Материал: Радиоприемные устройства учебник.

регулировки резонансных частот колебательных систем в приемнике для компенсации их вредного влияния. Правда, можно предотвратить выход частоты принимаемого радиосигнала из полосы приема в результате отмеченных нестабильностей, расширяя полосу пропуска­ ния высокочастотного тракта приемника. Величина этого расширения определяется величинами возможных уходов частоты принимаемого ра­ диосигнала и гетеродина, в тех случаях, когда проектируется супер­ гетеродинный приемник. Однако при этом понижается избирательность приемника и, кроме того, в широкополосных приемниках трудно полу­ чить требуемое усиление. Указанного расширения полосы можно избе­ жать, применяя устройство автоматической подстройки либо резонанс­ ных частот колебательных систем приемника, либо частоты гетеродина в супергетеродинных приемниках. В обоих случаях система автопод­ стройки устраняет также неточность первоначальной настройки прием­ ника на нужные сигналы.

Практически в любых радиотехнических системах интенсивность принимаемых радиосигналов может значительно изменяться. В системах радиовещания и телевидения такое изменение связано с обеспечением высококачественного приема сигналов в общем случае значительного числа радиостанций, находящихся на различных расстояниях от места приема. Аналогичные условия приема сигналов характерны для ра­ диосвязи и радиолокации. В радиолокации, например, изменение рас­ стояния до отражающего объекта, непостоянство во времени условий распространения радиоволн, флюктуации сигнала при изменении эффективной поверхности радиолокационной цели приводят к тому, что уровень принимаемых сигналов может меняться в широких пре­ делах.

Таким образом, при проектировании различных радиоприемных устройств обычно возникает задача обеспечения высококачественного радиоприема при возможных изменениях амплитуды сигналов на входе приемника от нескольких микровольт до сотен милливольт. Во всех указанных случаях усиление, необходимое для приема слабых сигналов, оказывается не только излишним, но и вредным при приеме сильных сигналов, поскольку последние создают значительную пере­ грузку каскадов приемника, резко снижая его качественные показа­ тели. Поэтому для обеспечения нормальных условий работы отдель­ ных каскадов и выходных устройств в приемнике применяется регу­ лировка усиления, которая может производиться вручную или автома­ тически. Автоматическая регулировка усиления (АРУ) позволяет защитить приемник от перегрузки сильными сигналами без участия слушателя или оператора. Однако для изменения величины выходного напряжения при заданном напряжении на входе необходима ручная регулировка усиления. Поэтому независимо от наличия или отсутст­ вия АРУ в большинстве приемников применяется и ручная регу­ лировка.

Если приемник не имеет АРУ, то ручная регулировка должна пред­ шествовать тем каскадам, на входах которых могут появиться сигналы чрезмерно большой амплитуды: При наличии АРУ ручной регулятор

347

включают обычно в детекторном каскаде или в усилителе низкой час­ тоты после каскадов, входящих в схему авторегулировки.

При различных условиях радиоприема часто бывает желательной различная полоса пропускания. В первую очередь, это зависит от величины отношения уровня полезного сигнала к уровню помех, кото­ рая может быть в месте приема. Если это отношение велико, можно расширить полосу пропускания, так как при этом повышается качество воспроизведения сигнала. В тех случаях, когда указанное отношение мало, необходима значительно более узкая полоса пропускания,так как при этом улучшаются избирательные свойства приемника и уро­ вень помех на его выходе уменьшается; однако одновременно ухуд­ шается качество воспроизведения принимаемого сигнала. Компромис­ сное решение достигается путем регулирования полосы пропускания. Обычно эта регулировка проводится вручную одновременно или раз­ дельно в высокочастотных и низкочастотных каскадах приемника. Сокращение полосы до детектора в большей степени повышает помехо­ устойчивость приемника, чем сокращение полосы после него.

Одной из разновидностей регулировок полосы пропускания низ­ кочастотного тракта является широко применяемая в вещательных приемниках регулировка тембра. Зта регулировка позволяет изменять форму частотной характеристики низкочастотного тракта приемника и позволяет тем самым придать звучанию тембр, соответствующий вкусу слушателей.

