Простые приёмники АМ сигналов

Двухконтурный преселектор

Приемники прямого усиления ДСВ диапазонов просты, дают хорошее качество приема, мало шумят и, в отличие от супергетеродинов, в них не возникают интерференционные свисты и ложные настройки. Чаще всего приемник собирают по стандартной структурной схеме (рис. 4.27), относящейся и к предыдущей конструкции. Селективность обеспечивает единственный настраиваемый контур L1C1 магнитной антенны WA1, далее следуют апериодический УРЧ А1, детектор U1 и УЗЧ А2, нагруженный на телефоны или громкоговоритель ВА1.

Схема настолько стандартна, что в 20-30-е гг. широко использовались сокращенные обозначения структуры приемников, например 2-V-3, или 0-К-2. Цифры обозначали число каскадов усиления, первая - РЧ, вторая - ЗЧ. Буква в середине обозначала тип детектора: V - ламповый, К - кристаллический (транзисторов тогда не было). Первый из приемников содержал двухкаскадный УРЧ, ламповый детектор и трехкаскадный УЗЧ - солидная конструкция, содержащая 5-6 ламп! Второй приемник нашего примера - детекторный, с кристаллическим диодом и двухламповым УЗЧ. Кстати, ничто не мешает оснастить любой детекторный приемник любым УЗЧ из описанных на этом сайте.

Стандартная структурная схема приемника прямого усиления

Недостаток приемников, построенных по схеме рис. 4.27, состоит в неподходящей форме резонансной кривой одиночного контура. Получается либо достаточная полоса пропускания при низкой селективности, либо очень узкая полоса при высокой. Обобщенная кривая селективности одиночного контура показана штриховой линией на рис. 4.28.

Обобщенные кривые селективности

Наклон этой кривой при больших расстройках невелик и составляет всего 6 дБ на октаву (двукратное увеличение расстройки). Так, например, при расстройке, равной двум полуполосам пропускания (х = 2, Δf = 10-20 кГц) селективность получается всего 7 дБ, а при х = 10 (Δf = 50-100 кГц) - едва достигает 20 дБ. Экспериментально установлено, что одноконтурные приемники по схеме на рис. 4.27 неплохо работают там, где можно принять всего несколько радиостанций, достаточно разнесенных по частоте и создающих примерно одинаковую напряженность поля в месте приема. Если же частоты станций близки, а сигналы их сильно различаются по уровню, то отстроиться от сильного сигнала практически невозможно.

Улучшить селективность можно, установив на входе приемника вместо одиночного контура двух-трехконтурный полосовой фильтр. Изготовить и настроить такой фильтр не так уж и сложно, ведь перестраиваются одинаковые контуры, поэтому сопряжение настроек, как только оно достигнуто, получается идеальным во всем диапазоне, а не в «трех точках», как у супергетеродина. Настройка вполне осуществима без приборов, на слух, только по принимаемым сигналам. АЧХ двухконтурных фильтров показаны на рис. 4.28 сплошными линиями для трех случаев: критической связи (β = 1,0), связи вдвое меньше критической (β = 0,5) и вдвое больше (β = 2,0). Видно, что вершина АЧХ более плоская, а скаты кривой гораздо круче (12 дБ на октаву). При коэффициенте связи β выше единицы вершина АЧХ становится двугорбой, а полоса пропускания значительно расширяется.

В одном из давних номеров журналов «Радио» уже описывался преселектор из двух магнитных антенн, настраиваемый двухсекционным КПЕ. Ссылку не делаем, так как в статье содержалось не совсем верное утверждение, что АЧХ преселектора соответствует резонансной кривой двухконтурного фильтра. Действительно, два связанных контура имеют более широкую полосу пропускания, чем один, а при связи больше критической АЧХ двугорбая. Все так, но только при небольших расстройках двух связанных магнитных антенн относительно частоты сигнала. Тщательная экспериментальная проверка показала, что при больших расстройках селективность этой системы не лучше, чем 1/х, то есть не лучше, чем у одиночного контура. Это и понятно, ведь одна из магнитных антенн непосредственно связана со входом УРЧ.

