строго говоря, именно в
этом и заключается возможность двухсеточного преобразова-
290
ния частоты. Проследим совместное действие напряжений на
обеих сетках.
Выберем определённые смещения Е^ и Е£1 на сигнальной
и гетеродинной сетках. Этим выбором мы установим исход-
ную точку т на одной из
характеристик (рис. 298).
Если переменное напря-
жение с амплитудой исвгн
включено на четвёртую
сетку, а первая сетка не
получает переменного на-
пряжения, то рабочая
точка перемещается пери-
одически вправо и влево
по участку amb средней
статической характеристи-
ки с частотой сигнала.
Рис. 297. Семейство характеристик
пентагрида
Если, наоборот, переменное напряжение с амплитудой
воздействует на первую сетку, а сигнал отсутствует, то ра-
бочая точка перемещается вверх и вниз по прямой and.
Рис. 298. Физические процессы в схеме двухсеточиого преобразования
частоты
При совместном действии обоих переменных напряжений
рабочая точка перемещается по некоторой динамической ха-
рактеристике, форма которой зависит от соотношения фаз
19*
291
напряжений сигнала и гетеродина. Но мы знаем из рассмот-
рения процесса биений, Что благодаря разнице частот/СИгн
и /гет фазовые соотношения обоих напряжений будут перио-
дически меняться с частотой биений, т. е. с разностной
частотой. Если процесс начался с совпадения фаз, то
цо прошествии нескольких периодов мы получим накопле-
ние сдвига до противофазное™; далее через столько же пе-
риодов процессы вновь подойдут к совпадению фаз, и эта
очередность будет продолжаться.
За тот период напряжения сигнала, в течение которого
оно совпадает по фазе с напряжением гетеродина, рабочая
точка перемещается сначала вверх и вправо, так как од-
новременно повышаются оба напряжения, а затем идёт
вниз и влево, потому что одновременно оба напряжения по-
нижаются. Значит, динамическая характеристика изобра-
зится линией emf. Развернув на ней напряжение сигнала, мы
получим период высокочастотной компоненты анодного тока
в виде кривой mfmem ^развёртка вправо по времени). Эта
развёртка имеет превосходство площади прироста тока над
площадью его. провала. Следовательно, периоды, близкие
к синфазное™, создают прирост среднего анодного тока по
сравнению с начальным.
По прошествии определённого числа периодов напряже-
ния окажутся в-протавофазе. Тогда рабочая точка будет пе-
ремещаться вниз и вправо,^атем вверх и влево, проходя по
динамической характеристике gmh. Развёртка анодного тока
по этой характеристике даёт период mgtnhm, обладающий
превосходством площади провала над площадью прироста.
Следовательно, периоды, близкие к противофазности, соз-
дают уменьшение среднего анодного тока по сравнению с
начальным.
Рассматривая анодный ток за целый период бцений, мы
видим, что, благодаря нелинейное™ динамических характе-
ристик, ! составе анодного тока появляется слагающая раз-
ностаой частоты (рис. 299). Эта слагающая выделяет на
зажимах контура, настроенного на промежуточную частоту,
полезное напряжение (7пр, усиленное по сравнению с напря-
жением сигнала. Составляющие же частоты сигнала и ча-
стоты гетеродина замыкаются накоротко в анодной нагрузке
ёмкостной ветвью, если эти частоты выше промежуточной.
Так происходит в пентагриде одновременное преобразо-
вание частоты и усиление по промежуточной частоте.
Наряду с пентагридом-преобразователем в схемах су-
пергетеродинов встречаются и другие лампы двойного уп-
292
равления, но уже только в роли двухсеточных смесителей,
при отдельном гетеродине. Физические процессы во всех
этих схемах подобны описанному выше, ибо они сводятся
Рис. 299. Появление тока разностной частоты
в цепи анода пентагрида
Рис. 300. Двухсеточный преобразователь
с отдельным гетеродином
к изменению крутизны анодного тока по сигнальной сетке
при изменениях напряжения на гетеродинной сетке.
В качестве примера рассмотрим схему на рис. 300. Эта
схема использует гептод-смеситель, в котором на сетку,
ближайшую к катоду, действует напряжение сигнала, а с
контура отдельного ге-
теродина напряжение
снимается на третью
сетку. В гептоде имеется
две экранирующие и
защитная сетки. Гете-
родин выполнен здесь
на пентоде по схеме
Хартлея с катодной
связью. Напряжение на
третью сетку снимается
через ёмкость Ссвязи
с участка гетеродинного
контура между его сред-
ним выводом и корпу-
сом. Гетеродинная сетка
гептода создаёт для себя
автоматическое смеще-
ние, а сигнальная сетка
получает постоянное смещение за счёт катодного сопро-
тивления.
