— выходное сопротивление транзистора и особенно низкое входное сопротивление следующего каскада могут сильно испортить добротность контура.
Не всегда транзисторы, пригодные для усилителей НЧ, подходят для усилителей ВЧ. Здесь все зависит от того, какие частоты может усиливать транзистор и какие нужно усиливать в приемнике (С-15).
К важным различиям между усилителями ВЧ и НЧ нужно прежде всего отнести то, что высокочастотные усилители больше склонны к самовозбуждению. С увеличением частоты легче возникают паразитные обратные связи между входными и выходными цепями усилительного каскада, например, через общие цепи питания или «по воздуху», из-за наводок с одних проводов на другие, или через магнитные поля катушек (Р-116;1). По этой причине входные и выходные цепи каскада стараются не располагать слишком близко, а иногда некоторые их элементы, например колебательные контуры, помещают в экран.
Правда, в некоторых случаях в усилителях ВЧ умышленно вводят положительную обратную связь: она позволяет уменьшить собственное сопротивление контура и поднять его добротность (Р-125;5). Обратную связь делают регулируемой с тем, чтобы ее можно было увеличивать, но не доходить до порога генерации.
Приемники, в которых имеется усилитель ВЧ, детектор и усилитель НЧ, называют приемниками прямого усиления. С давних времен существует сокращенное обозначение схем таких приемников — детектор обозначается латинской буквой V, цифра перед этой буквой указывает число каскадов усилителя ВЧ, цифра после буквы V — число каскадов усилителя НЧ (Р-125;6). Так, например, обозначение 2-V-3 соответствует такой схеме приемника: два каскада усиления высокой частоты, детектор и три каскада усиления низкой частоты.
В самом общем виде можно сказать, что чем больше усилительных каскадов в приемнике, чем больше общее усиление, тем выше чувствительность. Эта бесспорная, казалось бы, истина требует, однако, несколько важных пояснений и дополнений.
Т-217. Чувствительность приемника указывает самые слабые сигналы, которые он еще может нормально принимать. Прежде чем ввести характеристику «чувствительность приемника», нужно договориться, какими цифрами будет подкреплена оценка «станция слышна». Конечно, хорошо, если уровень принимаемого сигнала позволяет усилителю НЧ работать с его максимальной мощностью. Если сигнал сильнее, тоже неплохо, его всегда можно ослабить регулятором громкости, чтобы усилитель НЧ не заходил в область искажений. А вот если сигнал слабее, то этого уже ничем не исправишь, выходная мощность усилителя, а значит, и громкость звучания, будет меньше максимальной. И чем слабее принимаемый сигнал, тем тише звучит приемник.
До каких пор можно мириться с уменьшением громкости? Где та граница, после которой принимаемой станции будет поставлена оценка «слишком тихо»? Договорились, что допустимая граница проходит там, где выходная мощность становится в десять раз меньше максимальной. Если приемник, принимая слабую станцию, дает такую, как ее называют, нормальную мощность, то считается, что станция еще слышна. А напряжение на входе приемника, соответствующее нормальной выходной мощности (10 % от максимальной), — это как раз и есть чувствительность приемника. Чем меньше это напряжение, тем, значит, более слабые сигналы может нормально принимать приемник, тем лучше его чувствительность. Так, например, если мы говорим, что чувствительность 100 мкВ, то это значит, что приемник нормально работает при входном сигнале 100 мкВ, а если чувствительность 200 мкВ, то, значит, на вход приемника для нормальной его работы нужно подать в два раза более сильный сигнал, то есть чувствительность приемника в два раза хуже. Для приемников с магнитной антенной указывают напряженность поля (в милливольтах на метр), необходимую для нормальной работы.
Т-218. В приемниках прямого усиления трудно, а на коротких волнах невозможно получить хорошую избирательность. Увеличивая число усилительных каскадов, можно было бы построить приемник с весьма высокой чувствительностью, хотя, конечно, с повышением частоты принимаемого сигнала эта задача осложняется (Т-216). И совсем уже трудно с повышением принимаемой частоты обеспечить хорошую избирательность приемника. А на коротких волнах добиться хорошей избирательности практически вообще невозможно.
Если не считать положительной обратной связи, которая применяется редко из-за ее неустойчивости, капризности, то есть только один способ повышения избирательности — нужно увеличивать число контуров, через которые проходит сигнал (Р-126;1,2).
