Рис. 141. Устройство телефонных трубок.
1 — электромагнит; 2 — мембрана; 3 — акустический раструб; 4 — корпус; 5 — питающий провод.
Детектирование
Через телефонные трубки должен проходить ток низкой частоты. Совершенно бесполезно пытаться питать наушники модулированным током высокой частоты. Мембрана, имеющая слишком большую инерцию, не стала бы вибрировать на такой высокой частоте Однако если бы это и оказалось возможным, воспроизведенный «звук» имел бы столь высокую частоту, которую человеческое ухо не воспринимает. Кроме того, ток высокой частоты не пройдет через обмотки телефонных трубок из-за их слишком большого индуктивного сопротивления.
Три причины, из которых достаточно каждой отдельно взятой, приводят к необходимости осуществить операцию, обратную модуляции выделить из модулированного тока высокой частоты его низкочастотную составляющую. Эта операция носит название детектирования (иногда говорят демодуляция).
Для выделения низкочастотной составляющей модулированного тока его достаточно выпрямить, т. е. подавить все полупериоды одной из полярностей.
Таким образом, получаются импульсы тока, имеющие только одно направление и следующие один за другим в ритме высокой частоты, амплитуда которых изменяется в соответствии с формой тока низкой частоты (см. рис. 40,б). Достаточно накопить эти импульсы на обкладках конденсатора малой емкости, чтобы, разряжая его на телефонные трубки (или любое другое сопротивление), создать ток низкой частоты (рис. 40, в). Таков общий смысл процесса детектирования. Рассмотрим подробнее способы его осуществления.
Детекторы
Выпрямление тока производится с помощью проводника с односторонней проводимостью. Такой проводник имеет относительно небольшое сопротивление при прохождении тока в одном направлении и значительно большее (или даже бесконечно большое) в другом направлении. Ламповый диод может служить примером детектора с бесконечно большим сопротивлением в «запрещенном направлении», потому что электроны не могут пройти в направлении от анода к катоду. Детекторы с так называемым непостоянным контактом, из которых в прошлом был наиболее известен галеновый детектор с точечным контактом, пропускают в одном направлении ток значительно большей величины, чем в другом.
Любознайкин был прав, утверждая, что любая асимметрия (физическая, химическая или геометрическая) между двумя соприкасающимися телами, определяет неодинаковую проводимость в обоих, направлениях. А так как идеальной симметрии никогда не бывает, то можно сказать, что все неидеальные контакты в бóльшей или меньшей степени детектируют. Это явление часто бывает весьма нежелательным. Отсюда возникает опасность плохих контактов и необходимость применять пайку контактов при сборке радиоприемника.
Кристаллический детектор с непостоянным контактом имеет преимущества перед ламповым диодом в том, что не требует тока накала, и уступает ему в том, что может детектировать лишь очень слабые токи. В наши дни кристаллический детектор применяется лишь в безламповых радиоприемниках, в которых вообще нет усиления и очень слабый ток антенны после детектирования подаемся непосредственно на телефонные трубки. Такие приемники пригодны для приема только местных передач.
Но разве не является чудом даже такой приемник, в котором ничтожной частицы энергии, полученной антенной из пространства, достаточно для приведения в движение мембраны телефонных трубок..?
Конденсатор, служащий для накапливания однонаправленных импульсов выпрямленного тока, должен иметь достаточно малую емкость, чтобы представлять большое сопротивление для тока низкой частоты, так как иначе этот ток замкнулся бы через конденсатор. Обычно используется конденсатор емкостью до 2 000 пф.
Добавим, что в современных ламповых приемниках часто применяют полупроводниковые детекторы, германиевые или кремниевые, не уступающие ламповым диодам и не требующие накала.
