Радиоприемник "Рекорд-47"
Приемник "Рекорд-47" является модернизацией приемника "Рекорд".
* * *
Радиола "Рекорд-53м"
Радиола "Рекорд-53М" состоит из приемника Рекорд-53М" и проигрывающего устройства, заключенных в общий деревянный футляр настольного типа, размеры которого допускают проигрывание как обычных, так и долгоиграющих грампластинок всех размеров при закрытой верхней крышке.
* * *
Справочная книга oldradio мастера
Гетеродин, работающий по схеме с индуктивной трехточкой
Приведена схема гетеродина с индуктивной трехточкой. В этой схеме также имеется положительная обратная связь. Однако в отличие от предыдущей схемы здесь нет специальной катушки связи, и роль ее выполняет нижняя часть катушки сеточного контура. Цепочка RC выполняет те же функции, что и в предыдущей схеме.
Разберем принцип работы этой схемы. Предположим, что при подключении схемы к источнику питания Еa, от толчка тока в контуре возник колебательный процесс, и на зажимах контура появилось переменное напряжение. Пусть в некоторый момент времени это напряжение начнет возрастать. Это означает, что потенциал управляющей сетки лампы также будет возрастать, что, в свою очередь, вызовет увеличение анодного тока лампы. Анодный ток лампы будет протекать от положительного зажима источника Еа, через участок анод - катод лампы, нижнюю часть сеточной катушки L1, к отрицательному зажиму источника Еа. Этот ток, протекая через часть катушки контура (между точками 2-3), создает вокруг нее дополнительное магнитное поле. Если нижняя часть катушки контура L1 намотана а том же направлении, что и верхняя, то дополнительное магнитное поле, созданное анодным, током лампы, будет суммироваться с основным магнитным полем сеточного контура. Общее магнитное поле возрастет по величине, увеличится внутренний запас энергии в контуре, а это означает, что потери в контуре будут скомпенсированы и в нем возникнут незатухающие колебания.
И в этой схеме также необходимо выполнить условия фаз и амплитуд. Условие фаз может, быть выполнено в том случае, если направление намотки витков нижней части катушки совпадает с направлением намотки витков ее верхней части.
Условие амплитуд выполняется путем подбора количества витков нижней секции катушки. Чем большее число витков содержит эта секция, тем сильнее связь и тем больше амплитуда колебаний в контуре гетеродина. Практически в схемах промышленных приемников, где используется гетеродин с индуктивной трехточкой, наиболее часто встречаются следующие соотношения витков: для коротковолнового диапазона отвод делается от 1/3 витков, для средневолнового диапазона отвод делается от 1/5 витков, для длинноволнового диапазона отвод делается от 1/8-1/10 витков. В практической схеме обычно выбираются следующие величины конденсатора и резистора цепочки RC: R = 20-80 кОм, С = 50-100 пФ.
Понятие о сопряжении контуров
Рассмотренные схемы автогенераторов являются вполне работоспособными и могут использоваться в ряде практических случаев. Однако для приемников с одноручечным управлением такие схемы непригодны. Для понимания существа этого, вопроса необходимо познакомиться еще с одним параметром колебательного контура, имеющим большое практическое значение. Этот параметр носит название коэффициента перекрытия по диапазону (или коэффициента диапазона).
Как известно, частота колебаний любого колебательного контура определяется индуктивностью его катушки и емкостью его конденсатора, т.е.
fo = 1 / (2p O LC)
Если контур стоит во входной цепи, каскаде УВЧ или в гетеродине приемника, то он обязательно должен изменять свою частоту в процессе работы приемника. Перестройка его, как правило, производится изменением емкости конденсатора, причем, если подвижные пластины конденсатора полностью введены, то его емкость оказывается максимальной, а частота - настройки, контура - минимальной (fo мин). При полностью выведенных пластинах емкость конденсатора будет минимальной, а частота настройки контура, наоборот максимальной (fo макс). Если отвести величину fo макс к величине fо мив, то полученное отношение покажет, во сколько раз изменилась частота настройки контура при полном повороте конденсатора. Такое отношение носит название коэффициента диапазона:
k= fo макс/fo мин или k=O (С макс/С мин)
Предположим, супергетеродинный приемник работает в диапазоне средних волн и при введенном конденсаторе настройки принимает сигнал радиостанции с частотой fo мин =500 кГц. Минимальная емкость каждой секции блока переменных конденсаторов равна 10 пФ. Максимальная емкость секции равна 500 пФ. Паразитная емкость схемы, которая также входит в емкость контура, приблизительно равна 50 пФ. Таким образом, минимальная емкость каждого из контуров будет составлять 10+50=60 пФ. Максимальная емкость будет равна 500+50=550 пФ. Определим для этих условий коэффициент диапазона для контуров входной цепи и УВЧ:
kд УВЧ=O (С макс/С мин) = O 550/60 ~ 3
Определим максимальную частоту настройки этих контуров.