Р-126
Предположим, что один контур ослабляет соседнюю станцию (по напряжению) в 2 раза (на 6 дБ) и что сигнал последовательно проходит через три таких контура. В итоге сигнал соседней станции будет ослаблен в 2∙2∙2 = 8 раз (избирательность по соседнему каналу 6 + 6 + 6 = 18 дБ (С-9). А если ввести 5 контуров, то соседняя станция будет ослаблена уже в 32 раза (избирательность 30 дБ). Много это или мало, судите сами: у самых простых промышленных радиовещательных приемников избирательность по соседнему каналу не хуже 20 дБ (в десять раз по напряжению), а у приемников высокого класса не хуже 60 дБ (в тысячу раз).
Простой, казалось бы, способ повышения избирательности — увеличение числа контуров — на практике встречает серьезные трудности. Хотя бы потому, что каждый контур нужно настраивать, для него нужна отдельная секция в конденсаторе переменной емкости КПЕ. И еще для каждого контура нужны свой полный комплект катушек на все диапазоны и своя секция в переключателе диапазонов (Р-126). Кроме того, чем больше контуров, тем сильнее суммируются их личные недостатки. В процессе перестройки контура с помощью КПЕ и переключения катушек меняется соотношение между индуктивностью и емкостью контура, то есть меняется его добротность. И чем больше контуров в приемнике, тем сильнее меняются чувствительность и избирательность в пределах диапазона и при переключении диапазонов. А для диапазона коротких волн практически вообще нельзя создать приемник прямого усиления: относительное различие в частоте соседних станций слишком мало, чтобы контур мог его заметить (Р-123;4). С учетом реальных возможностей одного контура в таком приемнике надо бы иметь 50-100 настраиваемых контуров, а это трудно сделать даже в мысленном эксперименте.
Т-219. В супергетеродине сигнал любой частоты сначала преобразуется в сигнал постоянной промежуточной частоты, на которой и осуществляется основное усиление и выделение принимаемой станции. Главные недостатки приемника прямого усиления можно устранить, используя так называемый супергетеродинный метод приема. Вот его главная идея: любой сигнал, независимо от его частоты, нужно сначала преобразовать в сигнал с другой частотой, постоянной для данного типа приемника, а затем уже на этой, как ее называют, промежуточной частоте производить усиление и ослаблять мешающие станции. Несколько слов о том, как это делается и что дает.
Вспомните, что в нелинейном элементе два генератора создают не только гармоники своих напряжений, но и частотные гибриды — сигналы разностной и суммарной частоты (Т-182, Р-127;1). Теперь представьте себе, что один из этих генераторов — приемная антенна, в которой пока действует только один сигнал Uс (в мысленном эксперименте и такое возможно) с частотой fс (Р-127;2). Источник второго напряжения Uг — внутренний маломощный генератор приемника, так называемый гетеродин, его частота fг. А на выходе нелинейного элемента — давайте сразу же его назовем, как принято, преобразователем частоты — включен колебательный контур LпрСпр, настроенный на одну из двух гибридных частот, а именно на разностную, или, по общепринятой терминологии, промежуточную fпр. Эта промежуточная частота будет численно равна fпр = fг — fс, если частота гетеродина fг выше частоты принимаемого сигнала fс, или будет равна fпр = fс — fг, если fс численно больше, чем fг. Как это уже часто бывало, здесь все дело в арифметике (Р-127; 1,2).
Р-127
Т-220. Благодаря постоянству промежуточной частоты в супергетеродине удается сравнительно простыми средствами получить высокую чувствительность и избирательность. А теперь семь особенностей супергетеродина, которые сделали его основным типом радиоприемников.
1. Сигнал ПЧ (промежуточной частоты) Uпр точно так же промодулирован, как и сам принимаемый сигнал Uс, и поэтому после детектирования Uпр получается точно такая же по форме низкочастотная составляющая, какая получилась бы при детектировании сигнала Uг.
2. От мысленного эксперимента с одной станцией вернемся к реальности, к антенне, в которой одновременно действует много сигналов самых разных частот (Р-127;3). В этом случае, изменяя частоту гетеродина, мы будем получать промежуточную частоту то с одной станции, то с другой, то с третьей. А значит, контур LпрСпр будет выделять сигнал той станции, которую укажет ему гетеродин, создав именно с этой станцией разностную частоту, численно равную промежуточной частоте fпр.
3. С соседними станциями гетеродин тоже создаст разностные частоты, они будут на 10 кГц больше и меньше, чем промежуточная fпр. И все остальные станции тоже создадут разностные частоты (для преобразователя частоты все сигналы равны, со всеми он поступает одинаково), которые еще больше будут отличаться от промежуточной. Естественно, что контур LпрСпр будет ослаблять все эти разностные частоты, будет выделять только сигнал с частотой