Валерий Родиков - Приключения радиолуча

«Супер» — так жаргонно называли радиолюбители 40—50-х годов супергетеродинный приемник. Сейчас, за редким исключением, все радиоприемники, будь то бытовые, телевизионные, связные, радиолокационные и других назначений, строятся по супергетеродинной схеме. А в период зарождения радиовещания господствовали простые в изготовлении детекторные приемники.

Их основным элементом был кристаллический детектор, который выпрямлял электрические колебания радиочастоты, наведенные в антенне радиоволной и выделенные резонансным контуром. В выпрямленном напряжении содержались колебания звуковых частот, которые в телефонных наушниках превращались в звуковые сообщения.

Кристаллический детектор был первым в современном понимании полупроводниковым прибором. Он пришел на смену капризному и ненадежному когереру. Хотя точная дата рождения кристаллического детектора не установлена (примерно 1906 год), можно с полным основанием сказать, что появился он как нельзя вовремя. С его помощью значительно расширилась аудитория радиослушателей.

Помимо простоты детекторный приемник обладал еще одним немаловажным достоинством: для него не требовалось источника питания. Энергию приносила сама радиоволна.

С совершенствованием радиоламп, естественно, проявилось давнее намерение услышать речь и музыку как говорят, «во весь голос». Пристроили после детектора усилитель низкой частоты (или сокращенно УНЧ) и стали слушать уже не в наушниках, а из громкоговорителей (динамиков). Потекла живая человеческая речь по комнатам, залам, площадям…

Чтобы увеличить дальность приема, стали усиливать радиочастотные колебания и до детектора поставили усилители радиочастоты (УРЧ). Вот вам и знаменитый приемник «прямого усиления», где радиочастотный сигнал усиливается, затем детектируется и опять следует усиление, но только уже на низкой, звуковой частоте. Эти приемники были в ходу у радиолюбителей еще в 50-х годах. Названия их звучали несколько таинственно: 1— V — 2, 1— V— 1, 0 — V — 2. Первая цифра означала число ламп для усиления радиочастоты, последняя — число ламп для усиления низкой частоты, а буква V означала детектирование.

В таком приемнике избирательность, то есть способность отстраиваться от сигналов соседних радиостанций, достигалась настройкой входного колебательного контура прямо на частоту нужной станции, и основное усиление до детектирования тоже производилось па этой частоте. Оттого и назывался такой приемник приемником прямого усиления. Покуда радиостанций было мало и использовались в основном длинные волны, особых проблем не возникало. Но как только началось освоение коротких волн, сразу же проявился недостаток схемы — стало нелегко отстроиться от других радиостанций, поскольку чем выше частота, тем шире становится полоса пропускания резонансного контура. Таково уж его свойство. (С ним мы немного познакомились, когда речь шла об опытах Герца.)

Если уподобить радиоприемник стадиону, а колебательный контур — его воротам, то чем шире полоса пропускания контура, чем шире ворота стадиона, тем больше шансов у безбилетников, то бишь сигналов других, мешающих станций и прочих разных источников помех проникнуть в приемник.

Крутишь ручку настройки приемника: чем короче длина волны, тем труднее избавиться от мешающих «соседей». Мало того, и слышимость падает. Голос в приемнике слабее от того, что усиление каскадов УР^ уменьшается с повышением частоты Дело в том, что на более высоких частотах выводы электродов, сами электроды ламп начинали вести себя как конденсаторы и тем самым уменьшали усиление.

Пробовали увеличить число каскадов УРЧ, чтобы компенсировать потери. Но на высоких частотах любые два близко расположенных проводника образовывали емкость. Через нее сигнал с выхода каскада попадал на вход. Возникала цепь положительной обратной связи, о которой уже упоминалось. Довольно легко усилитель терял устойчивость и начинал «генерить», то есть сам становился генератором.

Надо было сделать так, чтобы, независимо от частоты принимаемого сигнала, и избирательность приемника, и его усиление оставались практически постоянными. Этого удалось достигнуть в супергетеродине. Его проявление, если следовать хронологии, стало вторым важнейшим событием в радиотехнике после изобретения электронной лампы.

Тем не менее главным образом благодаря своей простоте и детекторные приемники, а схем их было превеликое множество, и приемники прямого усиления, и разные регенераторы еще долгое время применялись даже на коротких волнах. Да и сегодня в некоторых специальных устройствах нет-нет да и можно наткнуться на приемную схему из далеких 20-х годов.

У супергетеродина, этого счастливого ребенка (а родился он в 1917 году), было сразу четыре отца: французский инженер Л. Леви, немцы Г. Арко и В. Шоттки и уже известный нам Э. Армстронг. Но закон остался на стороне Леви, и ему был отдан приоритет.

Армстронг тоже получил патент на супергетеродин, но в США. Он, капитан корпуса связи, находился в ту пору (шла первая мировая война) во Франции; 30 декабря 1918 года послал из Парижа в США заявку на патент и получил его в июне 1920 года. В Америке считают изобретение супергетеродина величайшим достижением Армстронга.

В чем же идея супергетеродина? Она, кстати, блеснула еще в 1902 году. Смысл ее в том, что сигнал радиочастоты переносится с помощью местного генератора — гетеродина — на другую, более низкую частоту, где нет проблем с усилением и где можно сделать фильтры с нужной формой частотной характеристики. И главное, чтобы эта более низкая частота, которую во всех странах Европы назвали «промежуточной», была бы постоянной. Тогда и усилительные элементы, и резонансные контуры будут работать на одной и той же частоте. Так что их контуры не надо будет перестраивать. В таких условиях намного проще получить требуемую форму частотной характеристики приемника, или, как говорят радисты, согласовать ее с частотным спектром принимаемого сигнала.

Слово «гетеродин» произошло от двух греческих слов: «гетерос» — иной, другой и «динамис» — сила. То есть принимаемый сигнал радиочастоты подвергается воздействию другого, местного сигнала иной частоты. Этот процесс переноса сигнала с одной частоты на другую называется гетеродированием. Осуществляется он перемножителем, который в приемнике обычно называют смесителем. Интересно: сигналы перемножаются, а частоты их вычитаются! А чтобы частота на выходе смесителя была бы постоянной, равной промежуточен, надо подстраивать частоту гетеродина. Именно от качества усилителя промежуточной частоты, который сокращенно называют УПЧ, главным образом зависит чувствительность и избирательность приемника. Ведь независимо от длины волны принимаемой станции основная обработка сигнала происходит в УПЧ.