Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Семенов Борис Юрьевич. Страница 19
Первые испытания ЧМ были проведены 9 июня 1934 г. в Нью-Йорке. Вещание велось с мачты, установленной на знаменитом небоскребе «Empire State Building». Принималась передача на расстоянии нескольких десятков километров — была передана органная музыка двумя способами: AM и ЧМ. Оказалось, что звучание органа, переданное частотно-модулированным сигналом, намного чище, намного громче и гораздо свободнее от зашумленности атмосферными помехами. AM версия, по словам изобретателя, «была в сотни тысяч раз более зашумленной».
В течение лета этого же года Армстронг провел еще несколько экспериментов с ЧМ, в результате которых удалось передать практически полный диапазон частот, слышимых человеческим ухом, — от 50 до 15000 Гц. Слушатели могли различать не только слова диктора, но и интонации его голоса. Интересное техническое предложение, высказанное Армстронгом и нашедшее реализацию в сегодняшней аппаратуре в виде системы RDS, заключалось в возможности передачи на одной несущей звукового сообщения и цифровых данных.
Чтобы окончательно доказать преимущества ЧМ, в 1938 г. Э. Армстронг построил на свои средства в Нью-Джерси действующую радиостанцию и антенну. Эти уникальные памятники техники сохранились до нашего времени. Началось распространение ЧМ вещания. В 1939 г. в США насчитывалось около 40 станций, а в 1940-м — уже 500! В эти же годы было решено принять ЧМ в качестве стандарта для передачи звукового сопровождения телевидения.
В конце Второй мировой войны ученый разработал ЧМ радар, сигналы которого впервые отразились от поверхности Луны и вернулись на Землю. Он доказал, что волны УКВ диапазона могут проникать через ионосферу.
Видя распространение ЧМ-вещания и у себя в стране, и за рубежом, Армстронг высказал смелое предположение: «Верю, что скоро количество слушателей ЧМ будет превышать количество слушателей АМ». И он оказался прав!
На прилагаемом к книге лазерном диске вы можете познакомиться с внешним видом одного из первых приемников частотно-модулированных сигналов, разработанного Э. Армстронгом (1938), видом антенны экспериментальной радиостанции W2XMN, впервые передавшей в эфир частотно-модулированный (ЧМ) сигнал (построена Э. Армстронгом в Нью-Джерси, США в 1938 г.) и рядом других исторических материалов.
1. Материалы рассылки «Энциклопедия ламповой аппаратуры» http://subscribe.ru.
2. Газета «Алфавит» http://www.alplhabet.ru.
3. Сайт http://www.radio.uralregion.ru
4. Сайт компании «Viol» http://www.viol.uz.
5. Виртуальный музей А. С. Попова http://radiomuseum.ur.ru
6. Е. Н. Armstrong Web Site, http://users.erols.com/oldradio/ehal.htm
7. Ф. М. Дягилев. «Из истории физики и жизни ее творцов». — М.: «Просвещение». 1986.
8. В. Г. Борисов. «Кружок радиотехнического конструирования». — М.: «Просвещение». 1986.
9. В. Т. Поляков. «Техника радиоприема: простые приемники АМ сигналов». — М.: ДМК. 2001.
10. В. Т. Поляков. «Посвящение в радиоэлектронику». — М.: «Радио и связь». 1988.
11. Б. М. Богданович и др. «Краткий радиотехнический справочник». Минск: «Беларусь». 1976.
12. Н. В. Бобров. «Радиоприемные устройства». — М.: «Энергия». 1976.
Глава 11
КАКИЕ БЫВАЮТ РАДИОПРИЕМНИКИ
В этой главе мы ближе познакомимся с различными типами радиоприемников на основе практических конструкций. Некоторые из них уже стали достоянием истории, а другие живут полной жизнью и не собираются «сходить» с дистанции. Любой из описанных далее радиоприемников можно будет взять с собой на дачу, в поход, в турпоездку, не говоря уже об использовании дома.
Надеемся, что эта глава доставит вам массу приятных часов, проведенных с паяльником в руках.
Детекторный приемник
Иногда детекторный приемник называют «прадедушкой современных средств связи». Этот вид радиоприемника считается родоначальником радиоприемной техники. Задача выделения сигнала из несущей в детекторном радиоприемнике решается чрезвычайно просто — с помощью всего лишь одного диода. Как мы помним, на заре радиотехники в качестве детекторов использовались кристаллические полупроводники, затем их сменили электронные лампы. Ныне мы смело можем детектировать модулированные колебания полупроводниковым диодом.