10.2. Методы настройки приемников

Для переменной настройки широкодиапазонного приемника в его высокочастотном тракте применяют избирательные системы, которые можно настраивать на любую частоту рабочего диапазона. Чаще всего в качестве таких избирательных систем используют одиночные конту­ ры, так как многоконтурные избирательные системы трудно приспосо­ бить для работы в широких диапазонах рабочих частот.

Обычно весь рабочий диапазон приемника разбивают на несколько поддиапазонов, которые частично перекрываются. Переход с одного поддиапазона на другой осуществляют при помощи переключателя поддиапазонов путем скачкообразного изменения одного из реактив­ ных элементов контура, чаще всего индуктивности, а перестройку внутри поддиапазона — плавным изменением величины другого реак­ тивного элемента, обычно емкости. Переменные элементы всех пере­ страиваемых контуров электрически или механически связаны в один блок, общий для всех поддиапазонов, что существенно уменьшает габа­ риты и упрощает настройку приемника. Таким образом, процесс на­ стройки широкодиапазонного приемника распадается на выбор нужного поддиапазона и изменение частоты настройки колебательных контуров высокочастотного тракта внутри поддиапазона.

Существуют различные конструкции переключателей диапазонов. В современных вещательных приемниках широко распространены клавишные переключатели. В таких приемниках коммутация эле-

348

ментов колебательных контуров осуществляется путем нажатия ща клавишу, в результате чего происходит выбор нужного поддиапазона. Общее число поддиапазонов обычно бывает не менее двух-четырех, для чего необходимо соответствующее число клавиш.

В качестве примера на рис. 10.1 показан вариант схемы настройки вещательного приемника, имеющего два поддиапазона. В этой схеме во входной цепи используется трансформаторная связь, образованная катушками L x, L 2, L3и L4, расположенными на внутренней магнитной антенне. Коммутация элементов колебательных контуров, позволяю­

щих принимать сигналы радиостанций, частоты которых расположены в двух поддиапазонах волн, производится с помощью клавишного переключателя П, имеющего три контактных ножа. При нажатии кла­ виши первого поддиапазона все ножи переключателя переходят в левое положение, а имеющийся в переключателе фиксатор удерживает кла­ вишу в положении нажатия. При нажатии клавиши второго поддиапа­ зона ножи переходят в правое положение, фиксация первой клавиши снимается, а вторая клавиша, наоборот, фиксируется до тех пор, пока не будет нажата другая клавиша.

Плавная настройка входных контуров осуществляется переменным конденсатором Съ а контуров гетеродина — переменным конденсато­ ром С2. Роторы этих конденсаторов расположены на одной оси, которая поворачивается оператором при настройке приемника.

Преобразователь частоты собран на транзисторе Т 1 по схеме с сов­ мещенным гетеродином. Напряжение сигнала с входных цепей посту­ пает в цепь базы транзистора Т и который для принимаемого сигнала включен по схеме с общим эмиттером. Гетеродин собран по схеме ин­ дуктивной трехточки с заземленным коллектором. Его частота изме-

349

няется путем изменения величины вносимого в контур реактивного со­ противления. Напряжение гетеродина, определяющее режим преобра­ зования, выделяется на резисторе R, который одновременно исполь­ зуется и для температурной стабилизации каскада. Нагрузкой преоб­ разователя частоты служит фильтр сосредоточенной селекции, состоя­ щий из двух контуров с емкостной связью.

В телевизионных и профессиональных приемниках различного наз­ начения часто применяются барабанные переключатели, позволяющие добиться минимальной длины соединительных проводов. Переключате­ ли этого типа являются наиболее совершенными, но и более дорогими по сравнению с' переключателями других типов. Наиболее компактная конструкция барабанных переключателей получается при пяти­ шести поддиапазонах, но на практике можно применить барабанные переключатели, рассчитанные для двенадцати и более поддиапазонов. В таких переключателях комплекты катушек отдельных поддиапазо­ нов вместе с их подстроечными конденсаторами размещены по окруж­ ности вращающегося барабана параллельно его оси. Поворачивая барабан, подключают ту или иную группу контактов, расположенных на боковой поверхности барабана и соответствующих определенному поддиапазону, к неподвижным контактам, соединенным с остальными элементами схемы приемника. В транзисторных УРЧ на боковой по­ верхности барабана могут располагаться и активные элементы, что позволяет сократить число подвижных контактов и существенно упро­ стить настройку каждого поддиапазона. В профессиональных прием­ никах для уменьшения электрических потерь на высокой частоте и для ослабления влияния высокой влажности, грибковых образований ит. п. контакты переключателей выполняются на керамике. Поворот бараба­ на производится вручную, механическим путем или с помощью спе­ циальной электромеханической системы. В последнем случае обычно используется электродвигатель, который связан с осью барабана спе­ циальной системой механических передач.