Таков самый краткий перечень схем преобразования ча-
стоты.
293
Усиление по промежуточной частоте. В качестве схемы
усиления по промежуточной частоте наиболее выгодной яв-
ляется схема полосового усиления, в ко-
торой нагрузкой анодных цепей служат двухконтурные
фильтры. Ввиду того, что каскады промежуточной частоты
имеют постоянную настройку, в контурах фильтров ставятся
постоянные ёмкости малых габаритов. Уточнение настройки
производится перемещением в катушках сердечников, сде-
ланных из специальных сортов порошкообразного железа
(магнетит, карбонильное железо).
Существенными для супергетеродинов задачами являются
выбор промежуточной частоты и выпол-
нение сопряжённой настройки.
Долгое время считалось целесообразным выбирать про-
межуточную частоту ниже самой низкой частоты принимае-
мого диапазона. Так, например, для радиовещательных
приёмников устанавливали
Fnp 100 кгц (Jinp 2s 3 000 м).
Действительно, такой выбор обеспечивает высокую из-
бирательность приёмника по отношению к помехам, частота
которых очень близка к частоте сигнала. Поясним это при-
мером.
Пусть сигнал имеет частоту 1 000 кгц, а помеха —
1005 кгц. Разница в. их частотах составит лишь 0,5% от
частоты сигнала. Выберем промежуточную частоту 100 кгц.
Тогда первый гетеродин потребует настройки на частоту
1100 кгц. Смеситель даёт в результате детектирования бие-
ний сигнала с гетеродином намеченную частоту
Fnp — /гет —Ди™ =1100— 1000 = 100 кгц.
Помеха же после преобразования даёт частоту
FnoM = /reT—/пом= ПОО— 1005 = 95 кгц.
Разница в частотах по промежуточному тракту составит
уже 5°/о от основной промежуточной частоты, что позволит го-
раздо успешнее отфильтровать помеху. Таким образом, самый
принцип преобразования высокой частоты сигнала в более
низкую промежуточную частоту обеспечивает повышение
избирательности. Вместе с тем усиление на более длинных
волнах может быть выше, чем на коротких, благодаря боль-
шим значениям сопротивлений контуров при резонансе
2рез Q ’ Wo • L.
294
Однако выбор слишком низкой промежуточной частоты
имеет и свои недостатки. Важнейшим из них является опас-
ность зеркальной помехи. Поясним её сущность
также на числовом примере.
Пусть при промежуточной частоте Fnp = 100 кгц ведётся
приём сигнала с частотой/сигн= 1000 кгц и гетеродин настроен
соответственно на частоту /г« — 1100 кгц. Предположим, что
одновременно с сигналом на приёмное устройство действует ме-
шающая станция, частота которой равна 1200 кгц. Казалось
бы, что разница в частотах сигнала и помехи является доста-
точной для подавления помехи. Но если напряжение
такой помехи все же проникло на вход смесителя, то, в
результате биений с гетеродином, помеха создаёт разностную
частоту
Гном = /пом - /гет = 1200 - 1100 = 100 кгц.
Но ведь это и есть усиливаемая промежуточная частота.
Следовательно, такая помеха уже нисколько не будет подав-
ляться каскадами промежуточного усиления.
Вообще зеркальная помеха соответствует частоте, ко-
торая выше частоты гетеродина на столько же, на сколько
частота сигнала ниже частоты гетеродина. Подавление зер-
кальной помехи может происходить, очевидно, только в кас-
кадах, стоящих перед преобразователем. А для них эта за-
дача будет тем легче, чем выше значение промежуточной
частоты, так как частота зеркальной помехи отличается от
частоты сигнала на 2FHP.
В связи с этим в современных приёмниках промежуточная
частота берётся обычно в пределах 400-г-ЮОО кгц. Очень рас-
пространённым её значением является
Fnp=460 кгц
На этой частоте в мирное время радиовещательные станции
не работают, а потому угроза проникновения в приёмник
станции, работающей непосредственно на промежуточной
частоте, также невелика.
Задача сопряжённой настройки состоит в следующем.