fс маск=fc мин * k д УВЧ = 500*3= 1500 кГц.
Найдем и для контура гетеродина коэффициент диапазона, но не тот, который определяется значением минимальной и максимальной емкости контура, а тот, при котором выполняется основное условие нормальной работы супергетеродинного приемника:
fпр = f г - fc =const=465 кГц.
Из этого выражения можно определить частоту напряжения гетеродина в двух крайних точках диапазона:
fг мин = fс мин + fпр = 500 + 465 = 965 кГц;
fг макс = fс макс + fпр = 1500 + 465 = 1965 кГц;
Отсюда требуемый коэффициент диапазона для контура гетеродина:
kдг= f г макс/fг мин ~ 2.
Из сравнения двух величин kд УВЧ и kдг видно, что коэффициент диапазона в контуре гетеродина меньше, чем в контурах сигнала. Только при этом условии промежуточная частота будет постоянной, что необходимо для нормальной работы приемника.
Так как фактический коэффициент, диапазона, определяющийся значением емкостей конденсатора контура гетеродина, оказывается больше требуемого, то возникает задача искусственного уменьшения коэффициента диапазона контура до такой величины, при которой промежуточная частота будет постоянной и равной своему номинальному значению.
Для того, чтобы уменьшить коэффициент диапазона контура гетеродина, нужно либо уменьшить максимальную емкость контура гетеродина, либо увеличить его минимальную емкость. На практике применяется и то и другое одновременно.
Для уменьшения максимальной (конечной) емкости контура последовательно с конденсатором настройки включается дополнительный постоянный конденсатор определенной величины.
Для увеличения минимальной (начальной) емкости контура параллельно к конденсатору настройки или катушке подключается еще один дополнительный конденсатор, емкость которого обычно может изменяться в небольших пределах (подстроечный конденсатор).
При помощи последовательного и параллельного включения дополнительных конденсаторов производится сопряжение настроек контуров сигнала (входная цепь, контур УВЧ) и контура гетеродина и поэтому эти конденсаторы получили название сопрягающих конденсаторов.
Емкость сопрягающих конденсаторов рассчитывается определенным способом и подбирается при регулировке приемника так, чтобы достаточно точное сопряжение настроек контуров имело место в любой точке диапазона, т.е. при любом угле поворота ротора переменных конденсаторов настройки.
Усилитель промежуточной частоты
Представим схему каскада УПЧ. В этой схеме система контуров L1C1 и L2C2 представляет собой первый фильтр промежуточной частоты, являющийся нагрузкой лампы смесителя. Через этот фильтр напряжение промежуточной частоты с выхода смесителя подводится ко входу каскада УПЧ. Система контуров L2C2 и L4C4 образует второй фильтр ПЧ, который является нагрузкой лампы УПЧ и через который напряжение промежуточной частоты подводится ко входу схемы детектора (или ко входу аналогичного каскада УПЧ). Цепочки R1C5 и R2С5 определяют режим работы лампы УПЧ, задавая на ее управляющую и экранирующую сетки определенной величины постоянные потенциалы.
Из рассмотрения схемы можно сделать вывод, что каскад УПЧ аналогичен каскаду УВЧ. Отличием является лишь то, что УВЧ перестраивается в процессе работы приемника с одной частоты на другую, в то время как УПЧ настроен на определенную фиксированную частоту, которая остается постоянной для всех частот принимаемого сигнала.
Это позволяет ввести в схему УПЧ более сложные, но и более совершенные системы колебательных контуров, при помощи которых удастся обеспечить высокую частотную избирательность в сочетании с требуемой полосой пропускания. Чаще всего в радиовещательных приемниках связь между контурами фильтра ПЧ выбирается критической, так как в этом случае усиление каскада будет максимальным.
