"Друг Радио", №8, июль-август, 1925 год, стр. 24-29.

Рефлексные приемники.

С. Хвиливицкий.

Требования, пред'являемые русским любителем к своему радиоприемнику, с каждым днем повышаются. Его уже не удовлетворяет детекторный приемник, дающий ему возможнсть слушать свою местную станцию. Да и огромное число наших любителей, проживающих в провинции, находится от ближайшей передающей станции на расстоянии исключающем возможность надежного приема на детектор. Такие любители — если они не хотят оставаться платоническими «друзьями радио» — вынуждены обратиться к ламповому приемнику. Стоявшие еще год тому назад на пути к тому препятствия, делавшие ламповый приемник «несбыточной мечтой», как-то: отсутствие литературы, готовых частей, материалов и т. д., можно в настоящее время считать устраненными. Но одно препятствие устраляется довольно медленно — это бедность. Ряды советских любителей пополняются главным образом учащимися, служащими и рабочими, т. е. именно теми слоями населения, для которых крупные единовременные затраты не по карману. Не один любитель, составив смету 4-х лампового приемника и подводя ее итог, со вздохом отказался от мысли слушать Москву и Западную Европу и снова занялся поисками схемы, которая вместе с дешевизной обещала бы и достаточную дальность действия приемника. Естественно, что именно рефлексные схемы, обещающие и то и другое, особенно привлекли его внимание и что наши любители теперь переживают полосу увлечения ими.

Простейшим видом приемника является приемник с ламповым или кристаллическим детектором без предварительного (до детектора) или последующего усиления. Но так как для того, чтобы ламповый или кристаллический детектор начал реагировать, необходимо подвести к нему некоторое определенное — в случае кристаллического детектора довольно большое количество энергии, то радиус действия такого приемника невелик — около 30 километров. Для того чтобы увеличить дальность действия приемника, необходимо каким либо способом усилить подводимые к детектору колебания. В настоящее время употребительны два таких способа: один состоит в применении «обратной связи» (возможен только в случае лампового детектора), другой — в усилении посредством одной или нескольких ламп уловленных антенной колебаний. Последний способ носит название усиления высокой или радио-частоты. После того как колебания прошли через детектор и превратились в колебания низкой или звуковой частоты, они могут быть снова усилены для получения желаемой силы звука. Отсюда ясно, что чувствительность приемника к весьма слабым колебаниям, к колебаниям, вызываемым весьма удаленной станцией, зависит от величины обратной связи или усиления колебаний высокой частоты до подведения их к детектору, а громкость получаемых в телефоне звуков в значительной степени — от усиления низкой частоты. Чувствительность приемника, зависит также от рода примененного детектора; так приемник с кристаллическим детектором менее чувствителен к слабым колебаниям, чем такой же с ламповым детектором.

Рис. 1. Детекторный приемник с одной ступенью усиления высокой частоты и одной ступенью низкой частоты.

На рис. 1 приведена схема приемника с кристаллическим детектором. Часть схемы, заключенная в пунктирную рамку, представляет из себя обычный приемник с кристаллическим детектором. Но перед ним и после него включены усилительные лампы: первая усиливает колебания при той частоте, при которой они уловлены антенной, а вторая усиливает выпрямленные детектором колебания звуковой частоты. Весь процесс усиления схематически представлен на рис. 2.

В рефлексных схемах одна и та же лампа служит для усиления как низкой так и высокой частоты. Способ, посредством которого добиваются такой двойной работы лампы, по идее весьма прост и был впервые предложен во время войны французским инженером Морисом Латуром.

Рис. 2.

На рис. 3 приведена схема простого рефлексного приемника. Из нее видно, что уловленные антенной колебания высокой частоты усиливаются лампой, в цепи анода которой находится настроенный соответствующим образом контур L₂C₂. Выпрямленные детектором D токи проходят через первичную обмотку трансформатора Т₂ и индуктируют во вторичной обмотке токи более высокого напряжения. Вторичная обмотка включена в цепь сетки и, таким образом, колебания тока низкой частоты усиливаются лампой и поступают в телефон. Схема работы приемника дана на рис. 4.

Рис. 3. Одноламповый рефлексный приемник. — Размеры L1, C1, L2 и С2 зависят от длин принимаемых волн; (так, для коротких волн от 250 до 600 метров — L1 можно осуществлять ввиде цилиндрической катушки, диаметром 10 см с числом витков = 75, L2 — тоже в 50 витков, С1 и С2 — переменные конденсаторы не более 500 см. каждый; для волн от 1000 до 1600 метров L1 и L2 соответственно 250 и 200 витков.

Размеры конденсаторов С3 и С4 зависят от типа примененного трансформатора. Назначение С3 дать путь колебаниям высокой частоты помимо первичной обмотки Т4. Размеры лучше всего подобрать начав с 90 см. При слишком больших значениях С3 звуки музыки в телефонной трубке становятся глухими и высокие тона (скрипка) совершенно не передаются. Слишком малое значение емкости С4 имеет тот же эффект, что слишком большое С3.

