ODBIORNIKI O WZMOCNIENIU BEZPOŚREDNIM
WIADOMOŚCI OGÓLNE
Odbiornikiem
o wzmocnieniu bezpośrednim nazywamy taki odbiornik, w którym
częstotliwość odbieranego sygnału nie ulega podczas wzmacniania
żadnym zmianom, Oznacza to, że częstotliwość wzmocnionego sygnału,
podawanego na stopień detekcyjny czyli na demodulator odbiornika,
jest identyczna z częstotliwością sygnału wejściowego, indukowanego w
obwodzie antenowym odbiornika. Schemat blokowy najprostszego
odbiornika pokazano na rysunku 1. Fale elektromagnetyczne indukują w
antenie odbiornika napięcie modulowane wielkiej częstotliwości.
Sygnał wejściowy zostaje następnie zdetektowany (zdemodulowany) za
pomocą lampy elektronowej triody lub pentody. Po detekcji napięcie
m.cz. zasila słuchawki lub głośnik.
Na
rysunku 2 przedstawiono schemat blokowy odbiornika, który
zawiera po detektorze D wzmacniacz małej częstotliwości.
Zdemodulowane napięcie wejściowe przechodzi tu ze stopnia
detekcyjnego do wzmacniacza m.cz., gdzie ulega odpowiedniemu
wzmocnieniu, po czym zostaje doprowadzone do głośnika (lub do
słuchawek).
Na
rysunku 3 przedstawiono schemat blokowy odbiornika o bezpośrednim
wzmocnieniu, ze wzmacniaczem w.cz. Zmodulowane napięcie w.cz.
jest podawane z obwodu antenowego na wejście wzmacniacza w.cz.
Po wzmocnieniu napięcie to przechodzi do stopnia detekcyjnego a
następnie do wzmacniacza m.cz. i głośnika. Dla porównania
na rysunku 4 pokazano schemat blokowy odbiornika superheterodynowego,
czyli odbiornika z przemianą częstotliwości.
Sprzężenie zwrotne
Układ sprzężenia zwrotnego.
Sprzężenie
zwrotne, zwane również reakcją, polega na tym, że część
wzmocnionego napięcia w.cz. doprowadza się z powrotem na
siatkę, po czym napięcie ta ulega ponownemu wzmocnieniu. Porównamy
teraz układ z rysunku 9 z układem wyposażonym w obwód
sprzężenia zwrotnego, przedstawionym na rysunku 11. Prąd anodowy
rozgałęzia się w punkcie 1 połączonym z anodą. Prądy m.cz. i
niewielka część prądów w.cz. przepływa w kierunku na
prawo, przez obwód triody i słuchawek T, a druga część prądów
w.cz. kieruje się na lewo. Część napięcia w.cz. można
doprowadzać na siatkę w różny sposób. Jedno z możliwych
rozwiązań przedstawiono na rysunku. Z obwodem anodowym połączony tu
jest kondensator zmienny Cr, zwany kondensatorem
reakcyjnym. Przez kondensator ten przepływa prąd wielkiej
częstotliwości Iw.cz. w kierunku od
anody ku katodzie. Jedna okładzina kondensatora Cr jest
bowiem połączona z katodą przez cewkę indukcyjną Lr.
Natężenie prądu, płynącego przez obwód LrCr
regulujemy, zmieniając pojemność kondensatora obrotowego Cr.
Prąd Iw.cz. przepływając przez cewkę L indukuje
wokół niej pole elektromagnetyczne. W pobliżu cewki reakcyjnej
Lr umieszczona jest cewka siatki Ls. Pole w.cz.
powstające wokół cewki Lr i indukuje z kolei w
cewce Ls napięcie, które dodaje się do napięcia
indukowanego z obwodu antenowego LA. Wartość napięcia
w.cz., przedostającego się przez obwód sprzężenia
zwrotnego z obwodu anodowego do obwodu siatki triody, można więc
regulować bądź przez zmianę pojemności Cr, bądź przez
zmianę sprzężenia pomiędzy cewkami Lr i Ls. Cewki te są na ogół
nawinięte na wspólnym korpusie, a zmiany sprzężenia dokonuje
się przysuwając lub odsuwając jedną cewkę od drugiej.
