П. Н. Куксенко
Здесь интересно отметить, что избирательность приемника, или, как часто говорят иначе — его острота настройки тем лучше, чем меньше сопротивление приемного настраиваемого контура и его емкость и чем больше самоиндукция его катушки. Таким образом то же самое требование, которое выдвигалось нами для повышения чувствительности приема, оказывается полезным и в отношении настройки. Поэтому это требование и является основным при конструировании лампового приемника. В отношении избирательности это требование распространяется и на приемник с кристаллическим детектором, но так как кристаллический детектор вносит значительное сопротивление в антенный контур (или, как говорят в радиотехнике, вносит большое затухание), то там это требование не является столь же важным, как в ламповом приемнике. Иногда, особенно при сопротивлениях детектора, задающих наибольшее сопротивление приемнику, и при малых сопротивлениях антенны, бывает полезно для удобства настройки детекторной связи параллельно катушке приемника, связанного тем или иным способом с детекторной цепью, включить конденсатор; этот конденсатор позволяет уменьшать самоиндукцию катушки, каковая, как это уже известно читателю по моей статье "о теории приемника с кристаллическим детектором", определяет собою общее сопротивление приемника и тем самым облегчает настройку. При этом влияние увеличения емкости и уменьшения самоиндукции антенного контура на понижение чувствительности приемника по сравнении с затуханием, вносимым детектором, каковое и определяет почти полностью как избирательность, так и чувствительность приема, ничтожно мало и практически вряд ли может быть обнаружено.
Катодная лампа в качестве детектора почти не вносит затухания в контур, ее сопротивление чрезмерно велико и в некоторых случаях приема достигает бесконечности, поэтому увеличение до максимума соотношения самоиндукции к емкости контура может дать разительные результаты как в отношении чувствительности, так и в отношении избирательности. Радиолюбителю, одолевшему все прочие трудности, связанные с постройкой лампового приемника, несомненно стоит попытаться поработать и в этом направлении, хотя может быть это и будет являться уже тонкостью.
Механическое устройство катушек и конденсаторов для лампового приемника, а также их геометрические размеры, могут ничем не отличаться от устройства таковых для кристаллического приемника. Расчет катушки самоиндукции при определенной емкости антенны и настраивающего конденсатора ведется здесь так же, как и для приемника с кристаллическим детектором, поэтому на этом мы останавливаться не будем. Что же касается выбора переменного конденсатора, то в этом вопросе следует руководствоваться следующим соображением: так как удлинение волны, получаемое при пользовании переменным конденсатором, зависит от отношения его максимальной емкости к минимальной, а для чувствительности и избирательности приема как уже было отмечено выше, требуется применение, вообще, возможно меньших емкостей, то весьма рационально в ламповых приемниках пользоваться конденсатором с возможно меньшей начальной емкостью, тогда и максимальная емкость будет невелика.
В заключение считаем необходимым привести те методы, которыми можно обнаружить возникновение собственных колебаний; конечно, эти методы пригодны не только для ультра-аудиона, но и для всякого приемника с обратной связью.
Обнаружение возникновения колебаний с помощью миллиамперметра в цепи анода.
Если включить в цепь анода миллиамперметр, то если накал лампы нормален и ей дается нормальное анодное напряжение, миллиамперметр покажет анодный ток, равный для русских ламп 1—3 миллиампера. Если теперь начать увеличивать обратную связь в регенеративном приемнике — приближением катушек, а в ультра-аудионе — сменой катушки, поворачиванием конденсатора и увеличением накала, то в тот момент, когда возникнут собственные колебания, миллиамперметр покажет резкое уменьшение анодного тока (примерно, до ½ миллиампера). Это об'ясняется тем, что напряжение на сетку, благодаря наложению переменного напряжения обратной связи — уменьшается.
Обнаружение возникновения собственных колебаний с помощью телефона.
Определение возникновения собственных колебаний с помощью соседнего приемника.
Надо сговориться с приемной станцией, находящейся на расстоянии 100—200 метров и работающей на открытую антенну. Увеличивая и уменьшая обратную связь, и вместе с тем наблюдая на приемной станции за искажениями, можно довольно точно составить себе таблицу условий возникновения собственных колебаний и стараться в дальнейшем во время приема, чтобы такие условия не наступали.
Автоматическое выключение приемника при возникновении собственных колебаний.
