"Радиофронт", №28-29, октябрь, 1930 год, стр. 618-620
При рассмотрении принципа действия регенератора мы уже установили, что при некоторой достаточно большой обратной связи в регенераторе возникают и устанавливаются собственные незатухающие колебания. Наступает это тогда, когда все потери в колебательном контуре регенератора компенсируются той энергией, которая поступает из анодной цепи в колебательный контур, то есть когда колебательный контур регенератора для малых амплитуд ведет себя как контур не обладающий затуханием.
Таким образом, всякий регенеративный приемник может играть роль лампового генератора. Однако в некоторых случаях для ламповых генераторов применяются схемы, несколько отличные от схемы регенераторов. Отличие между ними заключается в том, что в регенераторе обычно колебательный контур находится в цепи сетки. В ламповых же генераторах, которые служат специально для возбуждения колебаний, колебательный контур часто помещают в цепь анода (рис. 1). При таком включении ламповый генератор дает обычно несколько большую мощнооть, чем при включении колебательного контура в цепь сетки. Поэтому в тех случаях, когда желательно получить возможно большую мощность от лампового генератора, применяют именно эту приведенную нами схему.
Однако это различие в схемах регенератора и лампового генератора, нисколько не изменяет картины, происходящей в ламповом генераторе. Поэтому все то, что было нами сказано относительно установления колебаний, амплитуд этих колебаний, изменения средней величины анодного тока при возникновении колебаний в регенеративном приемнике, в полной мере относится и к ламповому генератору. Поэтому на рассмотрении явлений в ламповом генераторе мы не будем останавливаться и перейдем непосредственно к вопросу о применении ламповых генераторов в радиолюбительской практике.
Как мы уже указывали, для приема незатухающих колебаний в некоторых случаях применяют посторонний источник незатухающих колебаний, которые вместе с принимаемыми колебаниями дают биения звуковой частоты и делают сигналы слышимыми. Такой метод приема называется гетеродинным методом, а самый источник вспомогательных колебаний называется гетеродином. Вообще термин гетеродин применяется для обозначения всякого маломощного генератора незатухающих колебаний, играющего роль источника вспомогательных колебаний, и в целом ряде случаев радиолюбительской практики гетеродин находит себе применение. Правда, радиолюбителю не приходится пользоваться гетеродином для приема незатухающих колебаний, так как в большинстве случаев любитель принимает модулированные колебания, а для приема незатухающих колебаний пользуются автодинным методом. Однако в целом ряде случаев для различных измерений и испытаний ламповый гетеродин оказывается весьма полезным.
Ламповый гетеродин может быть собран по любой схеме регенеративного приемника или же по схеме рис. 1. При этом в большинстве случаев не требуется применять переменную обратную связь, а бывает достаточно выбрать обратную связь постоянную, но настолько сильную, что во всем диапазоне настройки, т. е. как при наименьшей, так и при наибольшей емкости конденсатора в контуре возникали бы незатухающие колебания. Для перекрытия всего радиовещательного диапазона волн приходится так же, как и в регенераторе, применять либо сменные, либо секционированные катушки. В первом случае катушки сразу делаются парными, с постоянной связью между ними, так что при переходе на другой диапазон требуется одну колодку с парой катушек заменять другой колодкой с другой парой катушек. В случае секционированных катушек в гетеродине обычно секционируется как катушка контура, так и катушка связи и переход с одного диапазона на другой осуществляется перестановкой сдвоенного ползунка. Только в этом отношении конструкция гетеродина отличается от конструкции обычного лампового регенератора. В остальном же обе эти конструкции совершенно аналогичны.
Одной из важнейших задач, которая может быть выполнена при помощи лампового гетеродина, является градуировка колебательных контуров, в частности приемников. Для выполнения этой задачи необходимо располагать градуированным ламповым гетеродином, т. е. гетеродином, в котором частота колебаний, получающихся при разных положениях конденсатора настройки и на разных катушках, точно известна. Такой градуированный ламповый гетеродин называется обычно ламповым волномером.