Обычно для контуров высокочастотных каскадов и первого
гетеродина применяются одинаковые конденсаторы перемен-
ной ёмкости, входящие в общий блок. Но частота гетеродина
должна отличаться от частоты сигнала всегда на одну и ту же
величину. Как правило, частота гетеродина берётся выше ча-
стоты сигнала. Следовательно, приходится в контур гетеро*
295
Рис. 301. Сопряжение на-
стройки в супергетеродин-
ном приёмнике
дина включать меньшую катушку и укорачивающий конден-
сатор, а для выравнивания настройки по диапазону — ещё
подстроечник.
Таким образом схема сопряжённого управления пред-
ставится так, как показано на рис. 301. Включение укора-
чивающих конденсаторов мы видели во всех схемах преобра-
зователей частоты.
Последний практически важный вопрос относится к
приёму телеграфных сигналов. Из рассмотрения общих
процессов в супергетеродине мы установили, что тон оп-
ределится разницей между промежуточной частотой и ча-
стотой второго гетеродина. Каза-
лось бы, что этот тон должен
быть постоянным для данного
приёмника, так как и настройка
каскадов промежуточной частоты,
и настройка второго гетеродина в
процессе приёма не изменяются.
Однако в действительности можно
тон изменять в некоторых пределах
поворота рукоятки основной на-
стройки. Объясняется это следую-
щим образом. При повороте руко-
ятки мы изменяем частоту первого
гетеродина, тогда как частота приходящего сигнала от на-
стройки не зависит и остаётся постоянной. Следовательно,
разность частот сигнала и первого гетеродина изменяется,
и промежуточная частота уже перестаёт соответствовать
своему «номинальному» значению. В результате этого ме-
няется и тон биений между промежуточной частотой и час-
тотой второго гетеродина, обнаруживаемый детектором и
телефоном. Разумеется, при такой расстройке слышимость
сигнала ослабляется, так как он оказывается вне резонанса
как по высокочастотным каскадам, так и по каскадам про-
межуточной частоты.
Достоинства и недостатки супергетеродинных приёмни-
ков. К числу достоинств относится следующее. Принцип
преобразования частоты обеспечивает возможность полу-
чения высокой чувствительности и высокой избирательно-
сти. Эти показатели (чувствительность и избирательность)
мало изменяются по диапазону принимаемых частот, ибо
они определяются главным образом усилителем промежуточ-
ной частоты, который перестройкам не подвергается.
296
Недостатками супергетеродина нужно считать сложность
его физических процессов, трудности выполнения сопряжён-
ной настройки и угрозу зеркальных помех. Однако при ра-
зумном выборе схемы и деталей недостатки эти оказываются
несущественными, достоинства же весьма важны. Поэтому
мы имеем право считать супергетеродин
основным типом войскового приём-
ника.
Примеры супергетеродинных схем
Познакомимся с примерными схемами супергетеродинов.
На рис. 302 изображён приёмник, в составе которого имеются
следующие элементы. Антенна связана ёмкостью с входным
резонансным контуром. Каскад усиления на частоте сигнала
выполнен на пентоде и имеёт прямое включение резонанс-
ного контура в цепь анода. Преобразователь частоты соб-
ран на пентагриде, причём первый гетеродин имеет схему
Мейснера с контуром в цепи сетки, а нагрузкой анодной
цепи по промежуточной частоте служит полосовой фильтр.
Далее следует каскад усиления по промежуточной частоте
на пентоде с прямым включением контура в анодную цепь.
Следующий каскад — того же назначения, но полосового
типа. После него включён двойной триод, который служит
детектором и вторым гетеродином. Детектирование происхо-
дит в промежутке сетка —катод левого триода, анод кото-
рого не используется; с нагрузочного сопротивления детек-
тора напряжение снимается на сетку последней лампы.
Правый триод двойной лампы участвует в схеме второго
гетеродина, выполненного по типу Мейснера с -контуром
в цепи анода. Связь второго гетеродина с входом детектора
осуществляется или через внутренние емкости лампы, или
путём взаимоиндукции катушек. При телефонном приёме
анодное питание гетеродина выключается. Последняя лам-
па-триод служит оконечным каскадом и имеет прямое
включение телефона в анодную цепь.
Отметим некоторые особенности схемы.
Во-первых, диодный детектор получает через нагрузоч-
ное сопротивление небольшое исходное отрицательное сме-
щение. Это сделано с той целью, чтобы шумы и помехи с ма-
лыми амплитудами не детектировались и не мешали приёму.
Конечно, такая «задержка» препятствует и приёму очень
слабых сигналов..
