Новое в радиовещательных приемниках

Условия согласования по мощности и шумам, как правило, не совпадают, в связи с чем целесообразно выбирать компромиссное решение. Совпадения этих условий можно добиться в схеме УВЧ с заземленной промежуточной точкой, выбирая ее так, чтобы входное сопротивление лампы Rвx было равно соответствующей ей оптимальной величине приведенного сопротивления антенны Ra. Действительно, условие согласования по мощности требует, чтобы Ra, вносимое в контур антенной, было равно RВх каскада УВЧ. В то же время условие согласования по шумам требует, чтобы Ra было равно 800 Ом (для лампы ЕСС85). Выбрав промежуточную точку так, чтобы Rвх=800 Ом, можно одновременно удовлетворить обоим условиям.

Входные цепи с фиксированной настройкой на среднюю частоту принимаемого диапазона позволяют значительно упростить систему настройки и сопряжения контуров УКВ блока. Однако для получения требуемой ширины полосы пропускания действующая добротность контура должна быть невысокой, что приводит к ухудшению избирательности по зеркальному каналу.

Двухконтурный полосовой фильтр на входе дает более высокую избирательность по зеркальному каналу, чем одиночный контур с фиксированной настройкой, но зато имеет меньший коэффициент передачи. В то же время полосовой фильтр способствует уменьшению паразитного излучения колебаний гетеродина. Связь между его контурами выбирается такой, чтобы получить требуемую полосу пропускания при неравномерности коэффициента передачи по диапазону не больше 3 дБ. Емкости контурных конденсаторов должны быть достаточно большими, чтобы форма резонансной кривой была устойчива.

В схеме на рис. 1 середина антенной катушки заземлена для подавления помех промежуточной частоты (от коротковолновых станций). Для тока промежуточной частоты индуктивное сопротивление половин катушки очень мало и практически представляет собой короткое замыкание. Дополнительное подавление помех промежуточной частоты дает последовательный резонансный контур, состоящий из анодной катушки УВЧ и конденсатора емкостью 1 800 пФ.

3. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Необходимость в усилителе высокой частоты в УКВ тракте вызывается рядом обстоятельств. Введение УВЧ в диапазонах длинных, средних и коротких волн для повышения реальной чувствительности приемника не всегда оправдано, так как уровень атмосферных и индустриальных помех в этих диапазонах соизмерим с теми слабыми сигналами, которые стремятся усилить. В итоге в большинстве случаев оказывается невозможным практически реализовать полученную высокую чувствительность.

В диапазоне УКВ уровень внешних помех весьма незначителен, благодаря чему имеет смысл добиваться очень высокой реальной чувствительности приемника. Реальная чувствительность приемника определяется минимальным напряжением сигнала на входе, который необходим для получения на выходе определенной колебательной мощности при заданном отношении сигнал/шум (обычно 20 дБ). Поэтому следует, во-первых, получить максимальное усиление принимаемого сигнала, а во-вторых, добиться минимального уровня внутренних шумов приемника.

Внутренние шумы приемника складываются (энергетически) из флуктуационных шумов ламп, контуров, антенны и других элементов схемы. Для повышения отношения сигнал/шум выгодно принимаемый сигнал подавать не непосредственно на преобразовательный каскад (самый значительный источник внутренних шумов), а предварительно усилить в каскаде с меньшими шумами. При достаточном усилении в первом каскаде собственные шумы его и шумы входных цепей и определяют в основном отношение сигнал/шум на выходе приемника. Каскад усиления высокой частоты тракта УКВ, выполняемый, как правило, на триоде, с усилением в 10-15 раз служит для разрешения этой задачи.

Введение УВЧ в УКВ тракт обусловлено также необходимостью уменьшить паразитное излучение гетеродина. Наконец, УВЧ выполняет еще свою обычную функцию повышения избирательности по зеркальному каналу, дает возможность уменьшить усиление по промежуточной частоте и, следовательно, повысить устойчивость работы приемника, а также подавляет помехи по промежуточной частоте.

 Каскад УВЧ наиболее целесообразно выполнять на триоде. Преимущества триодов по сравнению с многосеточными лампами на УКВ диапазоне состоят в том, что они имеют сравнительно небольшой уровень собственных шумов и большое входное сопротивление. Входное сопротивление лампы шунтирует сеточный контур и приводит к ухудшению избирательности по зеркальному каналу и снижению коэффициента передачи входной цепи приемника. Последнее обстоятельство особенно важно вследствие того, что оно вызывает уменьшение отношения сигнал/шук, так как шумы лампы значительно больше шумов пассивных элементов входной цепи. С основным недостатком триодного УВЧ - большой проходной емкостью лампы Са.с. и вызываемой этим неустойчивостью работы каскада - в ряде случаев возможно успешно бороться посредством нейтрализации.

 Наиболее распространенные схемы УВЧ на триоде - с заземленной (по высокой частоте) сеткой и с заземленной промежуточной точкой (рис. 2 и 3). В схеме с заземленным катодом (рис. 4) практически трудно надежно нейтрализовать большую проходную емкость Са.с. которая вызывает, помимо неустойчивости усилителя, увеличение излучения гетеродина. Несмотря на то, что эта схема имеет большое входное сопротивление и позволяет получить больший коэффициент усиления, она применяется редко.