Вторая задача, стоящая перед радиолюбителем, желающим своими средствами построить ламповый приемник, заключается в наилучшем использовании лампы в качестве детектора. Как уже известно читателю настоящего журнала из предыдущих статей, для того, чтобы принятые от сигнала токи высокой частоты можно было обнаружить в телефоне в виде звука, необходимо эти токи выпрямить, т-е. преобразить их в токи преимущественно одного направления. Этот процесс называется в радиоприеме детектированием. Легко понятно, что такое преобразование может быть произведено прибором с несимметричным сопротивлением, т.-е. таким прибором, у которого для принятых токов сопротивление в одну сторону значительно больше, чем в другую. Выпрямительные свойства любого детектора определяются так называемой характеристикой, т.-е. такой кривой, которая дает зависимость выпрямленного тока от приложенного к детектору напряжения, при чем подобные характеристики могут быть сняты как для постоянных прикладываемых к детектору напряжений, так и для переменных. Последняя характеристика даст представление о зависимостях, имеющих место при действительных условиях приема. В одной из последующих статей будут даны методы для снятия подобных характеристик.
В большинстве случаев между первыми и вторыми кривыми нет большого различия, а потому мы не сделаем больших ошибок, если будем исходить из первых кривых, снятие которых гораздо легче, чем вторых. Характеристика любого детекторного устройства обычно бывает кривой линией, подобной изображенной на рис. 3, (кривая 1). Из этой кривой мы видим, что крутизна этой характеристики1) зависит от амплитуды прикладываемого напряжения, а следовательно и сопротивление данного детектора, в данном случае галена, зависит также от амплитуды этого напряжения. Детектор с подобной характеристикой имеет тот недостаток, что чувствительность его зависит от силы принимаемых сигналов; чем сигналы слабее, тем он менее чувствителен. Идеальная характеристика имела бы вид, изображенный на том же рис. 3 (линия 2.). Эта характеристика — прямая линия с резким перегибом при нулевом напряжении. Детектор с такой характеристикой был бы одинаково чувствителен к сигналам равной силы. Но, к сожалению, в природе еще не имеется подобных подобных выпрямительных устройств (ни кристаллов, ни ламп), тем не менее, современная техника радиоприема вышла с честью и из этого затруднения: то, чего не удалось добиться от самого детекторного прибора, оказалось возможным получить, применяя специальные схемы. Подобной схемой является схема лампового приема с обратной связью в колебательном состоянии. Схема с обратной связью и использована в так называемых регенеративных приемниках (В русской номенклатуре регенеративный приемник было бы правильнее назвать приемником с обратной связью или с обратным действием). Чувствительность регенеративного приемника, сама по себе более значительная, чем чувствительность какого-либо иного приемника, не зависит от силы принимаемых сигналов. Это обстоятельство для радиоприема чрезвычайно важно. Кроме того, регенеративный приемник дает возможность значительно поднять и избирательность приема, что не менее важно.
Так как регенеративный приемник, представляющий чрезвычайную заманчивость для радиолюбителя, особенно в местностях, далеко удаленных от радиотелефонных "радиовещательных" станций, т,-е. на окраинах Союза ССР, является видоизменением, схематически весьма незначительным, обычного лампового приемника, то первейшая задача каждого активного любителя всесторонне изучить ламповый приемник. Особенность лампового приемника по сравнению с кристаллическим приемником та, что характеристика лампы имеет несколько иной вид, чем кристаллического детектора. На изучение этой характеристики, дающей представление о работе лампы в приемнике, как детектирующего прибора, мы и сосредоточим в дальнейшем все наше внимание.
На рис. 4 изображена характеристика наиболее распространенной у нас лампы Треста Слабых Токов тип "Р5". По оси абсцисс здесь нанесены значения напряжений на сетке Eg в вольтах, при чем влево от нуля отложены отрицательные значения, вправо — положительные; по оси ординат — ток в цепи анода Ja в миллиамперах (в тысячных долях ампера), а также ток в цепи сетки Jg и соответственно этому нанесены две кривые, дающие зависимость Ja от Eg и Jg от Eg. Характеристика снята при напряжении анода 80 вольт и токе накала 0,65 ампер; при меньших напряжениях на аноде характеристика сдвинется вправо и займет положение, как это показано на рис. 4. для Va = 60 вольт и Va = 4 вольта,
Кривая зависимости Ja от Eg может быть разделена на 4 отличные друг от друга участка: участок AB называется участком нижнего перегиба характеристики, BC — прямолинейный участок, CD — участок верхнего перегиба и участок вправо от точки D — область насыщения. Характеристики других ламп могут отличаться от приведенной или: 1) масштабом, 2) наклоном прямолинейного участка относительно оси абсцисс, 3) размерами участков перегиба AB и CD и 4) различным положением точки A при данном напряжении анода.