С5 — постоянный конденсатор около 2000 см. Т4 — трансформатор низкой частоты. R1 — реостат накала.

На первый взгляд может показаться странным то, что встречающиеся в лампе различной частоты токи не смешиваются и не искажают друг друга. Но радиолюбитель в своем ежедневном обиходе имеет совершенно аналогичный пример в телефонной мембране, которая одновременно передает самые различные тоны оркестра, так что каждый из них может быть отчетливо слышен.

Рис. 4.

Схему рис. 3 можно видоизменить, связав индуктивно катушку L₂ с L₁ и введя, таким образом, так называемую «обратную связь». Конечно, переменный конденсатор С₁ может быть для приема длинных волн включен параллельно L₁. Точно также, не имеет существенного значения способ конструктивного выполнения контуров L₁С₁ и L₂С₂: ввиде ли сменных сотовых катушек с переменными конденсаторами или ввиде вариометров с небольшими постоянными конденсаторами, секционированных катушек и т. д.

Схема, избраженная на рис. 5 служит иллюстрацией другой формы рефлексных схем. Вторичная обмотка трансформатора в ней соединена последовательно с дросселем L₃ ¹), состоящим из большой сотовой (или какой либо другой катушки с по возможности малой собственной емкостью) катушки в 250—300 витков. Не будь дросселя L₃, антенный контур L₁С₁ был бы замкнут накоротко вторичной обмоткой трансформатора н. ч. Точно также конденсатор С₃ (около 300 см.) служит для того, чтобы предотвратить короткое замыкание колебаний низкой частоты катушкой L₁.

Колебания высокой и низкой частот в этой схеме включены в цепь сетки паралдельно друг другу, в то время как в схеме рис. 3 они были включены последовательно. В остальном схема рис. 5 сходна с схемой рис. 3.

Исходя из этих двух основных схем (рис. 3 и 5) различные авторы предложили значительное количество рефлексных схем, отличающихся друг от друга сравнительно несущественными деталями. Целью их всех является достижение бо́льшей устойчивости приемника в работе, ибо первым и главным недостатком всех рефлексных схем является их склонность к возбуждению устойчивых собственных колебаний на низкой частоте, выражающееся в свисте и вое в телефонной трубке. Такие устойчивые колебания могут получиться, если приемник конструктивно выполнен так, что получается непредвиденная обратная связь на низкой частоте. Раз допустив такую ошибку, весьма трудно ее найти. С другой стороны, устойчивые колебания низкой частоты могут получиться, если электрические величины (емкость, самоиндукция) одного из входящих в цепь замкнутых контуров (напр. телефонная трубка с блок. конденсатором) таковы, что они образуют настроенный в резонанс с ними контур.

Рис. 5. Другая схема однолампового рефлексного приемника.

В особенности сильно проявляется наклонность рефлексного приемника к устойчивым собственным колебаниям при применении обратной связи. Как только связь между катушкой в цепи антенны и анодной катушкой делается слишком сильной, тотчас в телефоне слышится высокий музыкальный свист, покрываемый затем более низкими тонами завываний, происходящих от колебаний низкой частоты. Часто, свист и вой перемежают друг друга, как будто бы лампа находится в нерешительности, колебаться ей на низкой или высокой частоте. Нетрудно отличить оба рода колебаний друг от друга. Свист, происходящий от интерференции колебаний высокой частоты с колебаниями передающей станции, меняет свою высоту при вращении переменных конденсаторов С₁ и С₂ в то время как высота тона звука, получающегося от колебаний низкой частоты, не зависит от положения рукоятки конденсаторов.

Иногда удается сделать приемник более устойчивым, включив между сеткой и нитью усилительной лампы большое (от 40 до 80 тысяч омов) сопротивление. Обычно такое изменение схемы незначительно влияет на силу сигналов.

Другим методом стабилизирования (т. е. придания устойчивости) работы приемника является отделение цепи детектора от анодной цепи лампы, т. е. отказ от связи посредством настроенного анода и замена ее связью посредством трансформатора высокой частоты. Уменьшая число витков первичной обмотки трансформатора, можно почти всегда добиться устойчивой работы приемника. На наш взгляд такое решение вопроса наименее желательно, ибо с ним связано значительное уменьшение силы сигналов.

Схема рис. 6 иллюстрирует применение трансформатора вч вместо настроенного анодного контура. Новым по сравнению с предыдущими схемами в ней также является способ включения трансформатора низкой частоты. Такое расположение, по мнению автора схемы (Мулеман), дает большую силу сигналов. Мой опыт дал мне вместе с таким усилением (кстати, не слишком заметным) значительное усиление мешающих шумов от переменного тока осветительной сети.