Практически один каскад УПЧ обеспечивает получение коэффициента усиления порядка 100 - 120. Для приемников второго и третьего классов такого усиления вполне достаточно и поэтому эти приемники имеют всегда один каскад УПЧ. В более дорогих и более чувствительных приемниках первого и высшего классов применяется, как правило, два каскада УПЧ. Более двух каскадов УПЧ в радиовещательных приемниках не делается.
В каскадах УПЧ в качестве усилительной лампы обычно используются пентоды, имеющие так называемую удлиненную характеристику, благодаря которой эти лампы могут работать в приемнике, где имеется система АРУ (автоматическая регулировка усиления).
Автоматическая регулировка усиления
Условия работы приемника (с точки зрения уровня сигнала, поступающего из антенны) не могут быть всегда одинаковы. Так, если приемник установлен на порог подвижном объекте, то при удалении от принимаемой станции напряжение сигнала на входе приемника уменьшается. При движении данного объекта возможно попадание его в область с малой напряженностью поля принимаемого сигнала (поезд движется в тоннеле, автомобиль въехал под мост или спустился в ущелье), что приводит к резкому уменьшению уровня полезного сигнала. При перестройке приемника с приема сигналов местной мощной радиостанции на прием сигналов дальней маломощной радиостанции величина входного сигнала приемника может измениться в больших пределах. Наконец, при приеме сигналов станции, работающей в коротковолновом диапазоне, возможны изменения величины напряженности электромагнитного поля в точке приема, а, стало быть, и уровня входного сигнала, за счет изменения условий распространения коротких волн (явление замирания, фединги).
Во всех этих случаях уровень входного сигнала приемника может измениться в очень больших пределах (в несколько десятков и даже сотен раз), что, в свою очередь, приведет к изменению уровня выходного сигнала, т.е. к изменению громкости звучания. Компенсировать эти изменения можно при помощи ручной регулировки усиления, имеющейся в каждом приемнике (регулятор громкости), однако это не всегда возможно и всегда неудобно. Ввиду этого большое распространение получила регулировка усиления, осуществляемая автоматически, т.е. так называемая автоматическая регулировка усиления (АРУ).
Работа системы АРУ должна сводиться к тому, чтобы обеспечить более или менее постоянный уровень напряжения на выходе приемника при больших изменениях напряжения нашего входе.
Регулировать усиление приемника можно как в высокочастотной, так и в низкочастотной части его схемы. Однако автоматическую регулировку лучше ввести в ту часть схемы, где действуют переменные напряжения малой амплитуды, т.е. в высокочастотную часть. В этом случае можно будет избежать "перегрузки" приемника при приеме очень сильных сигналов.
В супергетеродинном приемнике высокочастотная часть состоит из УВЧ, преобразователя частоты и УПЧ, а общий коэффициент усиления ее определяется произведением коэффициентов усиления отдельных каскадов:
Кобщ = Кувч*Кпр*Купч.
Во всех этих каскадах применяются многоэлектродные лампы, коэффициент усиления которых
K=SRое.
Значения крутизны характеристики лампы и резонансного сопротивления контура входят в формулу равноправно. Это означает, что регулировать усиление любого каскада можно, либо изменяя величину S, либо Roe. Для радиовещательные приемников более удобен первый способ. Изменение крутизны характеристики лампы наиболее легко осуществляется при подаче на ее управляющую сетку дополнительного отрицательного напряжения из системы АРУ, причем величина этого напряжения должна зависеть от уровня входного сигнала приемника (чем больше амплитуда входного сигнала, тем большим должно быть регулирующее напряжение, вырабатываемое в системе АРУ).
(Продолжение следует)
Использованы материалы из книг:
- Батраков А.Д, Кин С.Э. Элементарная радиотехника. Часть 2. Ламповые радиоприемники. М.-Л.: "Государственное энергетическое издательство", 1952. - С.7-68.
- Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера. Москва: "Издательство Досааф", 1970. - С.66-82.
* * *
Практикум по радиоэлектронике
Активное, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока
В цепях переменного тока различают три вида сопротивлений: активное, индуктивное и емкостное.