На основании наших общих представлений о детектировании мы вправе ожидать детекторного действия от лампы в тех участках ее характеристики, где наблюдается несимметричность изменений тока в цепи анода при изменении напряжения на сетке, т.-е. в тех участках, где при увеличении и уменьшении напряжения на сетке на одну и ту же величину получаются неодинаковые изменения тока в цепи анода. Такими участками являются участок нижнего перегиба AB и участок верхнего перегиба CD. Участком верхнего перегиба в радиоприеме обычно не пользуются. Это об'ясняется тем, что работа на участке верхнего перегиба характеристики сопровождается при обычных для приема напряжениях на аноде значительными токами в цепи сетки. Ток в цепи сетки, к которой непосредственно присоединен приемный колебательный контур, нежелателен по двум причинам:
Существование этого тока указывает на проводимость в цепи сетки, тогда как при отрицательных напряжениях на сетке проводимость для переменных токов чрезвычайно мала и обуславливается только весьма малой емкостью между сеткой и нитью, а для постоянных токов равна бесконечности. Наличие проводимости цепи сетки, обуславливаемое сравнительно небольшим сопротивлением ее, сопровождается увеличением затухания приемных контуров.
Циркуляция в цепи сетки токов от сигнала сопровождается обычно бесполезными потерями в сопротивлении приборов, включенных в эту цепь. Общая же чувствительность детектора определяется соотношением между энергией, подводимой к нему, и получаемой энергией выпрямленного тока. Идеальным по чувствительности детектором будет тот, который не потребляет энергии, а следовательно, тот, который обладает очень значительным или, лучше, бесконечным сопротивлением и реагирует на напряжение. Между прочим, по той же причине почти совершенно невозможно использование характеристики Va = 4 в. даже и в нижнем перегибе. Ток сетки при этом напряжении анода чрезвычайно высок по сравнению с током анода, и чувствительность прибора весьма мала.
Участок нижнего перегиба характеристики всеми отмеченными недочетами не обладает, а потому использование лампы в качество детектора на этом участке дает большие преимущества по сравнению с другими используемыми практикой типами детекторов и эти преимущества следующие:
Этот метод детектирования, называемый "детектированием с использованием кривизны анодной характеристики" (кривая Ja, Eg) в практике находит широкое распространение в виду его простоты и надежности. На рис. 5 (стр. 116) графически изображена картина детекторного действия лампы в нижнем перегибе ее характеристики. На рисунке нанесены все необходимые пояснительные надписи, поэтому дальнейших пояснений здесь он не требует. Само собой очевидно, что детекторное действие лампы в количественном отношении зависит от величины напряжения на сетке и при каком-то определенном отрицательном напряжении на сетке получится наибольший детекторный эффект.
На рис. 6 в самой верхней части изображен примерный ход статической характеристики приемной лампы, а ниже сплошная кривая 1 изображает усиление, которое можно получить от лампы в различных точках ее характеристики; на кривой 2 — детекторный эффект для той же характеристики. Обе кривые предполагают отсутствие тока сетки, при учете последнего кривые примут вид, изображенный пунктирной линией. Из приведенных кривых видно: 1) что детектирование получается наилучшим именно в участках перегиба кривой и имеет максимум при вполне определенном напряжении на сетке; 2) что при этом способе выпрямления трудно совместить одновременно и хорошее детектирование и усиление в одной лампе.
На рис. 7 в развитие отмеченного положения дана кривая (снятая опытным путем), показывающая зависимость возрастания тока в цепи анода при сигнале от постоянного напряжения, прикладываемого к сетке. А на рис. 8 — зависимость приращения тока в аноде при различных напряжениях, воздействующих от сигнала на сетку детекторной лампы.
Все приведенные кривые выясняют полностью картину этого способа детектирования сигналов; остается разрешить чисто практический вопрос: каким путем подобрать на сетке отрицательное напряжение, дающее при приеме наибольший эффект в смысле детектирования сигналов? Существует несколько способов.
1) Крутизна характеристики в каждой точке определяется углом наклона касательной к кривой в данной точке — к горизонтали. Например, крутизна в точке В (рис. 3) определяется углом φ.