Рис. 6. Одноламповый рефлексный приемник с трансформаторной связью детекторного контура.

Каких же результатов можно ожидать от однолампового рефлексного приемника. Нам кажется, что наш советский радиолюбитель будет в нем разочарован. Сравнение результатов, полученных от различных схем всегда было (и в условиях любительской практики останется) делом рискованным. Слишком различны местные условия, качество примененных частей, конструктивный опыт экспериментаторов. Но тем не менее можно утверждать, что одноламповый регенеративный приемник (по типу, описанному в статье М. Л. Мошонкина в «Д. Р.» № 2) для нашего любителя более подойдет, чем одноламповый же рефлексный приемник. Последний даст, правда, более громкий прием ближних станций, но чувствительность его к передаче удаленных станций меньше чувствительности регенеративного приемника. Введение в рефлексные схемы обратной связи мало помогает делу. Да и самую связь из-за рано возникающих колебаний низкой частоты не удается сделать такой сильной, как в обыкновенном приемнике с обратной связью. Кроме того, порог возбуждения кристаллического детектора лежит довольно высоко.

Значительно более чувствительный приемник можно получить, применяя вместо кристаллического ламповый детектор. Способ его включения можно уяснить из рисунка 7, на котором приведена схема двухлампового рефлексного приемника с обратной связью на вторую лампу. Ход усиления колебаний и назначение отдельных частей без труда уясняется из схемы. Небольшая батарея сухих элементов (можно взять батарейку для карманного электрического фонарика), присоединенная отрицательным полюсом к вторичной обмотке трансформатора низкой ч., служит для дачи вспомогательного отрицательного потенциала на сетку. Дело в том, что первая лампа должна по возможности больше усиливать колебания и, следовательно, работать на наиболее крутом участке характеристики. Вспомогательное отрицательное напряжение препятствует появлению тока сетки и частичному выпрямлению колебаний. Полезно подобрать опытным путем наилучшую его величину посредством потенциометра (на чертеже не указан).

Результаты, получаемые посредством приемника, построенного по схеме рис. 7, могут быть сравнены с таковыми трехлампового приемника, в котором перед ламповым детектором включен один каскад усиления высокой частоты, а после него один каскад низкой частоты. К сожалению, такой приемник еще более неустойчив в работе, чем одноламповый рефлексный приемник.

Рис. 7. Двухламповый рефлексный приемник. Размеры L1, L2, L3, L4, C1 и С2 зависят от длин принимаемых волн. С3 — пост. конденсатор 150 см. С4 — около 900 см. R1 и R2 — реостаты накала, R3 — большое сопротивление от 1 до 2 мегомов.

Еще у изобретателя рефлексных схем Латура явилась мысль использовать для рефлектирования большее количество ламп. Для этого он последовательно усиливал в ряде ламп колебания высокой частоты) выпрямляя их в детекторе, подводил потом снова к первой лампе и усиливал в тех же лампах колебания низкой частоты. Следствием было то, что одна и та же лампа должна была усиливать самые сильные колебания высокой и низкой частот, все лампы работали при различных нагрузках, часть ламп оказывалась перегруженной — вся система становилась неустойчивой и отказывалась работать.

Американец Граймз значительно улучшил систему Латура, предложив свою «инверсную» (обратную) схему. Идея этой схемы следующая. Усиленные последовательно в двух лампах колебания высокой частоты выпрямляются детектором; из детектора колебания низкой частоты поступают во вторую лампу, усиливаются в ней и затем подводятся к первой лампе, в анодной цепи которой включен телефон. Таким образом, нагрузки обеих ламп относительно уравниваются. Теоретически обратные схемы должны быть более устойчивыми в работе, чем обыкновенные рефлексные схемы; практически же весьма трудно конструктивно осуществить приемник по обратной схеме и избежать при этом вредной — индуктивной или емкостной — связи между отдельными элементами схемы. Как только такая связь создана (для этого достаточно, чтобы какой либо трансформатор индуктивно связался с любым другим), как лампы начинают генерировать колебания. Автор этой заметки не мало вечеров провозился над разрешением этой задачи и предлагает другим любителям попробовать свои силы. Приманка для экспериментатора действительно велика: в случае удачи можно будет заставить 3 лампы выполнять работу пяти.

Контуры, создающие устойчивые колебания низкой частоты, могут быть образованы не только в телефонной трубке, но и в первичной и вторичной обмотках трансформатора низкой частоты. Стремление их избегнуть повело к созданию целого ряда безтрансформаторных схем.

Для нашего любителя такое решение задачи было бы особенно приятно, ибо оно избавило бы его от дорого стоющего трансформатора низкой частоты.

Обзор сделанных в этом направлении попыток приведен в №14 за 1925 г. немецкого журнала «Radioamateur». К сожалению, нельзя сказать, чтобы попытки эти увенчались успехом. За выигрыш в устойчивости приходится платить значительным уменьшением силы сигналов.