Анодное детектирование
Триод позволяет одновременно осуществлять детектирование и усиление модулированного тока. Для этого подлежащее детектированию напряжение подается между сеткой и катодом лампы, причем отрицательное напряжение смещения должно быть больше, чем при использовании лампы в качестве усилителя, так как необходимо, чтобы рабочая точка была смещена к нижнему изгибу характеристики. В таких условиях отрицательные полупериоды высокочастотного напряжения дадут лишь малое снижение анодного тока, а положительные полупериоды вызовут значительное увеличение анодного тока. Последний примет форму серии однонаправленных импульсов высокой частоты с меняющимися амплитудами.
Конденсатор, включенный в анодную цепь и заряжаемый импульсами, создает в телефонных трубках (или любой другой нагрузке) ток низкой частоты.
В этом и состоит сущность детектирования на нижнем изгибе сеточной характеристики, называемого анодным детектированием. В принципе оно сводится к неравномерному усилению положительных и отрицательных полупериодов модулированных высокочастотных импульсов.
Комментарии к одиннадцатой беседе
Усиление высокой и низкой частоты
В большинстве приемников применяется усиление сигналов как до, так и после детектирования. Высокую частоту необходимо усилить, чтобы напряжение, подаваемое на детектор, имело величину, достаточную для детектирования в нормальных условиях. Следует отметить, что каждый детектор имеет свой «порог чувствительности», определяемый самым низким напряжением, которое он еще может удовлетворительно детектировать. Таким образом, когда по какой-либо причине (большая удаленность или малая мощность передатчика) напряжение, подаваемое на детектор, меньше порогового напряжения, детектирование будет отсутствовать или окажется неудовлетворительным.
Следовательно, усиление высокой частоты позволяет принять даже маломощные или удаленные передатчики; оно служит, таким образом, для повышения чувствительности приемника. Помимо этого, схему цепей связи между каскадами высокой частоты выбирают такой, чтобы повысить избирательность приемника.
Детектированное напряжение, как правило, слишком мало, чтобы его можно было подать непосредственно на громкоговоритель. Так как к последнему нужно подвести более или менее значительную энергию, после детектирования необходимо усиление низкой частоты.
При подаче на вход лампы (между сеткой и катодом) переменного напряжения возникает переменный анодный ток. Если необходимо использовать еще одну усилительную лампу, то следует прежде всего преобразовать переменный ток в переменное напряжение.
Трансформатор
Эта операция может выполняться несколькими способами. Один из наиболее распространенных заключается в применении трансформатора. Напомним, что трансформатор представляет собой совокупность двух индуктивно связанных обмоток. При подаче переменного напряжения на одну из обмоток которую назовем первичной, на другой обмотке, носящей название вторичной, появляется напряжение этой же формы. Если обе обмотки имеют одинаковое количество витков, то напряжение, индуктированное во вторичной обмотке, будет равно напряжению, поданному на первичную. Если же во вторичной обмотке витков будет вдвое больше, чем в первичной обмотке, так как ее можно рассматривать как состоящую из двух последовательно соединенных обмоток, в каждой из которых количество витков такое же, как в первичной обмотке. В этом случае на каждой из обмоток возникнет такое же напряжение, как на первичной, а при последовательном соединении оба напряжения суммируется.
Вообще отношение напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной равно отношению количеств витков в этих обмотках. Если во вторичной обмотке витков больше, чем в первичной, трансформатор называется повышающим, при обратном соотношении количеств витков трансформатор называется понижающим. Отношение количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной носит название коэффициента трансформации. У повышающих трансформаторов оно больше, а у понижающих — меньше единицы.
Благодаря высокой магнитной проницаемости стальных сердечников их применяют в трансформаторах, предназначенных для токов низкой частоты. Во избежание появления в сердечнике индуктированных токов (так называемых токов Фуко, или вихревых токов), являющихся причиной значительной потери энергии, сердечник набирается из тонких изолированных пластин. Трансформаторы для высокой частоты также могут иметь магнитный сердечник, но в этом случае разделения сердечника на тонкие пластины уже недостаточно, чтобы избежать потерь энергии на вихревые токи. Сердечники высокочастотных катушек необходимо делать из железного порошка, в котором каждое микроскопическое зернышка изолировано диэлектриком от соседних зернышек.