В схеме с заземленной сеткой (рис. 2) паразитная обратная связь имеет место через емкость Са.к., которая значительно меньше емкости Са.с. Эта схема работает устойчиво и без конденсатора нейтрализации. Однако она имеет значительный недостаток - малое входное сопротивление вследствие протекания через сеточный контур переменной составляющей анодного тока.

Компромиссным решением служит схема с заземленной промежуточной точкой (рис. 3). В зависимости от выбора точки заземления переменная составляющая анодного тока обтекает здесь ту или иную часть сеточного контура. Чем ближе точка заземления к катоду, тем больше входное сопротивление каскада, но тем больше влияние проходной емкости (Са.с.), и наоборот.

В соответствии с этим на практике точку заземления выбирают весьма различным образом. В частности, можно выбрать ее так, чтобы получить согласование входного сопротивления усилителя с приведенным к сеточной цепи оптимальным сопротивлением антенны. В то же время точку заземления следует выбирать так, чтобы при небольшой неточности нейтрализующей емкости схема еще работала достаточно стабильно. В случае, когда промежуточная точка достаточно близка к сетке, от нейтрализации можно вообще отказаться.

Выигрыш в усилении в схеме с заземленной сеткой несколько уменьшается из-за того, что нейтрализующий конденсатор увеличивает общую емкость анодного контура и тем самым снижает его резонансное сопротивление.

Промежуточную точку можно заземлить через емкостный делитель напряжения (см. рис. 12). В этом случае гармоники напряжения гетеродина подавляются лучше, чем при заземлении промежуточной точки самой контурной катушки, а также технологически облегчается подбор промежуточной точки в процессе регулировки. Для остаточного тока гармоник гетеродина; который просачивается из анодной цепи УВЧ через емкость Са.с. во входной коитур, конденсатор 15 пФ представляет собой малое сопротивление (порядка 50 Ом для второй гармоники). В случае заземления промежуточной точки на катушке, при котором экономится один конденсатор, подавления гармоник не происходит, так как сопротивление индуктивности с увеличением частоты повышается.

Коэффициент усиления УВЧ и избирательность по зеркальному каналу зависят от шунтирующего действия иа анодный контур внутреннего сопротивления лампы УВЧ и входной цепи гетеродинного преобразователя. Иногда для повышения устойчивости работы УВЧ желательно уменьшить его усиление, что достигается уменьшением сбязи контура с лампой (см. рис. 1).

Что касается шунтирующего действия входной цепи гетеродинного преобразователя, то чем больше связь между УВЧ и преобразователем, тем больше затухание, вносимое им в анодный контур. Однако при слишком слабой связи, когда усиление УВЧ сравнительно велико, общая чувствительность приемника падает из-за недостаточного коэффициента передачи напряжения с УВЧ на вход преобразователя. Максимальная чувствительность получается при оптимальной связи, когда вносимое в анодный коитур затухание со стороны гетеродинного преобразователя равно затуханию, вносимому лампой УВЧ. Связь преобразователя с УВЧ устанавливают отводом от анодного контура УВЧ или конденсатором связи (например С7 на рис. 7).

 Помимо активной составляющей, вход преобразователя вносит в контур УВЧ и реактивную (емкостную) составляющую, увеличивающую общую емкость контура и снижающую тем самым его резонансное сопротивление и усиление каскада. Иногда влияние входа становится настолько сильным, что связь между преобразователем и УВЧ приходится устанавливать не оптимальной, а исходя из возможного уменьшения вносимой емкости.

Достоинства схем с заземленным катодом (высокое входное сопротивление) и с заземленной сеткой (устойчивость и малое прохождение колебаний гетеродина иа вход приемника) совмещает в себе каскодный усилитель высокой частоты. В каскодиой схеме (рис. 5) первый триод включен по схеме с заземленным катодом. Нагрузкой для него служит входное сопротивление последующего каскада, выполненного по схеме с заземленной сеткой.

На рис. 6 приведена каскодная схема высокой частоты. Входное сопротивление каскада с заземленной сеткой при использовании одного из триодов лампы 6Н14П составляет 150 Ом. Благодаря этому анодный коитур L3C1 сильно шунтируется, коэффициент усиления первого каскада близок к единице, и поэтому необходимость в его нейтрализации отпадает. Коэффициент усиления каскада с заземленной сеткой, нагрузкой которого служит контур с большим резонансным сопротивлением, составляет около 35-40. Большой коэффициент передачи входной цепи и применение специальной малошумящей лампы 6Н14П в значительной мере увеличивают отношение сигнал/шум.

4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ

Применение многосеточных ламп в качестве преобразователей частоты на УКВ диапазоне оказалось нецелесообразным, так как многосеточные лампы обладают весьма большими шумами, что приводит к уменьшению реальной чувствительности приемника, а также и потому, что их крутизна преобразования мала и в этом диапазоне частот еще более снижается из-за взаимодействия сигнальной и гетеродинной сеток через пространственный заряд.

В большинстве случаев преобразователи частоты на УКВ диапазоне выполняются на триодах. Уровень шумдв преобразователя на многосеточной лампе в десятки, а на пентоде - в несколько раз больше уровня шумов триодного преобразователя. Максимальная крутизна преобразования многосеточных ламп составляет 0,3-0,5 мА/В, пентодов 2 мА/В, а триодов 1,5 мА/В. При этом для триодного преобразователя требуемое напряжение гетеродина (2-3 В) значительно меньше, чем для многосеточного преобразователя, что облегчает борьбу с паразитным излучением. Входное сопротивление многосеточных н пентодных преобразователей в диапазоне УКВ вследствие влияния индуктивности катодного вывода и времени пролета электронов заметно меньше, чем у триодных, что при прочих равных условиях вызывает ухудшение чувствительности и избирательности по зеркальному каналу. Наконец, преимущество триода в качестве преобразователя определяется еще наличием двойных триодов и связанных с этим простотой и дешевизной конструкции.