Градуировка колебательных контуров при помощи лампового волномера может производиться с помощью различных индикаторов в зависимооти от того, какого типа колебания создаются гетеродином. Если мы имеем обычный ламповый гетеродин, питаемый постоянными напряжениями, то этот гетеродин будет создавать синусоидальные или близкие к синусоидальным незатухающие колебания с постоянной амплитудой. Такие колебания, как известно, нельзя обнаружить при помощи телефона, так как они не вызывают звуков в телефоне. Обнаружить же эти колебания можно при помощи какого-либо другого индикатора, отзывающегося на незатухающие колебания, например, при помощи детектора с гальванометром или термоэлемента. Однако в большинстве случаев радиолюбитель не располагает такими приборами и наиболее чувствительным индикатором, которым может пользоваться радиолюбитель, является головной телефон. Поэтому целесообразно так изменить характер колебаний, создаваемых гетеродином, чтобы эти колебания могли быть обнаружены при помощи детектора и головного телефона. Как известно, для этого достаточно сделать переменной амплитуду незатухающих колебаний, так чтобы амплитуда этих колебаний изменялась с звуковой частотой. Такие колебания, амплитуда которых периодически изменяется, называются, как известно, модулированными колебаниями и, следовательно, для того, чтобы можно было детектор и головной телефон применять в качестве индикатора колебаний, создаваемых ламповым волномером, необходимо эти колебания как-то промодулировать.
Чтобы промодулировать незатухающие колебания, создаваемые ламповым волномером, можно применить различные способы. Простейший способ — это питание анода лампы волномера переменным током (конечно, можно при этом питать переменным током также и накал лампы). При питании лампы волномера переменным током амплитуды колебаний, создаваемых лампой, будут изменяться вследствие изменения напряжения на аноде лампы, следовательно мы получим в этом случае модулированные колебания, которые могут быть обнаружены при помощи детектора и телефона.
Другой способ модуляции — это воздействие на сетку лампы волномера при помощи обычного зуммера. Зуммер лучше всего включать на сетку лампы через обычный трансформатор низкой частоты. Напряжения, создаваемые зуммером на зажимах вторичной обмотки трансформатора, будут периодически изменять амплитуду колебаний. Мы получим снова модулированные колебания (так навываемые «тональные колебания»), которые после детектирования вызовут в телефоне тон, соответствующий тону зуммера.
Наконец, можно применять для модуляции колебаний, создаваемых ламповым гетеродином, гридлик, с соответственно подобранными величинами емкости и сопротивления. Если временная постоянная гридлика соответствует какой-либо из средних звуковых частот, то благодаря тому, что гридлик будет влиять на амплитуду колебаний, эта амплитуда будет периодически изменяться с частотой, определяемой временной постоянной гридлика. Мы получим опять-таки модулированные колебания, которые могут быть обнаружены при помощи детектора и телефона.
Применяя один из указанных способов, получим в ламповом волномере модулированные незатухающие колебания и, благодаря этому, сможем в качестве индикатора этих колебаний применять детектор и головной телефон. Сейчас мы рассмотрим подробно, как производится самая градуировка контура при помощи волномера, создающего модулированные колебания.
Основная задача, разрешаемая при помощи лампового волномера, — градуировка колебательных контуров — осуществляется следующим образом. Катушка лампового волномера индуктивно связывается с колебательным контуром, который должен быть проградуирован (рис. 2). К катушке этого контура присоединяется детектор с головным телефоном (в том случае, когда градуируется не отдельный колебательный контур, а целый приемник, детектор и телефон уже бывают присоединены к контуру). Изменяя настройку лампового волномера, мы добиваемся такого положения, которому соответствует наиболее громкий звук в телефоне, т. е. отыскиваем положение резонанса. Так как частота, соответствующая различным положениям конденсатора волномера, известна, то по резонансу мы определяем частоту, соответствующую той или иной настройке колебательного контура. Произведя эти измерения при разных катушках и разных положениях конденсатора градуируемого контура, мы получаем его градуировку.
При градуировке колебательных контуров описанным способом необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Если связь между волномером и градуированным контуром будет взята достаточно сильная, то колебательный контур будет оказывать обратное воздействие на волномер. Вследствие этого градуировка волномера будет нарушена и результаты градуировки получатся неверные. Чересчур сильная связь между волномером и градуируемым контуром скажется в том, что положение резонанса будет получаться различное, в зависимости от того, будем ли мы подходить к резонансу со стороны длинных или со стороны коротких волн. Например, если мы будем увеличивать емкость конденсатора, то максимальная слышимость будет соответствовать, допустим, 45-му делению, если же мы пойдем обратно и начнем уменьшать емкость конденсатора, то максимальная слышимость будет соответствовать, например, 40-му делению. Это явление и может служить тем признаком, который свидетельствует о чересчур сильной связи между волномером и градуируемым контуром. Если это явление обнаружено, то необходимо связь между контурами значительно ослабить. Только при этом условии мы сможем быть уверенными, что градуируемый контур не оказывает воздействия на волномер и что градуировка получается правильной.
