Добавим, что в настоящее время выпускаются сдвоенные электронно-оптические индикаторы различной чувствительности, в которых один из теневых секторов сужается под воздействием относительно слабых сигналов. Первый сектор служит для точной настройки на местные станции, а второй облегчает поиски удаленных станций.
Рис. 159. Реальная схема электронно-светового индикатора настройки, в котором обе системы электродов, изображенные на рис. 158, объединены в одной колбе.
Комментарии к девятнадцатой беседе
Различные виды искажений
Уже в течение ряда лет усилия радиоспециалистов направлены на получение наиболее верного воспроизведения музыки. Идеальным решением была бы, разумеется, полная идентичность звучания громкоговорителя и той передачи, которая воздействует на микрофон в студии радиовещательной станции. Хотя такое идеальное решение и неосуществимо, исследователи все более к нему приближаются, исключая изо дня в день различные причины искажений. Если сравнить качество воспроизведения звука современных приемников с тем, что лет 20 назад считалось хорошим воспроизведением, то можно заметить всю значительность достаточного прогресса.
Искажения могут иметь различный характер. Различают линейные искажения, которые проявляются в неравномерном воспроизведении различных звуковых частот. Так, в большинстве приемников среднего качества низкие и высокие частоты ослаблены относительно частот среднего регистра.
Кроме того, читатель уже знает о существовании нелинейных искажений, порождаемых кривизной характеристик ламп, которые сказываются одновременно и на соотношении интенсивности и на самой форме колебаний; в результате этих искажений появляются новые частоты, которых не было в исходной передаче.
Наконец, могут появиться шумы постороннего происхождения: фон электросети, возникающий из-за недостаточной фильтрации или из-за паразитных индукций; шумы, порождаемые неравномерностью электронной эмиссии и тепловыми флуктуациями в проводниках, и, наконец, атмосферные и индустриальные помехи.
Углубленное изучение этой проблемы приводит к следующему печальному выводу; искажения могут возникать во всех элементах приемника, усилителе высокой частоты, детекторе, усилителе низкой частоты Можно лишь удивляться, что, несмотря на тысячи опасностей, нависших над музыкальной передачей во всех звеньях радиолинии, все же удается почти полностью сохранить ее первоначальную чистоту…
Боковые полосы
Искажения в усилителе высокой частоты (включая усилитель промежуточной частоты в супергетеродинах) могут возникать из-за чрезмерной избирательности колебательных контуров.
В наших рассуждениях мы до сих пор считали, что-принимаемые антенной высокочастотные колебания имеют только одну частоту — частоту незатухающих колебаний, являющуюся несущей для низкочастотной модуляции. Однако такое представление является слишком упрощенным и не соответствует действительности.
Модуляция токов высокой частоты f токами низкой частоты F подобна настоящему преобразованию частоты, в известной мере аналогичному тому, которое имеет место в супергетеродине. Однако здесь имеется и существенное различие.
В результирующем токе после детектирования содержится частотная составляющая f — F. Когда же мы модулируем несущий ток с частотой f и звуковой частотой F, мы создаем по обе стороны частоты f две частотные составляющие: f — F и f + F, симметричные по отношению к частоте f. Эти частоты называются боковыми частотами.
При передаче речи или музыки мы имеем дело не с одной частотой F, а со всей полосой частот, достигающей 10 000 или 16 000 гц. Таким образом, вокруг несущей частоты f создаются боковые полосы, занимающие весь интервал частот от f — F до f + F шириной 2F.
В качестве примера укажем, что при передаче, ведущейся на частоте 1 Мгц (длина волны 300 м), модулированной всеми звуковыми частотами вплоть до 10000 гц, появятся все частоты между 0,99 и 1,01 Мгц, или в интервале 20 кгц.
