Наша сетка, не имеющая отрицательного смещения, улавливает некоторое количество испускаемых катодом электронов во время положительных полупериодов переменного напряжения настроенного контура. Возникающий таким образом выпрямленный ток создает на резисторе R1, падение напряжения. Это напряжение, являющееся результатом детектирования, управляет анодным током лампы. Таким образом обеспечивается одновременное усиление НЧ колебаний.
Обрати внимание, Незнайкин, что резистор R1 имеющий сопротивление один или несколько мегаом, можно также включать непосредственно между сеткой и катодом (рис. 85, б).
Рис. 85.Сеточное детектирование с помощью триода. Резистор R1может быть включен через контур (а) или между сеткой и катодом (б).
До сих пор мы шли только вперед. В радиоприемнике мы рассмотрели антенну, от нее перешли к входной схеме, затем прошли по каскадам УВЧ к детектору и к УНЧ, выходной каскад которого снабжает энергией громкоговоритель.
А теперь посмотрим, что происходит, когда ток ВЧ после усиления возвращается назад. Для этой цели установим в анодной цепи лампы катушку L' индуктивно связанную с катушкой L сеточного колебательного контура (рис. 86).
Рис. 86.Протекающий по катушке L' анодный ток наводит ток обратной связи в катушке L колебательного контура к цепи сетки.
Что тогда произойдет?
В катушке L' колебания тока имеют ту форму, что и в катушке L, но усиленные. Следовательно, они наведут в катушке L переменные токи. Будут ли они в фазе или в противофазе с протекающими там токами? Это зависит от направления витков катушек. Можно так расположить катушки, что токи, наводимые катушкой L' в катушке L, будут усиливать протекающие по ней токи. При этом переменное напряжение на сетке станет больше. Это увеличит анодный ток лампы, в результате чего катушка L' наведет в катушке L напряжение еще большей величины и т. д.
Это воздействие анодной цепи на сеточную называется обратной связью.
И ты легко догадаешься, что степень этого воздействия зависит в основном от связи между двумя катушками. Чем сильнее они связаны между собой, тем больше воздействие. Таким образом можно весьма значительно повысить усиление нашего триода.
Это явление использовалось в широко распространенной схеме, называвшейся «регенеративным детектором». В ней использовали сеточное детектирование, которое обеспечивалось цепочкой R1C1 (рис. 87).
Рис. 87.Схема приемника с регенеративным детектором.
Самое важное заключалось в наличии в анодной цепи катушки L' соединенной последовательно с телефоном. Эта катушка имела регулируемую связь с катушкой L сеточного колебательного контура. Для этой цели катушка обратной связи устанавливалась на подвижном основании, позволявшем приближать ее к неподвижной катушке L. Такая конструкция давала возможность устанавливать максимальную обратную связь, обеспечивая большое усиление и высокую избирательность. Таким образом радиолюбители могли принимать очень удаленные передатчики.
Когда я говорил тебе об увеличении обратной связи, мне следовало бы объяснить, что нельзя увеличивать ее беспредельно. Существует предел, после которого лампа начинает генерировать колебания. Теперь мы подошли к изучению одного из самых важных явлений, каким является генерирование колебаний с помощью электронных ламп.
Для получения колебании в цепь сетки направляют часть энергии из анодной цепи. Лампа усиливает полученные таким образом колебания, и усиленные токи через цепочку обратной связи воздействуют на сеточную цепь.
Обратную связь можно осуществить не только воздействием анодной цепи на сеточную с помощью взаимосвязанных катушек. Такой же результат можно получить с помощью ловко придуманной трехточечной схемы (рис. 88).
Рис. 88.Трехточечная схема. Путь переменной составляющей анодного тока показан жирной линией.
Здесь анодный ток разветвляется на два направления: переменная составляющая через конденсатор С подводится к колебательному контуру, а постоянная составляющая проходит к положительному полюсу анодного напряжения через ВЧ дроссель. Так называют катушку, индуктивное сопротивление которой препятствует прохождению токов ВЧ. По пути к катоду лампы переменная составляющая анодного тока проходит по части катушки колебательного контура; катушка снабжена специальным выводом. Переменная составляющая наводит в контуре напряжение, достаточное для генерирования колебаний.
Чтобы сделать схему более наглядной, я провел жирной линией путь токов обратной связи.