Для градуировки обычных колебательных контуров, как мы уже указали, необходимо, чтобы волномер создавал модулированные колебания, если мы применяем в качестве индикатора детектор и телефон. Однако в тех случаях, когда градуируется колебательный контур с регенерацией, т. е. контур, в котором могут быть возбуждены собственные колебания, наличие модулированных колебаний в волномере не является необходимым. В этом случае можно поступать следующим образом. Довести обратную связь в градуируемом контуре до возникновения колебаний и затем отыскивать такое положение, при котором колебания в градуируемом контуре и колебания, создаваемые волномером, дают биения низкой звуковой частоты. В таком случае, очевидно, частоты колебаний отличаются одна от другой на низкую звуковую частоту, т. е. не более, чем на несколько сот колебаний, и приближенно мы можем считать, что при таком положении частоты в волномере и в регенеративном контуре равны.
Для более точной градуировки регенеративных контуров можно поступать еще и таким образом. Изменяя частоту колебаний в одном из контуров, мы обнаружим всегда следующее явление: сначала в телефоне, связанном через детектор с одним из контуров, появится высокий тон, который при изменении настройки будет понижаться. Если связь между контурами достаточно слабая, то он будет понижаться до сравнительно низкого тона, соответствующего нескольким десяткам или сотне колебаний в секунду. Затем тон исчезнет и на очень небольшом участке настройки вовсе не будет слышен. При дальнейшем изменении настройки снова появится низкий тон, который будет постепенно повышаться. С очень большой точностью можно считать, что частоты колебаний в обоих контурах совпадают в положении соответствующем как раз середине того небольшого участка, на котором тон биений вовсе исчезает (область так называемых «нулевых биений»). Таким образом при помощи лампового волномера, создающего немодулированные колебания, можно с достаточной точностью проградуировать регенеративный контур, в котором существуют собственные колебания.
Правда, если нас интересует настройка регенеративного контура в том положении, в котором ведется прием телефонных станций, т. е. в положении, не доведенном до генерации, то необходимо иметь в виду следующее. Обратная связь влияет в некоторых пределах на настройку контура, и поэтому частота колебаний, которые возникают при переходе через критическую величину обратной связи, не вполне совпадает с той частотой, на которую настроен регенератор, не доведенный до критической связи. Однако в том случае, когда колебания в регенераторе возникают плавно (без щелчка), т. е. когда при очень плавном увеличении обратной связи можно получить собственные колебания с малой амплитудой, возникновение колебаний связано с очень незначительным изменением частоты, и поэтому градуировку при помощи метода биений можно считать достаточно точной для практических целей.
Помимо градуировки колебательных контуров при помощи лампового волномера можно производить еще целый ряд измерений и испытаний. Наиболее важным из них нужно считать измерение логарифмического декремента затухания колебательных контуров, по величине которого, как мы знаем, можно судить об электрических качествах этих контуров. Однако для определения логарифмического декремента затухания телефон уже не является пригодным индикатором. В этом случае необходимо применять индикаторы, дающие количественные результаты, т. е. детектор (или термоэлемент) с гальванометром. Но все же при помощи детектора с телефоном можно грубо судить о качествах электрических контуров, во всяком случае сравнивать электрические качества различных контуров между собой.
Для того, чтобы судить об электрических качествах двух сравниваемых контуров, можно поступить следующим образом. Взявши достаточно слабую связь между испытуемым контуром и волномером, создающим модулированные колебания, нужно определить, во-первых, положение резонанса и, во-вторых, ту расстройку, при которой вовсе исчезает слышимость в телефоне. Затем, заменив первый из испытуемых контуров другим, нужно так подобрать связь между этим контуром и волномерам, чтобы при резонансе получить по возможности ту же слышимость, как и в первом контуре, и затем снова определить расстройку, необходимую для исчезновения слышимости. Очевидно, что чем меньше будет расстройка, которую надо ввести для исчезновения слышимости, тем меньше будет затухание контура и тем лучше его электрические качества. Указанным нами способом, конечно, невозможно сколько-нибудь точно определять логарифмический декремент затухания, но все же, если мы имеем два контура с существенно различным затуханием, то при помощи описанного нами метода это различие можно будет обнаружить и можно будет с уверенностью сказать, который из контуров обладает меньшими потерями, а который большими.
Демонстрация градуировки при помощи лампового волномера и при помощи метода биений. Качественное определение затухания колебательных контуров при помощи лампового волномера.