Поэтому в УКВ блоках совершенно не используют многосеточные лампы в качестве двухсеточных преобразователей. Не следует думать, что в диапазонах ДВ, СВ и KB крутизна преобразования у них значительно больше, чем в диапазоне УКВ (эта разница довольно мала). В диапазонах ДВ, СВ и KB использование многосеточных преобразователей возможно потому, что при низкой промежуточной частоте (465 кГц) резонансное сопротивление контура может быть много больше, чем при частоте 8,4 МГц, и соответственно усиление преобразователя в 10-20 раз больше.

В диапазоне УКВ, чтобы получить достаточное усиление, необходимо выбирать лампы с большей крутизной преобразования. Усиление и избирательность по УКВ тракту можно повысить, если выбрать промежуточную частоту 6,75 МГц, как это делают некоторые иностранные фирмы (большинство из них предпочитает 10,7 МГц). При этом усиление на каждый каскад возрастает в 1,4 раза, а избирательность по соседнему каналу улучшается в 1,5 раза по сравнению с приемниками с промежуточной частотой 10,7 Мгц. Ширина полосы пропускания уменьшается незначительно, а дополнительные нелинейные искажения пренебрежимо малы по сравнению с искажениями в низкочастотном тракте. Связанное с этим ухудшение избирательности по зеркальному каналу компенсируется применением настраиваемого входного контура и каскада УВЧ с заземленным катодом при условии тщательной его нейтрализации. Настраиваемый входной контур одновременно способствует уменьшению излучения напряжения основной частоты гетеродина.

Иногда пентоды применяют в той же схеме односеточного гетеродинного преобразователя (рис. 6). Преимущества пентода по сравнению с триодом заключаются в очень малой проходной емкости и большом внутреннем сопротивлении. Первое обстоятельство позволяет строить пентодный преобразователь частоты без моста перекомпенсации по промежуточной частоте, а второе - позволяет благодаря небольшому шунтирующему действию на контур промежуточной частоты получить большое усиление и более высокую избирательность по соседнему каналу.

Рис. 7. Схема УКВ блока с емкостной настройкой.

Наиболее подходящий отечественный двойной триод для УКВ блока - лампа 6НЗП, хотя с несколько худшими результатами могут быть использованы и другие лампы (6Н1П, 6Н2П).

 Рис. 8. К схеме УКВ блока с емкостной настройкой.

а - балансно-мостовая схема гетеродинного преобразователя частоты; б - исстмая схема перекомпенсации по промежуточной частоте.

Подключение контуров гетеродина и усилителя высокой частоты к одному и тому же электроду лампы гетеродинного преобразователя может вызвать ряд нежелательных явлений. К их числу относятся взаимное влияние настройки одного контура на настройку другого и вследствие этого невозможность получения высокого качества сопряжения настроек, попадание напряжения гетеродина на контур УВЧ и дальнейшее его "просачивание" в антенну, попадание напряжения сигнала на гетеродинный контур и связанные с этим потеря мощности сигнала и ухудшение реальной чувствительности приемника. Всего этого удается избежать путем построения гетеродинного преобразователя частоты по балансно-мостовой схеме.

Для схемы, приведенной на рис, 7, двойной балансный мост (рис. 8, а) состоит из обеих половин катушки обратной связи гетеродина L2, входной емкости лампы Сс.к. и подстроечного конденсатора Се, который служит для индивидуальной балансировки моста в каждом отдельном блоке, необходимой вследствие разбросов величин элементов схемы. Сопротивление утечки сетки много больше емкостного сопротивления конденсатора С6 и на баланс моста не влияет.

В случае равенства индуктивностей половин катушки баланс моста получится при Cc.x=Cs. Обмотку обратной связи наматывают сдвоенным проводом для равенства индуктивностей ее половин и предельного уменьшения индуктивности рассеяния между ними. Последнее обстоятельство очень важно, так как способствует уменьшению вносимых в анодный контур УВЧ емкостей и активной составляющей входного сопротивления гетеродинного преобразователя.

В случае равновесия моста напряжение гетеродина на анодном контуре отсутствует, а на гетеродинной катушке отсутствует напряжение сигнала. В то же время к участку сетка - катод лампы преобразователя частоты одновременно приложены напряжения сигнала и гетеродина, благодаря чему возможно преобразование частоты.

Во всем диапазоне частот идеального баланса добиться не удается даже с подстроечным конденсатором. В связи с этим наблюдается "просачивание" напряжения гетеродина на анод лампы УВЧ и некоторое уменьшение чувствительности из-за расстройки анодного контура и потерь мощности сигнала в гетеродинной катушке.

Напряжение гетеродина нельзя снижать сколь угодно много ради подавления паразитного излучения. Оно должно быть определенным для получения максимальной крутизны преобразования. Снизить гетеродинное напряжение на аноде лампы можно путем уменьшения ее связи с контуром. Благодаря емкостному делителю напряжения С9-С8 (рис. 7) напряжение гетеродина на аноде лампы преобразователя меньше напряжения на отводе контура. Такого рода уменьшение гетеродинного напряжения на аноде лампы преобразователя особенно важно в случае применения двойного триода, когда из-за паразитных емкостей между электродами обеих триодных систем возможно проникание напряжения гетеродина на вход блока УКВ.