Во-вторых, оба каскада усиления промежуточной ча-
стоты имеют регулировку напряжения, питающего экрани-
297
I
>. I
Рис. 302. Принципиальная схема супергетеродинного приёмника
298
рующие сетки. Этим достигается возможность ручной ре-
гулировки чувствительности приёмника, чтобы избежать ис-
кажений при приёме сильных сигналов. Мы знаем, что при
понижении напряжения на экранирующей сетке характери-
стика лампы перемещается вправо и рабочая точка оказы-
вается на участке с меньшей крутизной. Но крутизна опре-
деляет усиление каскада, а потому, понижая напряжение на
экранирующих сетках, мы уменьшаем чувствительность
приёмника.
Применённый здесь способ регулировки чувствительно-
сти не является вполне совершенным и единственным.
Иногда используется система автоматической регули-
ровки чувствительности. Её принцип состоит в следующем.
Кроме диода, предназначенного для детектирования, в схеме
имеется второй диод (обычно в одном баллоне с первым).
Второй диод под действием сигнала даёт на своей нагрузке
выпрямленное напряжение, которое используется в качестве
смещения для управляющих сеток усилительных каскадов
высокой и промежуточной частоты. В этих каскадах при-
меняются лампы с переменной крутизной (см. гл. III).
Чем сильнее сигнал, тем большее отрицательное смещение
выделит второй диод и тем ниже переместятся по характери-
стикам рабочие точки в усилительных каскадах, попадая на
участки с меньшей крутизной. Значит, сильный сигнал ав-
томатически снижает усиление по высокой и промежуточной
частоте.
Автоматическая регулировка чувствительности особенно
выгодна при дальних связях на коротких волнах, так как она
выравнивает силу приёма в условиях фэдингов (замираний).
На рис. 303 показана упрощенная схема супергетеро-
дина, предназначаемого для приёма частотно-модулиро-
ванных сигналов на ультракоротких волнах. Здесь мы ви-
дим автотрансформаторную связь антенны с входным резо-
нансным контуром. Каскад усиления на частоте сигнала
выполнен по схеме параллельного питания с прямым вклю-
чением контура в цепь анода. Преобразование частоты однб-
сеточное, с отдельным гетеродином и с резонансным усиле-
нием. Далее имеются три каскада усиления по промежуточ-
ной частоте; все они относятся к резонансному типу с пря-
мым включением контуров в анодные цепи, причём предпо-
следний и последний из этих каскадов имеют параллельное
питание. Детектирование сеточное на пентоде, с обратной
связью, которая регулируется конденсатором, и с усилением
по низкой частоте на сопротивлении. Оконечный каскад —
299
300
на пентоде с параллельным питанием и с автотрансформа-
торным выходом на телефон.
Обратим внимание на весьма выгодную однотипность
ламп приёмника.
В чём же заключаются здесь особенности, характерные
для приёма частотно-модулированных сигналов?
Во-первых, в схеме должен быть преобразователь моду-
ляции из частотного вида в амплитудный. Как нами уже ука-
зывалось, преобразователем модуляции служит контур по-
следнего каскада усиления по промежуточной частоте, ко-
торый для этого должен быть немного расстроен по отно-
шению к предыдущим каскадам.
Рис. 304. Работа амплитудного ограничителя
Во-вторых, при приёме частотно-модулированных сиг-
налов имеется возможность ввести ограничение по амплитуде,
обеспечивающее «срезание» импульсов помех. Этот вопрос
нами разбирался при изучении принципа частотной моду-
ляции. . В качестве амплитудного огра-
ничителя здесь служит сеточная цепь
последнего каскада усиления проме-
жуточной частоты. Сеточный ток в лампе с барие-
вым катодом появляется при небольшом положительном
напряжении на сетке (рис. 304). Слабые сигналы не вызы-
вают появления сеточного ’тока. Но когда мы настроимся
точно на частоту сигнала, то амплитуды напряжения, сни-
маемого с контура предпоследнего каскада промежуточной
частоты, будут значительными. Они вызовут появление им-
пульсоЕ тока сетки, которые будут расходовать энергию
колебаний контура, ухудшая его резонансные свойства.
Этим автоматически снизится, усиление предпоследнего ка-
скада. Амплитуды напряжения сигнала не смогут заметно
301
превзойти величину Е^, определяемую характеристикой
тока сетки.
На рис. 305 показан частотно-модулированный сигнал
до ограничителя, несущий на себе импульсы помех, и тот
же сигнал после ограничителя, «очищенный» от помех. Мо-
дуляция по частоте ограничителем не нарушается. Практи-
чески точная настройка приёмника на волну корреспондента
определяется по исчезновению шума в телефоне.