Плавное изменение частоты настройки колебательных контуров в приемниках радиовещания чаще всего осуществляется либо с по­ мощью конденсаторов переменной емкости так, как это было показано на рис. 10.1, либо с помощью варикапов. В последнем случае роль кон­ денсатора переменной емкости выполняет барьерная емкость р-п пере­ хода запертого полупроводникового диода, которая зависит от вели­ чины запирающего напряжения. Малые размеры и отсутствие мик­ рофонного эффекта позволяют успешно заменять варикапами вра­ щающиеся конденсаторы переменной емкости в миниатюрных прием­ никах и приемниках, работающих в условиях вибраций. Простейшая схема колебательного контура, перестраиваемого варикапом, приве­ дена на рис. 10.2, а. Здесь конденсатор Са блокирует цепь управляю­ щего напряжения Пупр для токов, частота которых лежит в полосе пропускания контура. Зависимость емкости варикапа от приложенного к нему напряжения, определяемая формулой (4.1), нелинейна. В уси­ лительных трактах нелинейность емкости варикапа может привести

красстройке избирательных цепей под действием сильного сигнала,

кискажениям формы резонансной кривой, к образованию перекрестной

360

модуляции и появлению колебаний комбинационных частот, что ухуд­ шает помехоустойчивость приемника. Эти вредные эффекты можно су­ щественно ослабить, если в цепях, перестраиваемых варикапами, ис­ пользовать встречно-последовательное включение двух варикапов, по­ казанное на схеме рис. 10.2, б. При одновременной перестройке не­ скольких колебательных контуров с помощью варикапов, использую­ щей одно и то же управляющее напряжение, большое значение имеет сопряжение настроек, различные методы полу­ чения которого рассмотрены в [1].

В профессиональных приемниках различ­ ного назначения для уменьшения максималь­ ного времени перестройки приемника по диапа­ зону используют дискретные методы настройки и, в частности, перестройку частоты колебатель­ ных контуров магазином дискретных емкостей. Принципиальная особенность этого способа на­ стройки связана с заменой конденсатора пере­ менной емкости набором конденсаторов постоян­ ной емкости, переключаемых специальной счет­ ной схемой. Закон изменения емкости такого конденсатора может как угодно близко прибли­ жаться к плавному при уменьшении шага ди­ скретности. Практически минимальная величина одного «дискрета» ограничивается влиянием раз­ личных дестабилизирующих факторов на вели­

чину набираемой емкости. Коммутация емкостей осуществляется либо с помощью высокочастотных герметизированных контактов (герконов}, которые обладают малой емкостью между контактами и практически не ухудшают добротность контуров, либо с помощью высокочастот­ ных диодов. При высоких уровнях сигналов на входе приемника начи­ нает сказываться нелинейность вольт-амперных характеристик диодов, что проявляется в ухудшении характеристики избирательности прием­ ника. Поэтому применение герконов в качестве коммутационных эле­ ментов оказывается предпочтительнее.

Закон изменения емкости «дискретного» конденсатора может быть самым различным. Наиболее известен «дискретный» конденсатор с ли- нейно-изменяющейся емкостью, которая может быть определена по формуле

С = АС (а02° + й! 21 + а223 + ... + ап2") = А СА,

где ап — 0 или 1 в зависимости от команд управления с декадных переключателей; АС — минимальный шаг по шкале емкости; п —- чис­ ло постоянных коммутируемых конденсаторов. Настроечная харак­ теристика колебательного контура при использовании герконов имеет вид

351