Конденсатор C5, входящий в общую емкость как контура гетеродина, так и первого контура фильтра промежуточной частоты, отфильтровывает также гармоники гетеродинного напряжения и предотвращает самовозбуждение преобразователя на сверхвысоких частотах. Для этого желательно припаивать его непосредственно к ламповой панельке с возможно более короткими выводами. Самовозбуждение преобразователя на сверхвысоких частотах может иметь место при отсутствии конденсатора С8 вследствие образования высокоомного колебательного контура в анодной цепи из паразитных элементов (индуктивности монтажных проводов, выходной емкости лампы и т. п.), если этот контур оказывается настроенным на частоту одной из гармоник.

Развязка цепей гетеродина и сигнала, с одной стороны, и промежуточной частоты - с другой, легко получается благодаря большой разности частот и катушке первичного контура фильтра промежуточной частоты, выполняющей функцию дросселя в схеме параллельного питания лампы гетеродинного преобразователя.

Коэффициент усиления преобразователя снижается из-за недостаточно большого внутреннего сопротивления лампы (у триода - 20 кОм), шунтирующего первый контур фильтра промежуточной частоты. Внутреннее сопротивление триода еще больше снижается вследствие отрицательной обратной связи по напряжению промежуточной частоты, действующей через проходную емкость триода Са.с.

В каскаде УВЧ УКВ блока проходная емкость вредна из-за положительной обратной связи, в то время как в гетеродинном преобразователе она дает по промежуточной частоте отрицательную обратную связь. Объясняется это так. Анодное напряжение находится в противофазе с напряжением на сетке. В гетеродинном преобразователе (рис. 7) сопротивление катушек L2 и L4 на промежуточной частоте пренебрежимо мало по сравнению с емкостным сопротивлением последовательно включенных конденсаторов С7 и С5 и подстроечного конденсатора С6. В свою очередь сопротивление утечки (470 кОм) много больше сопротивления подстроечного конденсатора С6 (несколько пикофарад) на промежуточной частоте. В результате анодное напряжение оказывается приложенным к емкостному делителю (одно плечо Са.с., другое - С7, С5, С6 и Сс.к.), который не дает сдвига фаз напряжения, и на сетку преобразователя поступает напряжение отрицательной обратной связи.

В соответствии с этим на практике точку заземления выбирают весьма различным образом. В частности, можно выбрать ее так, чтобы получить согласование входного сопротивления усилителя с приведенным к сеточной цепи оптимальным сопротивлением антенны. В то же время точку заземления следует выбирать так, чтобы при небольшой неточности нейтрализующей емкости схема еще работала достаточно стабильно. В случае, когда промежуточная точка достаточно близка к сетке, от нейтрализации можно вообще отказаться.

Выигрыш в усилении в схеме с заземленной сеткой несколько уменьшается из-за того, что нейтрализующий конденсатор увеличивает общую емкость анодного контура и тем самым снижает его резонансное сопротивление.

Промежуточную точку можно заземлить через емкостный делитель напряжения (см. рис. 12). В этом случае гармоники напряжения гетеродина подавляются лучше, чем при заземлении промежуточной точки самой контурной катушки, а также технологически облегчается подбор промежуточной точки в процессе регулировки. Для остаточного тока гармоник гетеродина; который просачивается из анодной цепи УВЧ через емкость Са.с во входной контур, конденсатор 15 пФ представляет собой малое сопротивление (порядка 50 Ом для второй гармоники). В случае заземления промежуточной точки на катушке, при котором экономится один конденсатор, подавления гармоник не происходит, так как сопротивление индуктивности с увеличением частоты повышается.

 Рис. 12. Схема УКВ блока радиолы "Симфония"

Коэффициент усиления УВЧ и избирательность по зеркальному каналу зависят от шунтирующего действия на анодный контур внутреннего сопротивления лампы УВЧ и входной цепи гетеродинного преобразователя. Иногда для повышения устойчивости работы УВЧ желательно уменьшить его усиление, что достигается уменьшением связи контура с лампой (см. рис. 1).

 Что касается шунтирующего действия входной цепи гетеродинного преобразователя, то чем больше связь между УВЧ и преобразователем, тем больше затухание, вносимое им в анодный контур. Однако при слишком слабой связи, когда усиление УВЧ сравнительно велико, общая чувствительность приемника падает из-за недостаточного коэффициента передачи напряжения с УВЧ на вход преобразователя. Максимальная чувствительность получается при оптимальной связи, когда вносимое в анодный контур затухание со стороны гетеродинного преобразователя равно затуханию, вносимому лампой УВЧ. Связь преобразователя с УВЧ устанавливают отводом от анодного контура УВЧ или конденсатором связи (например С7 на рис. 7).

Помимо активной составляющей, вход преобразователя вносит в контур УВЧ и реактивную (емкостную) составляющую, увеличивающую общую емкость контура и снижающую тем самым его резонансное сопротивление и усиление каскада. Иногда влияние входа становится настолько сильным, что связь между преобразователем и УВЧ приходится устанавливать не оптимальной, а исходя из возможного уменьшения вносимой емкости.