Трехточечная схема может также применяться в приемнике с регенеративным детектором. Для этой цели в цепь сетки включают резистор R1, зашунтированный конденсатором С1(рис. 89).
Рис. 89.Регенеративный приемник, в котором используется трехточечная схема.
Конденсатор С, пропускающий ток обратной связи в колебательный контур, должен быть переменным, что позволит регулировать коэффициент обратной связи. Благодаря такой конструкции становится возможным не переходить точку, где возникают собственные колебания, которые сопровождаются свистом в телефоне, вызываемом интерференцией. Об этом явлении я сейчас расскажу тебе.
Представь себе, что колебания, возникающие в результате воздействия обратной связи, имеют частоту f2, несколько отличающуюся от частоты f1, колебаний, наводимых в антенне принимаемыми радиоволнами. Что же произойдет в результате наложения колебаний этих частот?
Я начертил лля тебя кривые, соответствующие частотам f1 и f2 (рис. 90).
Рис. 90.Наложение двух колебаний с частотами f1 и f2 образует сложное колебание с частотой f1 — f2, которое при детектировании дает колебание с частотой F, равной разности частот двух составляющих.
Вначале, как ты видишь, колебания их совпадают, поэтому амплитуда результирующего тока равна сумме амплитуд обоих колебании. Но вследствие разницы частот образуется сдвиг, и вскоре наши колебания оказываются в противофазе и должны вычитаться одно из другого. Затем сдвиг уменьшается, колебания постепенно начинают совпадать, и все повторяется сначала.
Ты видишь, что амплитуда результирующего тока периодически меняется. И если ты посчитаешь количество периодов каждой из двух составляющих и количество периодов результирующего тока, то, несомненно, придешь к следующему важному выводу: в результате наложения колебаний с частотами f1 и f2 образуется колебание с частотой f1 — f2.
В самом деле, на моем рисунке изображено 20 периодов колебания с частотой f1. В этот же отрезок времени укладывается 16 периодов колебаний с частотой f2. А результирующее колебание с разностной частотой f1 — f2 имеет 4 периода.
Пропустив ток результирующего колебания через диод или любое другое выпрямляющее устройство, мы продетектируем его и получим ток НЧ: F = f1 — f2.
Ты видишь, что наложение двух переменных токов порождает ток, частота которого равна разности частот этих двух токов. Если это два тока ВЧ, частоты которых мало различаются между собой, то их наложение дает ток НЧ. Тогда говорят об интерференции или о биениях. Можно также накладывать токи, частоты которых значительно отличаются. Именно так делают при радиотелефонной передаче.
Сначала генерируют колебания ВЧ с помощью одного из рассмотренных нами способов, в которых обратная связь порождает такие колебания. Затем их усиливают и модулируют токами НЧ, полученными в результате усиления микрофонных токов. Как осуществляется эта модуляция?
Это можно сделать посредством одновременной подачи на сетку лампы двух напряжений: ВЧ и НЧ. Сетка в этом случае должна получить такое смещение, чтобы рабочая точка находилась у подножья характеристики (см. рис. 78). Тогда во время отрицательных полу периодов НЧ анодного тока не будет, а во время положительных полупериодов НЧ приложенное на сетку напряжение ВЧ создаст анодный ток, амплитуда которого в каждый момент времени будет пропорциональна напряжению НЧ. Таким образом получают токи ВЧ, модулированные по амплитуде сигналами НЧ.
Я не хочу утомлять тебя тригонометрическими расчетами сложения синусоидальных кривых ВЧ и НЧ. Просто запомни, что при модулировании по амплитуде несущего высокочастотного тока с частотой/током низкой частоты F возникает ток, имеющий две частоты: f — F и f + F.
Например, если ток ВЧ с частотой 1000000 Гц модулируется током НЧ с частотой 3000 Гц, в результате получается модулированный ток с частотами 997 000 и 1003 000 Гц (рис. 91).
Рис. 91.Колебания с несущей частотой 1 000 000 Гц модулируются НЧ с частотой 3000 Гц.
В радиотелефонии полоса звуковых частот ограничена 4500 Гц. Ширина каждой из модулированных боковых полос, расположенных по обе стороны от несущей частоты, равна 4500 Гц. А спектр частот, который занимает радиотелефонный передатчик, следовательно, составляет 9000 Гц. Поэтому международное разделение несущих частот предусматривает выделение интервалов шириной 9 кГц во избежание одновременного приема двух передач и появления интерференционных свистов.