Рис. 305. Подавление помех с помощью ограничителя
Помехи радиоприёму и меры устранения их
В условиях боевой радиосвязи при современной насы-
щенности армий радиосредствами основным видом помех
являются, конечно, воздействия посторонних передатчиков,
как вражеских, так и своих, причём наиболее опасными ока-
зываются помехи от своих передатчиков, расположенных
близко к пункту приёма. Разумным распределением волн,
ограничением мощности передатчиков и применением приём-
ников высокой селективности мы уменьшаем эти помехи.
В летние месяцы, особенно в дневные часы, возрастает
действие атмосферных помех, существующих круглый год.
Эти помехи создаются разрядами атмосферного электриче-
ства и проявляются в виде тресков и шорохов в телефоне.
В связи с тем, что атмосферные разряды имеют апериодиче-
ский характер, отстройка от них с помощью колебательных
контуров невозможна. Их можно лишь ослабить высокой
селективностью приёмника. Но атмосферные помехи про-
являются гораздо сильнее на длинных волнах, нежели на
коротких и тем более на ультракоротких.
О шумах внутреннего происхождения в приёмниках вы-
сокой чувствительности нами уже говорилось. Остаётся
ещё сказать о помехах, создаваемых работой электрической
аппаратуры вблизи от приёмника. Помехами угрожают те
установки, работа которых связана с искрящими контак-
тами (коллекторы моторов, контакты ключей, буквопеча-
302
тающие телеграфные аппараты, реле и т. д.). Борьба с та*
ними помехами ведётся на местах их происхождения. Необ-
ходимо тщательным уходом и применением искрогасящих
блокировок устранить искрообразование. Если же этого тре-
бовать нельзя (например в системах зажигания бензиновых
двигателей), то приходится окружать искрящую установку
металлическим экраном, чтобы прекратить излучение его
мешающего электромагнитного поля.
Мы познакомились со схемами и работой всех основных
частей радиостанции. Описание конкретных типов радиостан-
ций нельзя ввести в рамки учебника без того, чтобы силь-
но не увеличить его объём. Однако материал учебника вполне
позволяет приступить к изучению схем и инструкций, кото-
рыми снабжены радиостанции, а также к освоению мате-
риальной части, эксплоатации и ремонта войсковой радио-
аппаратуры.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ............................................ 3
Глава I. Общие понятия о радиосвязи...................... 5
Глава II. Физические основы радиотехники................. 13
1. Замкнутый колебательный контур........................ —
Свободные колебания.................................... —
Вынужденные колебания.............................. • 23
Последовательное соединение элементов контура по отно-
шению к источнику переменной э. д. с. Резонанс напря-
жений .......................................... 24
Параллельное соединение элементов контура по отношению
к источнику переменной э. д. с. Резонанс токов..... 29
2. Связанные цепи...................................... 33
Общие замечания.......................................
Виды связи . .........................................
Коэфициент связи......................................
Влияние связи на переход энергии из первого контура во
второй.................................-...............
Степени связи ........................................
Настройка связанных цепей .............................
Паразитные связи и устранение их .....................
Вариометры.......................................
Волномеры.............................................
3. Антенны.............................................. 50
Открытая колебательная цепь. Симметричный вибратор ... —
Распределение силы тока и напряжения вдоль провода ви-
братора ............................................ 52
Заземлённый вибратор ................................... 55
Управление рабочей волной вибратора.......................—
304
Стр,
Заземления и противовесы.................................66
Излучение вибратором электромагнитной энергии ...... 57
Типы антенн ........................................... 64
4. Распространение радиоволн.......................... . 69
Деление волн на диапазоны по свойствам их распространения —
Идеальные и действительные условия распространения волн . 70
Влияние атмосферы на распространение волн ........ 73
Особенности распространения коротких волн................77
Применение волн различных диапазонов в войсковой радио-
связи ................................................81
Глава III. Электронные лампы............................... 85
5. Термоэлектронная эмиссия............................... —
6. Двухэлектродная лампа (диод) ......................... 87
Принцип работы лампы и её устройство..................... —
Устройство и работа катода ............................. 89
Физические процессы В цепи анода двухэлектродной лампы.
