Н. М. Изюмов
В любой области радиотехники важнейшей вспомогательной задачей является измерение длины волны различных колебательных контуров. Приходится с этой задачей сталкиваться и в любительской практике.
Чаще всего в подобных случаях обращаются к помощи обыкновенного волномера, который представляет собою градуированный колебательный контур, снабжаемый либо зуммером, либо указателем резонанса. Такой способ измерения длины волны очень прост и прибор очень дешев, но точность измерения при этом бывает невелика. Во-первых, резонанс приходится устанавливать по максимальной слышимости зуммера в телефоне, и этот максимум обычно бывает очень расплывчатым; во-вторых, если волномер возбуждается от зуммера, то измеряемый контур приходится связывать с указателем резонанса в виде телефона с детектором; или, наоборот, если указатель присоединен к контуру волномера, то в измеряемом контуре возбуждаются колебания с помощью зуммера или каким-либо иным путем. Но всякое добавочное включение несколько меняет волну измеряемого контура, отражаясь таким образом на точности измерения.
Необходимость в добавочных включениях отпадает, если в качестве волномера применяется гетеродин; его градуированный колебательный контур слабо связывается с измеряемым, и резонанс определяется по уменьшению колебательного тока в контуре гетеродина. При таком способе измерения резонанс обнаруживается гораздо резче, острее, чем в случае измерений при помощи зуммера.
Но и гетеродин в качестве волномера не лишен недостатков. Так, например, длина волны его зависит от режима лампы и, в первую очередь, от накала нити. Поэтому весьма важно при измерениях поддерживать точно такой же накал, какой был при первоначальной градуировке. Вторым недостатком является сравнительно высокая стоимость гетеродинного волномера. И в этой стоимости самую главную роль играет тот прибор, который применен в качестве указателя резонанса. Его цена обычно определяется десятками рублей.
Для любителя был бы интереснее волномер с более дешевым индикатором (указателем) резонанса. В качестве примера подобной системы можно предложить гетеродинные волномер с двухсеточной лампой, получивший название «волномера Нумана» и имеющий в качестве указателя резонанса лишь телефон1).
На рис. 1 приведена схема волномера Нумана. Эта схема в сущности представляет собою негадинный приемник. Замкнутый колебательный контур LC составляет основную часть волномера. В анодную цепь включен телефон, который может быть использован в качестве указателя резонанса.
Метод измерений заключается в следующем: подбирается такой режим лампы, при котором в контуре LC возникают собственные колебания; контур LC связывают слабо с измеряемым контуром и, производя настройку емкостью, слушают в телефон. В момент резонанса обоих контуров наибольшая доля колебательной энергии переходит из волномера в измеряемый контур. Вследствие этого уменьшается переменное напряжение, подаваемое на обе сетки, а вместе с чем — и отрицательное смещение основной сетки. Среднее значение анодного тока резко возрастает, и в телефоне слышен щелчок. Положению резонанса соответствует именно то деление конденсатора, при переходе через которое был обнаружен щелчок. Это деление можно установить точно, если вращать конденсатор несколько раз, переводя его через щелчок.
На рис. 2 изображен внешний вид подобного волномера. Собрав прибор, в первую очередь необходимо выбрать тот режим, при котором возникают устойчивые собственные колебания и которому должна соответствовать предстоящая градуировка. Накал приходится регулировать весьма точно, а потому нередко (как вообще в негадинных схемах) применяются два реостата. Один из реостатов должен иметь сравнительно большое сопротивление, а другой — малое. Если их соединить параллельно (рис. 3), то для точной регулировки будет служить реостат большого сопротивления; если же реостаты соединены последовательно (рис. 4), то для точной регулировки предназначается малоомный реостат. Способ соединения выбирается в зависимости от типа и величины сопротивления имеющихся под руками реостатов.
Для того чтобы обнаружить наличие собственных колебаний, можно прикасаться к зажиму катодной сетки пальцем и слушать происходящие при этом шорохи в телефоне. Для ламп МДС вполне достаточны напряжение накала в 2,5 вольта и анодная батарея в 5—10 вольт. Выбранные напряжения следует проверить по вольтметру и записать.
Выбрав питание, приступают к градуировке прибора. Для этого подбирается катушка на желательный диапазон волн и прибор подносится на расстояние 5—10 см к точному эталонному волномеру. Устанавливая конденсатор прибора Нумана на целые числа градусов, вращают емкость волномера-эталона, замечая ту его настройку, при которой в телефоне слышен щелчок. Записывая эти значения, получают градуировку, которую затем вычерчивают на миллиметровой бумаге2).
Выбор величины связи между приборами играет большую роль: при слишком слабой связи щелчок пропадает, при слишком сильной можно наблюдать два щелчка в разных положениях настройки. Связь нужно при измерениях выбирать такую, чтобы не наблюдался ни тот ни другой из этих двух крайних случаев.
Процесс измерения является, так сказать, обратным процессу градуировки: готовый волномер Нумана связывают с измеряемым контуром и, вращая конденсатор первого, отмечают волну, соответствующую точке щелчка.
В практике могут быть случаи, когда наблюдение щелчка оказывается ненужным. Так, капример, при градуировке регенеративного приемника телефон в приемнике остается в своих гнездах, телефонные же гнезда в волномере замыкаются накоротко. При сильной обратной связи в приемнике обнаруживают его резонанс с волномером по «нулевым» биениям.
Точно так же, если в любом приемнике слышна какая-то работа и желательно измерить длину волны, ей соответствующую, то резонанс с генерирующим волномером можно обнаружить или по щелчку или по «средней точке» свиста при медленном изменении настройки контура волномера.
Еще больший интерес для любителя представляет изготовление волномера Нумана, питаемого от переменного тока городской сети. При этом понадобится вместо батарей обычный звонковый понижающий трансформатор (например, типа «Гном»). В таком трансформаторе вторичная обмотка разделена на две части, выводы которых соответствуют напряжениям в 3 и 5 вольт. Первая часть дается на накал, вторая — на анод и катодную сетку. Схема такого волномера показана на рис. 5.
Понятно, что колебания высокой частоты будут возникать лишь за промежутки положительных напряжений на аноде, то есть окажутся «модулированы» частотою городского тока.
Связывая волномер с приемником, мы услышим в этом последнем колебания волномера прямо на детектор.
Таким образом питание волномера от переменного тока чрезвычайно упрощает его применение.
Ввиду того, что внутреннее сопротивление обмотки трансформатора по своей величине соизмеримо с сопротивлением нити лампы, можно для регулировки накала применить параллельное включение реостата накала (рис. 6). При этом полностью введенный реостат будет соответствовать наибольшему напряжению накала и наоборот.
В нашей практике опыт с волномерами на двухсеточных лампах очень невелик, однако, их дешевизна и удобство в обращении заставляют обратить на них внимание.
1) Конструкция волномера Нумана будет описана в следующем номере «Р. В.».
2) Другой, более простой способ градуировки водномера Нумана будет дан при описании конструкции.