Достоинства схем с заземленным катодом (высокое входное сопротивление) и с заземленной сеткой (устойчивость и малое прохождение колебаний гетеродина на вход приемника) совмещает в себе каскодный усилитель высокой частоты. В каскодной схеме (рис. 5) первый триод включен по схеме с заземленным катодом. Нагрузкой для него служит входное сопротивление последующего каскада, выполненного по схеме с заземленной сеткой.

На рис. 6 приведена каскодная схема высокой частоты. Входное сопротивление каскада с заземленной сеткой при использовании одного из триодов лампы 6Н14П составляет 150 Ом. Благодаря этому анодный контур L3C1 сильно шунтируется, коэффициент усиления первого каскада близок к единице, и поэтому необходимость в его нейтрализации отпадает. Коэффициент усиления каскада с заземленной сеткой, нагрузкой которого служит контур с большим резонансным сопротивлением, составляет около 35-40. Большой коэффициент передачи входной цепи и применение специальной малошумящей лампы 6Н14П в значительной мере увеличивают отношение сигиал/шум.

4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ

Применение многосеточных ламп в качестве преобразователей частоты на УКВ диапазоне оказалось нецелесообразным, так как многосеточные лампы обладают весьма большими шумами, что приводит к уменьшению реальной чувствительности приемника, а также и потому, что их крутизна преобразования мала и в этом диапазоне частот еще более снижается из-за взаимодействия сигнальной и гетеродинной сеток через пространственный заряд.

В большинстве случаев преобразователи частоты на УКВ диапазоне выполняются на триодах. Уровень шумов преобразователя на многосеточной лампе в десятки, а на пентоде - в несколько раз больше уровня шумов триодного преобразователя. Максимальная крутизна преобразования многосеточных ламп составляет 0,3- 0,5 мА/В, пентодов 2 мА/В, а триодов 1,5 мА/В. При этом для триодного преобразователя требуемое напряжение гетеродина (2-3 В) значительно меньше, чем для многосеточного преобразователя, что облегчает борьбу с паразитным излучением. Входное сопротивление многосеточных и пентодных преобразователей в диапазоне УКВ вследствие влияния индуктивности катодного вывода и времени пролета электронов заметно меньше, чем у триодных, что при прочих равных условиях вызывает ухудшение чувствительности и избирательности по зеркальному каналу. Наконец, преимущество триода в качестве преобразователя определяется еще наличием двойных триодов и связанных с этим простотой и дешевизной конструкции.

Поэтому в УКВ блоках совершенно не используют многосеточные лампы в качестве двухсеточных преобразователей. Не следует думать, что в диапазонах ДВ, СВ и KB крутизна преобразования у них значительно больше, чем в диапазоне УКВ (эта разница довольно мала). В диапазонах ДВ, СВ и KB использование многосеточных преобразователей возможно потому, что при низкой промежуточной частоте (465 кГц) резонансное сопротивление контура может быть много больше, чем при частоте 8,4 МГц, и соответственно усиление преобразователя в 10-20 раз больше.

В диапазоне УКВ, чтобы получить достаточное усиление, необходимо выбирать лампы с большей крутизной преобразования. Усиление и избирательность по УКВ тракту можно повысить, если выбрать промежуточную частоту 6,75 МГц, как это делают некоторые иностранные фирмы (большинство из них предпочитает 10,7 МГц). При этом усиление на каждый каскад возрастает в 1,4 раза, а избирательность по соседнему каналу улучшается в 1,5 раза по сравнению с приемниками с промежуточной частотой 10,7 МГц. Ширина полосы пропускания уменьшается незначительно, а дополнительные нелинейные искажения пренебрежимо малы по сравнению с искажениями в низкочастотном тракте. Связанное с этим ухудшение избирательности по зеркальному каналу компенсируется применением настраиваемого входного контура и каскада УВЧ с заземленным катодом при условии тщательной его нейтрализации. Настраиваемый входной контур одновременно способствует уменьшению излучения напряжения основной частоты гетеродина.

Иногда пентоды применяют в той же схеме односеточного гетеродинного преобразователя (рис. 6). Преимущества пентода по сравнению с триодом заключаются в очень малой проходной емкости и большом внутреннем сопротивлении. Первое обстоятельство позволяет строить пентодный преобразователь частоты без моста перекомпенсации по промежуточной частоте, а второе - позволяет благодаря небольшому шунтирующему действию на контур промежуточной частоты получить большое усиление и более высокую избирательность по соседнему каналу.

Наиболее подходящий отечественный двойной триод для УКВ блока - лампа 6Н3П, хотя с несколько худшими результатами могут быть использованы и другие лампы (6Н1П, 6Н2П).

Подключение контуров гетеродина и усилителя высокой частоты к одному и тому же электроду лампы гетеродинного преобразователя может вызвать ряд нежелательных явлений. К их числу относятся взаимное влияние настройки одного контура на настройку другого и вследствие этого невозможность получения высокого качества сопряжения настроек, попадание напряжения гетеродина на контур УВЧ и дальнейшее его "просачивание" в антенну, попадание напряжения сигнала на гетеродинный контур и связанные с этим потеря мощности сигнала и ухудшение реальной чувствительности приемника. Всего этого удается избежать путем построения гетеродинного преобразователя частоты по балансно-мостовой схеме.