Двухконтурный фильтр с индуктивной связью

Чтобы оба контура преселектора фильтровали сигнал, только один из них - контур магнитной антенны - должен принимать сигнал, а другой надо использовать только для фильтрации, включив его между антенной и входом УРЧ. Эти соображения привели к созданию первой конструкции, эскиз которой показан на рис. 4.29. Катушка L1 первого контура была намотана на длинном стержне магнитной антенны, а катушка L2 второго контура - на коротком, плохо принимающем сигнал, но индуктивно связанным с первым.

Такой преселектор показал хорошие результаты, позволяя в диапазоне СВ принимать близкие по частоте станции 846, 873 и 918 кГц без значительных взаимных помех. Выяснились и его недостатки. Во-первых, длинные провода от катушки L2 к КПЕ и входу УРЧ не позволили полностью устранить «антенный эффект» во втором контуре и, во-вторых, коэффициент индуктивной связи между катушками сохранялся по диапазону примерно постоянным, но при этом полоса пропускания всего фильтра была слишком узка на низкочастотном краю диапазона и слишком широка на высокочастотном.

Второй недостаток, как более существенный, устраняется применением комбинированной связи контуров, разработанной еще в 30-х гг. для ламповых радиоприемников. Эскиз двухконтурного перестраиваемого полосового фильтра с комбинированной индуктивно-емкостной связью при параллельном расположении катушек показан на рис. 4.30а, а при соосном - на рис. 4.30б. Эскизное изображение катушек позволяет показать правильное включение выводов и направление намотки, поскольку индуктивная и емкостная связь должны действовать согласно. Переполюсовка выводов или изменение направления намотки одной из катушек приводят к взаимной компенсации индуктивной и емкостной связи и нарушению работы фильтра.

Двухконтурный фильтр с индуктивно-емкостной связью

Смысл применения комбинированной связи в следующем: одна только индуктивная связь примерно постоянна по диапазону и дает расширение полосы при увеличении частоты. Одна только емкостная связь через общий для двух контуров конденсатор С2 велика на низкочастотном краю диапазона, когда велики контурные емкости С 1.1 и С 1.2, но быстро уменьшается с частотой, так что полоса пропускания даже сужается к высокочастотному краю диапазона. Комбинируя обе связи в необходимой пропорции, можно получить постоянную полосу по всему диапазону. Катушка L1 в фильтре с индуктивно-емкостной связью служит магнитной антенной, а катушку L2 следует выполнить так же, как и в первой конструкции (рис. 4.29).

Схема двухконтурного преселектора с двойной емкостной связью

Практически удобнее использовать двойную емкостную связь - это позволяет полностью устранить антенный эффект катушки L2 путем ее экранировки или намотки на тороидальном сердечнике, не чувствительном к внешним магнитным полям. Схема полосового фильтра с двойной емкостной связью показана на рис. 4.31. Полярность включения катушек в ней значения не имеет.

Параллельная емкостная связь через конденсатор С2 возрастает с повышением частоты, а последовательная, через конденсатор С3, уменьшается. Подбором емкостей можно получить плавное ослабление связи к высокочастотному краю и постоянство полосы пропускания по всему диапазону.

Конструкция конденсатора связи С2

Именно так и было сделано во второй конструкции. Чтобы полностью избавиться от антенного эффекта во втором контуре, катушка L2 была намотана на ферритовом кольце и размещена в непосредственной близости от блока КПЕ и входа УРЧ. С равным успехом можно намотать катушку на броневом сердечнике и поместить в экран. При намотке на обычном каркасе вряд ли удастся получить необходимую добротность в диапазоне СВ - на ДВ она достаточна.

Как показали расчеты, конденсатор последовательной связи С3 должен иметь довольно значительную емкость, а вот конденсатор параллельной связи С2 - очень малую, менее 1 пФ. Столь малое значение емкости позволяет выполнить конденсатор из двух отрезков круглого проводника диаметром 2 мм, припаянным непосредственно к выводам секций блока КПЕ, как показано на рис. 4.32. Емкость можно регулировать, подгибая проводники.

Читать дальше - Приемник с двухконтурной входной цепью