"Радиолюбитель", №17-18, октябрь, 1925 год, стр. 371-372
Рассмотрим схему, представленную на рис. 1. Она является простейшим сочетанием трех элементов: элемента настройки антенного контура, элемента высокой частоты и детектирующего элемента. Такая схема дает сравнительно небольшое усиление, и для получения большого усиления, согласно изложенного, необходимо включить последовательно (каскадом) с изображенной на рис. 1 лампой еще одну или несколько ламп. Существует, однако, один способ, позволяющий крайне просто, без использования дополнительных ламп, получить значительное увеличение усиления. Разорвем цепь анода в точке а и включим в нее катушку самоиндукции L2 (рис. 2), которую установим таким образом, чтобы между нею и катушкой самоиндукции L1 образовалась индуктивная связь, которую можно было бы менять. Практически для этого может быть использовано любое приспособление, позволяющее осуществить такую связь. Так, можно взять обычный вариометр и, раз‘единив его подвижную и неподвижную обмотки, включить неподвижную обмотку в контур антенны (L1), а подвижную в цепь анода (L2). Можно также воспользоваться двумя сотовыми катушками, из которых одна неподвижна (L1), а другая (L2) движется относительно первой, при помощи известного приспособления (см. "Радиолюбитель" № 4 стр. 60).
Электрические колебания, возникающие в антенном контуре от приходящих электромагнитных волн, усиливаются в лампе за счет местной электрической энергии (батарей). Если же в цепь анода включить катушку L2, то часть энергии колебаний в цепи анода будет передаваться при помощи индукции обратно в катушку L1, и прибавляться к энергии колебаний, которые являются результатом действия приходящих электро-магнитных волн. Для того, чтобы колебания складывались, необходимо расположить катушку L2 таким образом, чтобы колебания тока в катушке L1, как первоначальные (от приходящих волн), так и индуктированные колебаниями в катушке L2 были бы направлены в одну сторону, или, другими словами, необходимо, чтобы оба колебания сообщали одновременно сетке лампы электрические заряды одного знака. Если переключить концы катушки L2, которую мы называем катушкой обратной связи, то колебания в анодной цепи будут индуктировать такие колебания, которые будут гасить первоначальные колебания в колебательном контуре антенны, так как их взаимное направление будет противоположным. Чем больше взаимоиндукция между катушками L1 и L2, тем сильнее, до известного предела, будет сказываться действие "обратной связи". Усиленные, благодаря обратной связи, колебания подводятся к сетке той же лампы, усиливаются ею, часть энергии усиленных колебаний опять подводится через катушку L2 к катушке L1 и т. д. Казалось бы, что этот круговой процесс усиления мог бы при увеличении "обратной связи" продолжаться до бесконечности. На самом деле, это усиление имеет некоторый конечный предел, обуславливаемый особенностями данной лампы и схемы. Таким образом, пользуясь катушкой обратной связи, можно от одной лампы получить значительно большее усиление.
Помимо увеличения усиления, применение обратной связи дает и увеличение остроты настройки. Дело в том, что усиление колебаний может быть об‘яснено еще и другим образом, а именно — как бы уменьшением сопротивления в антенном колебательном контуре. Между тем известно, что острота настройки зависит, главным образом, от омического сопротивления настраиваемого контура, и поэтому с уменьшением сопротивления контура острота настройки возрастает. Всякое колебание, возбужденное в антенном контуре приходящей электро-магнитной волной, затухает вследствие омического сопротивления этого контура. Уменьшая сопротивление при помощи обратной связи, мы можем уменьшить затухание колебаний. Постепенно усиливая обратную связь, мы можем, наконец, настолько уменьшить сопротивление колебательного контура, что колебания не будут затухать, а, раз возникнув, будут продолжаться ("отрицательное сопротивление"). Таким образом, наша лампа при сильной обратной связи обратилась в источник электрических колебаний, перерабатывающий энергию постоянного тока анодной батареи в энергию колебаний высокой частоты. Не касаясь совершенно использования лампы в качестве генератора колебаний высокой частоты, мы все же принуждены были отметить эту особенность катодной лампы.