Для схемы, приведенной на рис, 7, двойной балансный мост (рис. 8, а) состоит из обеих половин катушки обратной связи гетеродина L2, входной емкости лампы Сс.к и подстроечного конденсатора С6, который служит для индивидуальной балансировки моста в каждом отдельном блоке, необходимой вследствие разбросов величин элементов схемы. Сопротивление утечки сетки много больше емкостного сопротивления конденсатора С6 и на баланс моста не влияет.

В случае равенства индуктивностей половин катушки баланс моста получится при Cc.x=C6. Обмотку обратной связи наматывают сдвоенным проводом для равенства индуктивностей ее половин и предельного уменьшения индуктивности рассеяния между ними. Последнее обстоятельство очень важно, так как способствует уменьшению вносимых в анодный контур УВЧ емкостей и активной составляющей входного сопротивления гетеродинного преобразователя.

В случае равновесия моста напряжение гетеродина на анодном контуре отсутствует, а на гетеродинной катушке отсутствует напряжение сигнала. В то же время к участку сетка - катод лампы преобразователя частоты одновременно приложены напряжения сигнала и гетеродина, благодаря чему возможно преобразование частоты.

Во всем диапазоне частот идеального баланса добиться не удается даже с подстроечным конденсатором. В связи с этим наблюдается "просачивание" напряжения гетеродина на анод лампы УВЧ и некоторое уменьшение чувствительности из-за расстройки анодного контура и потерь мощности сигнала в гетеродинной катушке.

Напряжение гетеродина нельзя снижать сколь угодно много ради подавления паразитного излучения. Оно должно быть определенным для получения максимальной крутизны преобразования. Снизить гетеродинное напряжение на аноде лампы можно путем уменьшения ее связи с контуром. Благодаря емкостному делителю напряжения С9-С8 (рис. 7) напряжение гетеродина на аноде лампы преобразователя меньше напряжения на отводе контура. Такого рода уменьшение гетеродинного напряжения на аноде лампы преобразователя особенно важно в случае применения двойного триода, когда из-за паразитных емкостей между электродами обеих триодных систем возможно проникание напряжения гетеродина на вход блока УКВ.

Конденсатор C5, входящий в общую емкость как контура гетеродина, так и первого контура фильтра промежуточной частоты, отфильтровывает также гармоники гетеродинного напряжения и предотвращает самовозбуждение преобразователя на сверхвысоких частотах. Для этого желательно припаивать его непосредственно к ламповой панельке с возможно более короткими выводами. Самовозбуждение преобразователя на сверхвысоких частотах может иметь место при отсутствии конденсатора С8 вследствие образования высокоомного колебательного контура в анодной цепи из паразитных элементов (индуктивности монтажных проводов, выходной емкости лампы и т.п.), если этот контур оказывается настроенным на частоту одной из гармоник.

Развязка цепей гетеродина и сигнала, с одной стороны, и промежуточной частоты - с другой, легко получается благодаря большой разности частот и катушке первичного контура фильтра промежуточной частоты, выполняющей функцию дросселя в схеме параллельного питания лампы гетеродинного преобразователя.

Коэффициент усиления преобразователя снижается из-за недостаточно большого внутреннего сопротивления лампы (у триода - 20 кОм), шунтирующего первый контур фильтра промежуточной частоты. Внутреннее сопротивление триода еще больше снижается вследствие отрицательной обратной связи по напряжению промежуточной частоты, действующей через проходную емкость триода Са.с.

В каскаде УВЧ УКВ блока проходная емкость вредна из-за положительной обратной связи, в то время как в гетеродинном преобразователе она дает по промежуточной частоте отрицательную обратную связь. Объясняется это так. Анодное напряжение находится в противофазе с напряжением на сетке. В гетеродинном преобразователе (рис. 7) сопротивление катушек L2 и L1 на промежуточной частоте пренебрежимо мало по сравнению с емкостным сопротивлением последовательно включенных конденсаторов С7 и С5 и подстроечного конденсатора С6. В свою очередь сопротивление утечки (470 кОм) много больше сопротивления подстроечного конденсатора С6 (несколько пикофарад) на промежуточной частоте. В результате анодное напряжение оказывается приложенным к емкостному делителю (одно плечо Са.с, другое - С7, С5, С6 и Сс.к), который не дает сдвига фаз напряжения, и на сетку преобразователя поступает напряжение отрицательной обратной связи.

В противоположность этому сопротивление участка сетка - катод в усилительном каскаде в зависимости от настройки сеточного контура может иметь индуктивный, емкостный или активный характер. Анодное напряжение делится между емкостью Са.с и сопротивлением участка сетка - катод. На участке ниже частоты настройки сеточного контура сопротивление его имеет индуктивный характер и цепочка C7 дает такой дополнительный сдвиг фазы напряжения обратной связи, что к сетке поступает составляющая напряжения, синфазная с входным. В этом нетрудно убедиться путем построения простейшей векторной диаграммы (рис. 9).

Рис 9а

Рис 9а 

Внутреннее сопротивление преобразовательной лампы, усиление каскада и избирательность по соседнему каналу повышаются при помощи мостовой схемы, показанной на рис. 8, б. Сопротивлениями катушек L1, L2 и L4 можно пренебречь. Конденсатором нейтрализации С5 возможно сбалансировать мост и компенсировать действие проходной емкости Са.с. Однако обычно емкость конденсатора C5 выбирают небольшой, чтобы получить перекомпенсированный мост, в котором с помощью уже положительной обратной связи получают дальнейшее увеличение внутреннего сопротивления лампы преобразователя. В перекомпенсированном мосте емкость конденсатора C5 очень резко влияет на увеличение положительной обратной связи, поэтому, подбирая емкость этого конденсатора, необходимо соблюдать осторожность во избежание самовозбуждения каскада.