Детекторный приемник очень прост в сборке, не нуждается в кропотливой настройке и работает без источника питания — необходимую для работы электрическую энергию он извлекает непосредственно из принимаемой электромагнитной волны. К значительным недостаткам этого приемника относятся низкая чувствительность к принимаемому сигналу, низкая избирательность, возможность принимать только амплитудно-модулированные колебания и малый уровень громкости звука. Поскольку уровень энергии радиоволны очень мал, для громкоговорящего приема сигнал необходимо усиливать. Для повышения уровня принимаемого сигнала используются различные виды усиления, а это уже довольно сложные схемы, содержащие десятки, a то и сотни элементов. С введением усилительных устройств приемник перестает быть детекторным, и мы поговорим об усилении чуть позже.
Перечисленные недостатки не позволяют использовать детекторные приемники для серьезных задач, но на его примере можно проследить процессы, протекающие в более сложных радиоприемных устройствах, совершить первое практическое путешествие в мир радиоволн. Детекторный приемник радовал слушателей в течение примерно двух десятилетий с начала XX в. Его усовершенствовали и улучшали, украшали и дорабатывали.
Придумать что-то новое в детекторном приемнике довольно сложно — все уже придумано, изучено, изготовлено и опробовано. Поэтому мы изготовим классический вариант однодиапазонного детекторного приемника, который при желании может стать двухдиапазонным. Для сборки нам понадобятся: ферритовый стержень марки 400НН или 600НН длиной не менее 100 мм и диаметром 8… 10 мм, три конденсатора с номиналами, указанными на схеме рис. 11.1, полупроводниковый германиевый диод Д9 с любым буквенным индексом, телефонный капсюль с сопротивлением обмотки 1…2 кОм, антенна и заземление.
Если удастся найти воздушный переменный конденсатор типа КПЕ-1 емкостью 9…495 пФ, использовавшийся в промышленных ламповых радиоприемниках, то для настройки на станцию удобнее будет использовать его. Если же такого «старичка» не нашлось — не беда! Настраиваться приемник, правда несколько хуже, будет перемещением ферритового сердечника внутри катушки.
Рис. 11.1. Электрическая схема детекторного приемника
Другой вариант — параллельное включение двух секций малогабаритного конденсатора КПП-2 2х4-270 (4…270 пФ). Подойдут и аналогичные конденсаторы переменной емкости — важно лишь, чтобы их емкость более-менее соответствовала указанной.
Принцип работы приемника очень прост: колебания радиочастоты входят в резонанс с колебательным контуром L1C2, в результате чего их амплитуда возрастает. Нижняя половина колебания «отрезается» диодом VD1. Конденсатор СЗ «сглаживает» высокочастотные пульсации и выделяет огибающую сигнала.
Впрочем, исключение СЗ из схемы, как правило, не приводит к какой бы то ни было потере и без того низкого качества приема.
Вначале изготавливаем катушку индуктивности L1. Для этого на ферритовый сердечник нужно намотать несколько слоев не слишком тонкой бумаги, проклеив ее клеем ПВА, «Момент» или другим аналогичным. Склеивать слои нужно аккуратно, чтобы бумага не приклеилась к сердечнику. После высыхания мы получим каркасов котором ферритовый стержень должен перемещаться свободно. На каркас нужно намотать провод типа ПЭВ, ПЭЛ или ПЭТВ диаметром 0,2…0,3 мм (такие провода в специальной эмалевой изоляции используются для намотки трансформаторов). Наматывать провод на каркас нужно виток к витку (для диапазона СВ, рис. 11.3, а) или «внавал» пятью-шестью секциями с небольшими промежутками (для диапазона ДВ, рис. 11.3, б), не допуская обрывов, скруток (секционированный способ намотки позволяет уменьшить межвитковую емкость внутри самой катушки, что улучшает ее параметры). Обмотка должна «лечь» посередине каркаса. Выводы лучше всего закрепить швейными нитками, после чего обмотку надо пропитать парафином, зафиксировав ее на каркасе. Число витков катушки: 70…80 для приема средневолнового диапазона (СВ) и 300…320 — для длинноволнового диапазона (ДВ). Остальные детали используются в готовом виде.