Собственные колебания, возникающие в приемнике, нарушают и искажают прием не только у их виновника, но и у его соседей. Вот почему регенеративные (с обратной связью) приемники требуют особой осторожности в обращении и ряда предохранительных мер. Возникающие в приемнике собственные колебания имеют определенную частоту, зависящую от элементов настройки колебательных контуров. Если бы частота этих колебаний вполне совпадала с частотой приходящих колебаний, то принимающий радиолюбитель получал бы в своем приемнике только усиление. Если собственные колебания несколько отличаются по частоте от колебаний приходящих, то, налагаясь на последние, они дают явления биений, при чем частота биений колеблется в пределах звуковой частоты и воспринимается ухом в виде целого ряда мешающих звуков: свиста, воя, чириканья и т. п. Но при наличии собственных колебаний, возникающих в антенном контуре, антенна приемной радиостанции излучает электро-магнитные волны, которые, распространяясь и пересекая соседние антенны, возбуждают в них колебания тока соответствующей частоты. Эти колебания вместе с принимаемыми колебаниями работающей передающей станции дают биенья, воспринимаемые соседями в виде тех же мешающих звуков: свиста, воя и т. д. Таким образом, мы видим, что "обратная связь" при умелом ее использовании может дать дополнительное значительное усиление без увеличения числа ламп и что она же при слишком сильной связи может принести вред не только экспериментирующему, но и его соседям.
В схемах рис. 1 и 2 мы для детектирования пользовались кристаллическим детектором. В качестве детектора может быть использована та же лампа, которая служит и для усиления. Если в схеме, изображенной на рис. 3, в которой лампа при помощи гридлика использована в качестве детектора, разорвать цепь анода и включить катушку обратной связи, то мы получим схему, в которой катодная лампа используется одновременно и для усиления и для детектирования. Колебания высокой частоты, получаемые в антенном контуре, при помощи лампы и гридликового приспособления CR, превращаются в колебания низкой частоты, воспринимаемые нашим ухом помощью телефона. Однако, в анодной цепи лампы, помимо колебаний низкой частоты, существуют и колебания высокой частоты, которые в схемах рис. 3 и 4 телефоном не пропускаются, так как обмотка телефона представляет слишком большое сопротивление для токов высокой частоты.
Эти токи высокой частоты замыкаются, проходя легко через собственную емкость телефона, составляемую, главным образом, телефонными шнурами или через специально с этой целью включенный параллельно телефону блокировочный конденсатор С2. Пропустив эти колебания через катушку обратной связи, мы тем самым усилим первоначальные колебания высокой частоты в антенном контуре, т.-е. получим все те явления, о которых мы говорили выше. Вместо двух катушек — катушки антенного контура и катушки обратной связи — можно взять одну катушку с 2 движками, или, при условии грубой настройки, катушку с переключателем, оба конца которой выведены. Если катушку связи включить не между анодом лампы и телефоном, как показано на рис. 4, а между батареей накала и анодной батареей, как показано на рис. 5, то, слив проводники аб и вг в один, и присоединив заземление к точке д вместо точки а, мы получим схему, изображенную на рис. 6.
В этой схеме в отличие от схемы рис. 2 связь между антенной катушкой и катушкой обратной связи не трансформаторная, а автотрансформаторная.
Вместо автотрансформаторной связи можно применить емкостную связь. Для этого часть катушки вд схемы рис. 7 заменяется конденсатором переменной емкости (С = 500 см.) и самая обратная связь включается в анодную цепь не последовательно, как показано на рис. 6, а параллельно ей. Получающаяся, таким образом, схема представлена на рис. 7; эта схема, известная под названием ультра-аудиона, дает прекрасные результаты в смысле большого усиления. Подробное описание ее дано в "РЛ" 12 с/г., стр.84.
Рассматривая электроды катодной лампы, не трудно заметить, что сетка и анод составляют обкладки конденсатора с небольшой емкостью. Используя эту емкость, можно составить такую схему, в которой обратная связь получалась бы без каких бы то ни было особых приспособлений. Из предыдущих схем мы уже уяснили себе, что для получения обратной связи необходимо часть энергии из анодной цепи вернуть в цепь сетки. С другой стороны, известно, что для колебаний высокой частоты емкость представляет очень небольшое сопротивление. Поэтому, используя емкость между электродами и отчасти между ламповыми гнездами (рис. 8), можно составить схему, изображенную на рис. 9, принадлежащую Хут-Кюну, которая на основании сказанного будет являться схемой с обратной связью.
Цепь анода настраивается при помощи вариометра (или обычного колебательного контура, состоящего из катушки самоиндукции и конденсатора) на принимаемую длину волны. Настройка эта не должна быть очень точной, так как в этом случае вся схема обращается в генерирующую, т.-е. схему, в которой создаются собственные колебания. Конденсатор С емкостью около 2000 см. облегчает прохождение токам высокой частоты в цепи анода.