Как видно из схемы на рис. 7, емкость первого контура фильтра промежуточной частоты составляется из емкости конденсаторов С8, С9, выходной емкости лампы и собственной емкости катушки CL. Емкость конденсатора C5 обычно берут в несколько сотен пикофарад.

С увеличением числа передающих ЧМ станций возрастают требования к избирательности УКВ приемника и вместе с тем особое значение приобретает стабильность частоты гетеродина. Требования к стабильности частоты гетеродина на УКВ диапазоне очень высоки (отклонение от номинала не должно превышать сотых долей процента). Уход частоты гетеродина вызывается изменениями влажности, напряжения питания, междуэлектродных емкостей лампы и температуры элементов колебательного контура.

Вследствие большой диэлектрической проницаемости воды, равной 80, даже минимальные количества влаги, попадая на пластины конденсатора переменной емкости, подстроечные конденсаторы и другие элементы схемы, выбывают резкое увеличение емкости и уменьшение частоты гетеродина. При работе приемника благодаря нагреву УКВ блока влага сравнительно быстро исчезает.

Колебания напряжения питания влияют на частоту гетеродина сравнительно мало, особенно при повышенном напряжении электросети. Этo влияние обусловлено прежде всего пространственным зарядом между катодом и сеткой лампы, который увеличивает первоначальную входную емкость холодной лампы приблизительно на 1/3. Объем электронного облака зависит от приложенных к лампе напряжений. Например, при пониженном напряжении накала эмиссия электронов уменьшается (вследствие чего уменьшается электронное облако и входная емкость) и частота гетеродина увеличивается. Этого можно избежать, если включать контур гетеродина не в цепь сетки, а в анодную цепь лампы, а также увеличивать емкость контура и уменьшать его связь с лампой.

Уход частоты гетеродина вызывает и изменение междуэлектродных емкостей лампы в начальной стадии нагрева приемника. В течение первых 20 мин после включения эмиссия катода заметно возрастает, увеличивается электронное облако и частота понижается. С этим источником нестабильности можно бороться теми же средствами, что и в предыдущем случае, а также путем припаивания непосредственно к ламповой панельке небольшого включенного в контур конденсатора со значительным отрицательным температурным коэффициентом. Хорошие результаты дает схема (см. рис. 7) с частичным подключением гетеродинного контура к аноду лампы через небольшой конденсатор емкостью 15 пФ с большим отрицательным ТКЕ.

Через, несколько минут после включения приемника начинается нагрев конденсаторов и катушки колебательного контура, к которым тепло, поступает преимущественно через провода и точки соединения. Лампа 6НЗП представляет собой источник тепла мощностью около 6 Вт, которая лишь частично излучается в окружающее пространство, а большей частью переходит через панельку и экран на УКВ блок. После 2 ч работы элементы блока могут нагреться до температуры 60° С, т. е. их температура увеличивается на 40° С по сравнению с комнатной. Следует еще учесть, что вследствие различной удаленности от лампы элементы блока нагреваются неодновременно. Поэтому тщательным подбором ТКЕ конденсаторов необходимо добиваться минимального ухода частоты гетеродина не только в установившемся тепловом режиме, но и на различных этапах нагрева приемника. Желательно также избегать непосредственных соединений элементов контура с ламповой панелькой. Температурная стабильность частоты гетеродина увеличивается, если вместо двойного триода применять две отдельные лампы.

Влияние пространственного заряда и входной емкости лампы на частоту гетеродина может вызвать и некоторые другие вредные явления. Так как величина пространственного заряда зависит от анодного напряжения, то недостаточная его фильтрация приводит к модуляции динамической входной емкости лампы частотой фона. Возникающая в результате этого паразитная частотная модуляция гетеродинного напряжения приводит к резкому увеличению уровня фона на выходе приемника. С этой точки зрения также целесообразно включать контур гетеродина в анодную цепь лампы, так как при этом требуемая фильтрация напряжения питания может быть во много раз меньше, чем при включении его в сеточную цепь.

Наконец, включать гетеродинный контур в цепь анода следует еще и для уменьшения опасности захватывания частоты гетеродина. Это явление заключается в том, что при очень сильных сигналах чястота гетеродина постепенно отклоняется в сторону частоты сигнала, а при достаточно большом уровне напряжения сигнала она сочком изменяется и становится равной частоте сигнала. При этом качество приема ухудшается или прием совсем прекращается. Напряжение сигнала, при котором может получиться захватывание частоты гетеродина, зависит от напряжения гетеродина Ur и от разности частот сигнала и гетеродина fг-fс. Чем меньше Ur и fг-fс, тем при меньших сигналах возможно указанное явление. Поэтому, например, оно может наблюдаться при некоторой расстройке сигнала относительно гетеродина (fг-fс <8,4 МГц) и исчезнуть при точной настройке (fг-fс=8,4 МГц).

 Для борьбы с явлением захватывания можно подать напряжение автоматической регулировки усиления (АРУ) на каскад УЗЧ (см. рис. 1). Напряжение АРУ снимается с ограничительной цепочки 200 кОм - 100 пФ, включенной в сеточную цепь первого каскада усилителя промежуточной частоты, на которой оно создается от протекания сеточного тока при больших сигналах

На гетеродинный преобразователь напряжение АРУ подавать нельзя, так как это приводит к изменению частоты гетеродина вследствие изменения входной емкости лампы, а также к другим вредным явлениям.

5. ПАРАЗИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И СИСТЕМЫ НАСТРОЙКИ УКВ БЛОКА

Паразитное излучение состоит из напряжения основной частоты гетеродина и напряжения ее гармоник. Гармоники напряжения гетеродина возникают, во-первых, вследствие нелинейности характеристики лампы преобразователя и, во-вторых, из-за пикового детектирования в цепи сетки преобразователя. Последнего можно в большинстве случаев избежать, если выбрать сопротивление резистора утечки достаточно большим, что вызывает, однако, некоторое уменьшение крутизны преобразования.

Таким образом, меры подавления паразитного излучения, которые возможно принять в месте его возникновения, сводятся к предельному снижению напряжения гетеродина и к выбору рабочей точки лампы преобразователя, при которой уровень гармоник минимален. Однако возможности снижения напряжения гетеродина ограничены требованием устойчивости генерируемых колебаний, так как чем меньше напряжение гетеродина, тем больше вероятность явления захватывания. При выборе режима лампы преобразователя необходимо получить максимальную крутизну преобразования. В предыдущем параграфе уже рассматривался эффект, который дают ослабление связи контура гетеродина с лампой и фильтрация гармоник гетеродина конденсатором 10-15 пФ.

Интенсивное паразитное излучение может быть из-за неудачной конструкции гетеродинной части УКВ блока. Прежде всего опасны длинные соединительные провода между гетеродинным контуром и лампой. Точки заземления надо выбирать так, чтобы между ними по шасси не протекали токи частоты гетеродина. Паразитное излучение может происходить через провода питания, сетевой шнур и через другие близко расположенные провода. Некоторые из них могут иметь длину, равную 1/3 или 1/4 волны для гармоник гетеродина, и представлять собой настроенные антенны. Такое же значение могут иметь провода, проходящие к магнитной антенне. Бороться с этими излучениями следует соответствующим расположением проводов и путем включения в них УКВ дросселей (например, катушки диаметром 5 мм, состоящей из 15 витков). Незаземленный лепесток накала ламповой панельки следует подключить к цепи накала через дроссель и блокировать его конденсатором.

В случае емкостной настройки УКВ блока возможно паразитное излучение вследствие емкостной связи между ЧМ и AM секциями конденсатора переменной емкости. В этом случае УКВ дроссели следует включать также в провода, отходящие от AM секций конденсатора.

Излучение напряжения основной частоты гетеродина происходит преимущественно через антенну. Поэтому нужно заботиться, чтобы напряжение гетеродина не попадало на анод лампы УВЧ и через проходную емкость лампы, а также путем непосредственной связи с входными контурами - на вход блока. Эффективными средствами борьбы с этим служат тщательная балансировка высокочастотного моста и нейтрализация емкости Са.с лампы УВЧ. Если имеется возможность определять уровень паразитного излучения (например, при помощи телевизора и отрезка провода, подключаемого к раз­личным точкам схемы), то балансировать мост и нейтрализовать емкости лучше подстроечными конденсаторами.

 Рис. 10.

Более эффективно с действием емкости Са.с можно бороться с помощью резонансного контура (рис. 10). Параллельный колебательный контур, составленный из проходной емкости Са.с и катушки L3, настроен на высшую частоту принимаемого диапазона и благодаря высокому резонансному сопротивлению преграждает путь к сетке не только напряжению чаетоты гетеродина, но и напряжению обратной связи с частотой сигнала. Напряжение гармонических составляющих гетеродина может попасть на вход только через небольшую емкость Сй.с. Цепочка L4R1 служит для предотвращения паразитных колебаний на дециметровых волнах.

Для уменьшения "просачивания" напряжения гетеродина иногда устанавливают экранирующие перегородки между анодной цепью УВЧ и антенной и гетеродинной цепями. Для этой же цели применяют два отдельных триода для УВЧ и гетеродинного преобразователя.

Решающее значение в борьбе с излучением напряжения гетеродина приобретает, как уже отмечалось, каскад УВЧ. Наиболее выгодна с этой точки зрения схема с заземленной сеткой, в которой паразитная связь между выходной и входной цепями минимальна. В схеме с заземленной промежуточной точкой уменьшению излучения способствует емкостный делитель.

Входной полосовой фильтр благодаря своей избирательности препятствует попаданию напряжения гетеродина на вход антенны. На входе блока УКВ часто включают настроенные фильтры для подавления гармоник гетеродина (см. рис. 1).

Оба последовательных резонансных контура образуют настроенный на частоту второй гармоники полосовой фильтр. Они позволяют уменьшить напряжение второй гармоники гетеродина на антенных гнездах в 10 раз.

 Другое эффективное средство подавления излучения гармоник - разомкнутая четвертьволновая линия, включаемая на входе УКВ (рис. 11, а). Входное сопротивление ее равно нулю для всех четных гармоник. Она состоит из трех проводов, один из которых заземляют, а два других присоединяют к антенным гнездам. Емкость этой линии входит в общую емкость контура. В отечественных конструкциях УКВ блоков в соответствии с выбранными частотами телевизионных каналов основную опасность представляет не вторая, а третья гармоника напряжения гетеродина. Поэтому цепи подавления необходимо настраивать на третью гармонику.