Гетеродин всегда настраивается так, чтобы разность между его частотой и частотой принимаемых колебаний была равна заданной промежуточной частоте. В настоящее время эта величина стандартизована и принята равной 465 кгц. Хотя эта частота несколько выше частоты длинноволновых передатчиков, она ниже частот средних и особенно коротких волн, а, как мы помним, именно эти два диапазона особенно нуждаются в понижении частоты.
Усилитель промежуточной частоты, как правило, состоит из одного или — реже — двух каскадов, в которых используются пентоды В качестве междукаскадной связи чаще всего служат трансформаторы, первичная и вторичная обмотки которых настроены на промежуточную частоту. При одном каскаде усиления промежуточной частоты имеются четыре настроенных контура: два, составляющие трансформатор связи с преобразователем частоты, и два, представляющие собой трансформатор связи усилителя с детектором (так как после усиления промежуточной частоты ток детектируется и усиливается по низкой частоте).
Легко понять, как наличие этих четырех настроенных контуров содействует повышению избирательности и как было бы трудно настраивать их в случае установки в усилителе высокой частоты. В то же время в рассматриваемом случае они настраиваются только один раз на промежуточную частоту и при достаточной стабильности не требуют впоследствии никакой дополнительной регулировки.
Современные трансформаторы промежуточной частоты состоят обычно из двух обмоток с сердечником из магнитодиэлектрика; настройка может осуществляться с помощью маленьких подстроечных конденсаторов. В одной из удобных конструкций конденсатор представляет собой слюдяную пластинку, посеребренную с обеих сторон (слюда играет роль диэлектрика, а серебро — роль обкладок). Соскабливая слой серебра, можно уменьшить емкость до нужной величины. Другие подстроечные конденсаторы представляют собой упругие металлические пластинки, которые больше или меньше изгибаются винтом. Существуют также конструкции, воспроизводящие в миниатюре конденсаторы переменной емкости. В последнее время очень распространены керамические подстроечные конденсаторы.
Однако настройка трансформаторов промежуточной частоты чаще осуществляется изменением не емкости, а индуктивности катушек при постоянных контурных конденсаторах. Магнитные сердечники таких трансформаторов могут перемещаться внутри катушек, изменяя тем самым индуктивность.
Какова бы ни была конструкция трансформаторов промежуточной частоты, они вместе с конденсаторами контура экранируются во избежание паразитных индуктивных связей.
Наличие четырех настроенных контуров промежуточной частоты (не считая тех, которые могут находиться в высокочастотной части, т.е. до преобразователя частоты) содействует, как мы уже говорили, повышению избирательности. Однако повышению избирательности способствует и сам факт снижения частоты. Разъяснение этого, простого самого по себе явления, выходит за рамки наших комментариев. Достаточно упомянуть о самом факте, объясняющем очень высокую избирательность, которой отличаются супергетеродины.
Сопряженная настройка
Одна из наиболее острых проблем, которые ставит перед нами супергетеродин, заключается в устройстве сопряженной настройки его высокочастотных контуров с помощью одной ручки управления. В приемнике прямого усиления сопряженная настройка осуществляется относительно просто: достаточно, чтобы все контуры, состоящие из идентичных катушек индуктивности, настраивались таким же количеством идентичных конденсаторов переменной емкости, имеющих общую ось вращения и управляемых одной ручкой. Небольшие отклонения (вызываемые, например, паразитными емкостями между проводниками) устраняются с помощью подстроечных конденсаторов малой емкости, включаемых параллельно колебательным контурам.
Но в случае супергетеродина проблема сопряженной настройки становится более сложной. Здесь необходимо настраивать высокочастотный контур и контур гетеродина на две разные частоты, сохраняя между ними на всем диапазоне постоянную разность, равную величине промежуточной частоты. Так, например, в приемнике, промежуточная частота которого 465 кгц, частота гетеродина должна быть на 465 кгц выше (или ниже) частоты настраиваемого контура высокой частоты и это должно иметь место на всех диапазонах и при всех положениях конденсатора переменной емкости. Так как конденсаторы переменной емкости, включаемые в оба контура, имеют одинаковую емкость, для создания разности по частоте, естественно, приходится прибегать к применению катушек с различной индуктивностью в контурах высокой частоты гетеродина.