Качество воспроизведения и избирательность
Несущая частота каждого передатчика должна смещаться относительно несущей частоты ближайшего соседа не менее чем на 2F во избежание интерференции между боковыми частотами. В приведенном выше примере наиболее близкие по частоте передатчики должны настраиваться на 0,98 и 1,02 Мгц; боковые полосы во втором случае займут интервал от 1,01 до 1,03 Мгц.
Чтобы иметь возможность уместить в интервале частот, отведенных для радиовещания, большое количество передатчиков, международная конвенция ограничила до 9 кгц общий интервал частот для обеих боковых полос каждого передатчика. В этих условиях передаваемые модуляционные частоты не должны превышать 4,5 кгц. Из-за этого ограничения радио является с точки зрения верности воспроизведения звука бедным родственником звукозаписи и звукового кино, которые не знают подобных ограничений и могут воспроизводить самые высокие звуковые частоты.
К счастью, на коротких и особенно на метровых волнах эти ограничения отсутствуют. Вот почему качество телевизионного звукового сопровождения, передаваемого на метровых волнах, явно выше качества передач на средних и длинных волнах.
Но даже при полосе 4,5 кгц можно добиться вполне удовлетворительного качества воспроизведения звука при условии, что сам приемник не срезает высоких модуляционных частот. Однако именно в этом заключается роковое свойство, присущее слишком избирательным контурам. Пропуская лишь очень узкую полосу частот, они ослабляют или подавляют все другие модуляционные частоты.
Конечно, нет ничего проще, чем снизить избирательность контура. Для этого достаточно увеличить его затухание, включив параллельно контуру сопротивление, потери в котором будут определяться величиной тока. Но в этом случае мы потеряем на чувствительности, а избирательность окажется недостаточной, чтобы избежать одновременного приема станций, работающих на соседних частотах.
Дилемма становится еще более очевидной при изучении резонансных кривых. Эти кривые показывают изменение интенсивности протекающего в колебательном контуре тока в зависимости от частоты, достигающего максимума в точке резонанса.
Накладывая эти кривые на прямоугольник, соответствующий несущей с боковыми полосами, мы видим, что контур с малой избирательностью (см. рис. 111) имеет резонансную кривую, значительно шире интервала интересующих нас частот и поэтому пропускает также частоты других передач. Слишком избирательный контур (см. рис. 112) срезает высокие частоты боковых полос.
Решение заключается в использовании сложных контуров, носящих наименование полосовых фильтров, резонансные кривые которых приближаются к прямоугольной форме в интервале 9 000 гц, после чего кривая резко падает и соседние передачи не усиливаются.
Полосовые фильтры
Полосовой фильтр состоит из двух связанных между собой колебательных контуров. В зависимости от величины связи (слабая, средняя сильная и очень сильная) резонансная кривая имеет одну из форм, показанных на рис. 160. Двугорбая форма кривой, характеризующая сильную связь, появляется лишь при связи, превышающей так называемую критическую связь. Только при связи, близкой к критической, резонансная кривая полосового фильтра имеет форму, позволяющую удовлетворить условию достаточной избирательности при хорошем качестве воспроизведения.
Существует несколько типов связи двух контуров: индуктивная (на таком принципе основано устройство трансформаторов промежуточной частоты), емкостная, комбинированная емкостно-индуктивная, а также связь через общее сопротивление (емкостное, индуктивное или емкостно-индуктивное, см. рис. 116). Полосовые фильтры используются в качестве антенных контуров или в качестве цепей связи между лампами высокой и промежуточной частоты.
Рис. 160. Два связанных колебательных контура дают в зависимости от степени связи одну из этих четырех резонансных кривых.
а — слабая связь; б — средняя связь; в — сильная связь; г — очень сильная связь.
Переменная избирательность
Ширина полосы пропускания зависит от степени связи. С помощью регулируемой связи мы можем по своему усмотрению изменять ширину полосы частот, пропускаемой фильтром. Таким образом осуществляется переменная избирательность, позволяющая приспособиться к приему в самых разнообразных условиях.