Активным сопротивлением называется сопротивление переменному току со стороны материала проводника (при прохождении переменного тока по проводнику последний нагревается, т.е. потребляет мощность). Сопротивление проводника, измеренное при постоянном токе, иногда называют омическим. При низких частотах разница между активным и омическим сопротивлением проводника очень мала и ею практически пренебрегают. При высоких частотах активное сопротивление в десятки раз больше омического.
На переменный ток влияют не только напряжение и сопротивление цепи, но и индуктивность проводников, включенных в цепь. При включении в цепь переменного тока катушки индуктивности в ней индуцируется э.д.с. самоиндукции (так как магнитный поток, пронизывающий витки катушки, изменяется), которая препятствует нарастанию тока при его увеличении и уменьшению тока при спаде его величины. Иными словами, когда напряжение в цепи переменного тока с включенной катушкой индуктивности достигнет максимума, ток не успеет достигнуть той величины, которой он достиг бы в цепи без катушки индуктивности. Между напряжением U и током I возникает сдвиг по фазе.
Таким образом, действие индуктивности в отношении величины переменного тока подобно действию сопротивления проводника. С увеличением индуктивности сопротивление цепи переменному току увеличивается. Сопротивление, которым обладает цепь вследствие наличия в ней индуктивности, называется индуктивным сопротивлением.
Если в цепь переменного тока включить конденсатор, переменный ток не исчезнет, как это случилось бы с постоянным током. В цепи будет продолжать течь ток заряда или разряда конденсатора, т.е. переменный ток. Величина этого тока зависит от емкости конденсатора: чем больше емкость, тем больше ток заряда и разряда. Следовательно, конденсатор можно рассматривать как некоторое сопротивление переменному току, возникающее вследствие того, что при заряде конденсатора между его обкладками возникает напряжение (Uc), направленное навстречу напряжению, которое приложено на зажимах. Это дополнительное сопротивление, вносимое конденсатором в цепь, называется емкостным сопротивлением.
Чем больше частота переменного тока (напряжения, приложенного к конденсатору), тем большее число раз в секунду конденсатор будет заряжаться и разряжаться, тем большее количество электричества пройдет в цепи конденсатора в секунду, т.е. тем больше будет ток.
Таким образом, емкостное сопротивление зависит от величины емкости конденсатора С и частоты тока f: чем больше емкость конденсатора С и частота тока f, тем меньше емкостное сопротивление.
Емкостное сопротивление Хс определяется по формуле
Xc= 1/2p fC=1/w C,
где Хс - емкостное сопротивление, Ом;
f - частота, Гц;
С - емкость конденсатора, Ф;
w - угловая частота, равная 2p fС, сек-1.
Емкость в цепи переменного тока так же, как и индуктивность, приводит к сдвигу фаз между током и напряжением, но в этом случае ток опережает напряжение. Так же как и индуктивное сопротивление, емкостное сопротивление является реактивным. Конденсатор в течение одного периода изменения напряжения источника дважды заряжается и дважды разряжается, не потребляя практически энергии от источника.
3. Получение электромагнитных колебании в колебательном контуре. Резонанс напряжений и резонанс токов
Колебательный контур - один из важнейших элементов большинства радиотехнических устройств. Он представляет собой электрическую цепь, состоящую из катушки индуктивности (L), конденсатора (С) и соединительных проводов. Основное назначение колебательного контура - получение электромагнитных колебаний высокой частоты.
Если конденсатор колебательного контура зарядить от какого-либо источника тока, а затем подключить к нему катушку индуктивности, конденсатор станет разряжаться через эту катушку и в цепи колебательного контура потечет ток. Катушка индуктивности обладает индуктивным сопротивлением, и ток нарастает в цепи постепенно, достигая наибольшей величины в тот момент, когда конденсатор полностью разрядится. За счет энергии, накопленной в магнитном поле катушки, ток продолжает течь в том же направлении, постепенно убывая. Разряженный конденсатор будет теперь заряжаться противоположно. Энергия будет накапливаться в электрическом поле конденсатора, и, когда она достигнет максимума, ток в контуре прекратится. Но в тот же момент конденсатор снова начнет разряжаться. В контуре потечет ток, но уже в обратном направлении. Он постепенно возрастет до максимальной величины, а затем снова постепенно упадет до нуля. Этот цикл составляет одно полное колебание. Затем колебательный процесс повторяется.