Характеристики лампы................................ 94
Параметры двухэлектродной лампы........................ 96
Применение диодов в качестве выпрямителей переменного
тока............................................... 98
7. Трёхэлектродная лампа (триод)...........................109
Роль третьего электрода в лампе.......................... —
Характеристики трёхэлектродной лампы....................102
Параметры трёхэлектродной лампы ........................103
Применение триодов......................................108
8. Пятиэлектродная лампа (пентод)........................ 109
Требования к лампам, работающим в качестве усилителей
по высокой частоте .................................. —
Свойства четырёхэлектродной лампы.......................112
Конструкция и параметры пятнэлектродной лампы............114
9. Комбинированные лампы...................................118
Глава IV. Радиопередающие устройства.......................121
10. Состав передатчика...................................... —
11. Ламповый генератор с самовозбуждением (генератор токов
высокой частоты).......................................... 122
305
• Стр.
Назначение и состав генератора.........................122
Рабочий процесс в схеме генератора ................. . 123
Разновидности схем генераторов с самовозбуждением , . 126
Способы питания схем генераторов от анодной батареи ... 127
12. Ламповый генератор с посторонним возбуждением (усили-
тель мощности)........................................... 130
Назначение и схема каскада усиления мощности ...... —
Рабочий процесс в генераторе с посторонним возбуждением. . 132
Динамическая характеристика лампы генератора. Мощность
и к. п. д. генератора при колебаниях первого рода ... 136
Мощность и к. п. д. генератора при колебаниях второго
рода............................................... 142
Способы получения отрицательного смещения в цепи сеткн.. 148
13. Схемы ламп<)вых генераторов с самовозбуждением........151
Условия, обеспечивающие <амо озбужденте ........ —
Схема Хартлея....................................... 155
Схема Колпитца..................................... 158
14, Стабилизация частоты передатчика . ................. .* 159
Факторы, влияющие на точность настройки передатчика
и на устойчивость частоты............................... —.
Меры стабилизации частоты. Схема Доу...................162
Стабилизация частоты при помощи кварца............... 173
15. Управление электромагнитными колебаниями передатчика . . 176
Управление колебаниями при радиотелеграфной работе (ма-
нипуляция). Методы манипуляции ....................... —
Управление колебаниями при радиотелефонной работе (мо-
дуляция). Системы модуляции .........................179
Амплитудная модуляция ..................................183
Частотная модуляция ................................... 195
16. Схемы передатчиков . . ...........200
Классификация передатчиков -...........................
Преимущества сложной схемы по сравнению с простой ... —
Схемы маломощных телеграфно-телефонных передатчиков. . 204
Схема двухкаскадного телеграфного передатчика..........207
Схема передатчика ультракоротких волн ................208
Глава V. Р диоприё мые устройства .........................211
17. Входные цепи приёмников................................ —
306
Стр.
Задачи приёмного устройства.............................211
Приёмная антенна........................................214
Схемы входных цепей приёмника...........................216
18. Усиление напряжения высокой частоты....................222
Назначение и типы каскадов усиления напряжения высо-
кой частоты........................................... —
Резонансные усилители................................. 223
Полосовые усилители.....................................229
Самовозбуждение усилителей напряжения высокой частоты
и меры предотвращения его........................... 231
19. Детектирование....................................... 233
Назначение детекторного каскада.......................... —
Диодное детектирование................................... —
Сеточное детектирование............................... 240
Анодное детектир вание..................................243
Детектирование частотно-модулированных сигналов..........245
Детектирование радиотелеграфных сигналов................247
20. Регенерация.......................................... 254
Назначение регенеративного каскада....................... —
Работа схемы регенеративного каскада..................... —
Разновидности :хем регенератора....................... 257
Сверхрегенерат щные схемы............................. 260
21. Усиление напряжения низкой (звуковой) частоты.........264
Назначение каскадов усиления напряжения низкой частоты
и требования, предъявляемые к ним.................... —
Схемы усилительных каскадов........................... 265
Схемы оконечных каскадов приёмников.....................273
22. Схемы приёмников......................................- 278
Основные показатели качества приёмника .................. ...
Приёмники прямого усиления..............................280
Супергетеродинные приёмники.......................'. . . 284
Примеры супергетеродинных схем..........................297
Помехи радиоприёму и меры устранения их.................302
Отпечатано с матриц под наблюдением редактора
инженер-майора Кириллова Л. М.
Технический редактор Коновалова Е. К.
Корректор Васильев Б. К.
Г 774805
Подписано к печати 13.12.45 г. Изд. № 82б/л.
Об’ем 191/4 п. л. Зак. № 306
Цена 7 руб.