Простые приёмники АМ сигналов

Захват частоты

Продолжим наш эксперимент: он позволит объяснить и еще одно интересное явление в регенераторе - захватывание частоты. Доведем регенератор до самовозбуждения, немного увеличив ОС, и будем перестраивать его ближе к частоте смодулированного сигнала. Сначала мы услышим биения - свист понижающегося тона. Биения объясняются просто: в контуре регенератора имеются два колебания с разными частотами: собственное и сигнала. Их фазы то совпадают (тогда их амплитуды складываются), то расходятся до 180° (амплитуды вычитаются). Получается AM сигнал, модулированный разностной частотой. Он детектируется, и в телефонах слышен сигнал разностной частоты биений. Так осуществляется автодинный слуховой прием телеграфных сигналов. Настроимся еще ближе, и тон биений понизится до нулевой частоты, то есть пропадет совсем.

Что же произошло? Возросшая амплитуда сигнала уменьшила ОС, и регенератор оказался ниже порога генерации. Теперь в контуре имеется только одно, усиленное регенерацией - колебание сигнала, и биений нет. Другими словами, произошел захват частоты, и колебания в контуре синхронизировались сигналом. При дальнейшей перестройке регенератора мы выходим из полосы захвата и снова слышны биения.

Зависимость частоты биений от расстройки

Процесс захвата частоты иллюстрирует рис. 5.17, где по вертикали отложена частота биений F, а по горизонтали - частота настройки регенератора. Частота сигнала обозначена как f0. Ширина полосы захвата зависит от ширины полосы нерегенерированного контура Δf0 и соотношения амплитуд сигнала и собственных колебаний U0: 2Δfзахв = 2Δf0 * Uc/U0. Ширина полосы захвата тем больше, чем больше амплитуда сигнала и меньше амплитуда собственных колебаний. Любопытно отметить, что лучше захватываются генераторы с низкой собственной добротностью контура (у них шире полоса пропускания контура), а еще лучше - бесконтурные релаксационные генераторы.

Захват частоты может быть и полезен, и вреден. Вреден он при автодинном приеме телеграфных сигналов, но и бороться с ним довольно просто, надо лишь увеличить ОС - амплитуда собственных колебаний возрастет и полоса захвата уменьшится. Полезно также ослабление связи с антенной, что уменьшает уровень сигнала. Полезным явление захвата оказывается при приеме на регенератор AM сигналов. Синхронизировавшись с несущей AM сигнала, регенератор значительно поднимает ее уровень относительно уровня боковых полос. В результате коэффициент модуляции уменьшается, а с ним и искажения при детектировании.

Посмотрим качественные кривые (рис. 5.18), показывающие, как изменяется чувствительность (сплошная линия) и полоса пропускания (штриховая линия) регенератора в области порога в зависимости от величины ПОС.

Параметры регенератора

Ниже порога, когда ОС мала, чувствительность тоже невелика, она быстро возрастает с увеличением ОС, а полоса пропускания также быстро сужается. При подходе к порогу генерации рост чувствительности замедляется, а полоса пропускания еще продолжает сужаться. В телефонах при достаточном усилении УЗЧ слышен продетектированный собственный шум регенератора или шум эфира, если он преобладает. Очень тонко регулируя ОС, можно заметить, что при подходе к самому порогу шумовая полоса сужается, а в шуме начинают преобладать низкочастотные компоненты.

Еще увеличиваем ОС - возникает генерация, и шум как бы «обеляется»: его спектр становится равномерным, как у «белого» шума, и становятся слышны его высокочастотные компоненты. Это объясняется тем, что теперь шум не детектируется, а его компоненты создают биения с собственными колебаниями регенератора - происходит скорее преобразование частотных компонент шума в звуковые частоты. Чувствительность продолжает оставаться очень высокой - на уровне собственных шумов. Дальнейшее увеличение ПОС приводит к возрастанию амплитуды собственных колебаний, и чувствительность теперь уменьшается - происходит как бы подавление слабых сигналов большими собственными колебаниями. О полосе пропускания в этой области говорить уже трудно, потому что детектирования уже нет - есть преобразование частоты. Каждый сигнал создает свой собственный тон биений, и к селективности регенератора добавляется естественная селективность человеческого уха. Вот таково это чудесное устройство - регенератор, сделавшее целую эпоху в радиотехнике.

Читать дальше - Простой регенератор