К несчастью, эта разность не сохраняется постоянной при всех положениях конденсатора переменной емкости. Чтобы тем не менее сохранить ее постоянной, прибегают к уловке, позволяющей изменить характер изменения настройки колебательного контура в зависимости от положения конденсатора переменной емкости. Для этого параллельно конденсатору переменной емкости С включают конденсатор малой емкости Сп, называемый подстроечным, а последовательно с конденсатором настройки — другой конденсатор с большей емкостью Сс, называемый сопрягающим. Включение этих конденсаторов может осуществляться одним из трех способов, показанных на рис. 151.
Рис. 151. Три способа включения подстроечных и сопрягающих конденсаторов в колебательный контур гетеродина для сопряженной настройки.
Вспомнив правила параллельного и последовательного соединений конденсаторов, мы поймем, что конденсатор Сп увеличивает емкость конденсатора С, тогда как включенный последовательно сопрягающий конденсатор Сс уменьшает его емкость. Но каждый из этих конденсаторов действует на настройку больше или меньше в зависимости от положения подвижных пластин конденсатора переменной емкости С. Действительно, когда конденсатор С имеет минимальную емкость, емкость подстроечного конденсатора, несмотря на малую величину, оказывается по сравнению с нею значительной. При этом роль сопрягающего конденсатора практически сведена на нет, так как, будучи последовательно соединенным с малой емкостью конденсатора С, он может лишь еще уменьшить ее. Поэтому в начальном положении ротора конденсатора переменной емкости (т. е. для наиболее высоких частот или наиболее коротких волн данного диапазона) основную роль в коррекции частоты настройки играет подстроечный конденсатор Совершенно иное происходит в конечном положении ротора конденсатора переменной емкости, когда его емкость достигает максимума. В этом случае небольшой емкостью подстроечного конденсатора можно просто пренебречь. А сопрягающий конденсатор оказывает заметное воздействие, снижая емкость конденсатора С.
Таким образом, подбирая емкость подстроечного конденсатора в начале и сопрягающего в конце хода ротора, удается придать нужный характер изменению емкости при вращении подвижных пластин конденсатора настройки. Благодаря этому конденсатор переменной емкости гетеродина может управляться той же ручкой, что и конденсатор настройки входного контура.
Само собой разумеется, что для каждого диапазона требуются отдельные подстроечный и сопрягающий конденсаторы. Все эти конденсаторы подстраиваются один раз навсегда в процессе регулировки приемника. Регулировка должна также обеспечить совпадение принимаемых передач с отметками, нанесенными на шкале приемника.
В современных приемниках в качестве сопрягающего конденсатора часто устанавливаются конденсаторы постоянной емкости, а подстройка осуществляется соответствующей регулировкой сердечников катушек.
Комментарии к семнадцатой беседе
Зеркальные частоты
Если в супергетеродине установлена промежуточная частота F, а гетеродин настроен на частоту f, то приемник может принимать две волны из числа волн, попадающих в антенну: волну, имеющую частоту f + F, и волну, имеющую частоту f — F.
Действительно, разность между каждой из этих частот и частотой гетеродина дает частоту F, на которую настроен усилитель промежуточной частоты:
(f + F) — f = f — (f — F) = F.
Так, например, на супергетеродинный приемник с промежуточной частотой 50 кгц и гетеродином, настроенным на 750 кгц, можно принять передачи как на частоте 800 кгц (потому что 800–750 = 50), так и на частоте 700 кгц (потому что 750–700 = 50). Поэтому если избирательность входного контура недостаточна для устранения одной из этих частот, то мы будем одновременно слышать оба передатчика.