Проходя по соединительным проводам и виткам катушки, ток совершает работу по преодолению активного сопротивления. Часть энергии электрических колебаний превращается при этом в тепло, которое рассеивается (нагреваются током провода катушки и диэлектрик конденсатора). Вследствие этих неизбежных потерь колебания в контуре в течение малых долей секунды затухают (амплитуда их быстро уменьшается, и колебания прекращаются).
Для поддержания незатухающих колебаний в колебательном контуре воздействие внешней периодической э.д.с. должно быть тем сильнее, чем больше разница между этой внешней э.д.с. и собственной частотой контура. Если частота внешней э.д.с. равна собственной частоте контура, амплитуда колебаний в контуре становится максимальной и для поддержания этих колебаний достаточно незначительной энергии. Это явление называется резонансом.
Практически резонанс может быть получен двумя способами: изменением частоты э.д.с. внешнего источника при неизменной частоте собственных колебаний контура и изменением частоты колебаний контура (изменением емкости, индуктивности или того и другого) при неизменной частоте э.д.с. внешнего источника.
Для резонанса характерно получение мощных колебаний при небольшой затрате энергии внешнего источника, необходимой только для компенсации потерь энергии при колебаниях в контуре.
Имеются два случая резонанса в колебательных контурах: резонанс напряжений и резонанс токов.
Резонанс напряжений получается тогда, когда источник внешней э.д.с. включен внутрь контура, т.е. соединен последовательно с катушкой индуктивности и конденсатором контура. В этом случае общее реактивное сопротивление контура равно разности индуктивного и емкостного сопротивлений
Х = XL - ХC,
так как индуктивное и емкостное сопротивления оказывают противоположные влияния на ток (напряжения на катушке и на конденсаторе всегда действуют навстречу друг другу).
При равенстве частот источника внешней э.д.с. f и контура fo или индуктивного и емкостного сопротивлений общее реактивное сопротивление контура оказывается равным нулю, а общее сопротивление контура - активному сопротивлению. Благодаря этому ток в контуре становится максимальным, превышая ток источника внешней э.д.c; в Q раз (Q - добротность контура). Добротность контура тем выше, чем меньше активное сопротивление контура.
Если частота внешнего источника э.д.с. больше собственной частоты контура, индуктивное сопротивление преобладает над емкостным. Если частота внешнего источника э.д.с. меньше частоты контура, то емкостное сопротивление больше индуктивного. В любом из этих случаев при отклонении от резонанса полное сопротивление контура возрастает по сравнению с его величиной при резонансе и ток в контуре будет меньше, чем при резонансе.
Резонанс напряжений широко используется в радиотехнике для получения максимального тока и напряжения на контуре при помощи настройки контура на нужную частоту.
Резонанс токов наблюдается при параллельном включении внешнего источника э.д.с. по отношению к индуктивности и емкости контура (источник находится вне контура). Условия получения резонанса токов те же, что и для резонанса напряжений: f = fо и XL = ХC.
Но так как в данном случае весь контур является нагрузкой для внешнего источника э.д.с., внешний источник э.д.с. и контур соединены последовательно. В данном случае при резонансе сопротивление контура максимально, а ток внешнего источника э.д.с. минимален. В самом контуре при резонансе токов происходят сильные колебания, амплитуда которых во много раз (в Q раз) больше, чем амплитуда тока внешнего источника э.д.с.
Резонанс токов используется в радиотехнике в ламповых генераторах и усилителях высокой частоты для создания большого сопротивления для токов определенной частоты.
В колебательном контуре емкость и индуктивность сосредоточены соответственно в конденсаторе и катушке, вследствие чего электрическое и магнитное поля ограничены небольшим объемом. Такой колебательный контур называется замкнутым колебательным контуром. Способность замкнутого колебательного контура излучать электромагнитные волны практически ничтожна. Если раздвигать пластины конденсатора и одновременно увеличивать их размеры (так как при увеличении расстояния между пластинами конденсатора емкость его уменьшается и частота колебаний изменяется), то интенсивность излучения электромагнитных волн в пространство возрастает.
(Продолжение следует)
Использованы материалы из книги:
Ельянов М.М. Практикум по радиоэлектронике. Москва: "Просвещение", 1971. - 336 с.
Комментарии