Działanie obwodu sprzężenia zwrotnego.
W przypadku gdy napięcie w.cz., doprowadzane z powrotem z obwodu anodowego na siatkę triody, dodaje się do napięcia wejściowego, istniejącego w obwodzie siatki, mówimy o tzw. dodatnim sprzężeniu zwrotnym. Załóżmy, że cewka antenowa LA indukuje w cewce siatki Ls napięcie w.cz. o wartości np. 1 V. Następnie niech obwód sprzężenia zwrotnego LrCr doprowadza z powrotem da obwodu siatki napięcie 0,5 V. W takim przypadku w obwodzie siatki działa napięcie Us = 1 + 0,5 V. Z dodatkowego napięcia 0,5 V na siatce powraca poprzez obwód sprzężenia zwrotnego ponownie połowa tej wartości, tzn. 0,25 V. W następnej chwili napięcie na siatce ma wartość Us = 1 + 0,5 + 0,25 V. Z napięcia dodatkowego o wartości 0,25 V wróci poprzez sprzężenie zwrotne na siatkę znowu 50%, tzn. 0,125 V. Na siatce będzie więc występowało napięcie wypadkowe Us = 1 + 0,5 + 0,25 + 0,125 + ... V. W przybliżeniu możemy przeto przyjąć, że napięcie Us ma wartość około 2 V. Pod działaniem obwodu antenowego powstało, jak pamiętamy, w obwodzie siatki napięcie Us = 1 V. Dodatkowe napięcie o tej samej wartości zostało natomiast dostarczone do tego obwodu przez obwód sprzężenia zwrotnego. Gdybyśmy np. zwiększając pojemność kondensatora reakcyjnego Cr doprowadzili do cewki Lr większe napięcie w.cz., np. 90% pierwotnego napięcia siatki, czyli 0,9 V, to wypadkowe napięcie siatki osiągnęłoby wartość Us = 10 V. Gdyby odbiornik nie był wyposażany w obwód sprzężenia zwrotnego, napięcie na siatce miałoby tylko wartość pierwotną Us = 1 V. Stosując dodatnie sprzężenie zwrotne, można teoretycznie osiągnąć dowolne wzmocnienie - w praktyce to wzmocnienie dodatkowe osiąga wartości od 10 do 15 razy.
Sposoby uzyskania i regulacji sprzężenia zwrotnego
Aby zwiększyć czułość, stosuje się tzw. odtłumianie obwodów strojonych, znajdujących się przed lampą detekcyjną. Każdy obwód strojony wykazuje pewne szkodliwe tłumienie sygnałów do niego przychodzących. Ażeby tłumienie to zmniejszyć, "wlewa" się do tego obwodu z powrotem impulsy już raz wzmocnione przez lampę, wskutek czego pokrywa się straty powstałe w tym obwodzie, a przez to zwiększa czułość detektora. Dalej podane są schematy jednolampowych odbiorników bateryjnych, w których zostały zastosowane różne sposoby odtłumiania obwodów strojonych. Takie odbiorniki naszą ogólnie · nazwę odbiorników reakcyjnych.
Rys.
324 pokazuje schemat połączeń tzw. autodyny. Odtłumianie w
aparacie tego typu dokonywane jest przez zmianę odległości cewki
reakcyjnej Ll od cewki siatkowej L. Zmiana tej odległości
powoduje zmianę sprzężenia między nimi, a co za tym idzie i zmianę
wielkości oddziaływania ich na siebie. Cewka reakcyjna znajduje się w
obwodzie anodowym lampy detekcyjnej i przez nią przechodzą wzmocnione
już prądy elektryczne. Prądy przechodzące przez tę cewkę (Ll)
wywołują w niej pewne zmienne pole magnetyczne, które przy jej
zbliżaniu do cewki siatkowej oddziałują na tę ostatnią, przekazując
jej z powrotem część energii z obwodu anodowego. Ta część energii
kompensuje straty w obwodzie strojonym, wywołane tłumieniem tego
obwodu. Dzięki temu czułość aparatu znacznie wzrasta, umożliwiając
odbiór słabych i daleko położonych stacji radiofonicznych.
Odtłumianie obwodów strojonych tego typu uzyskuje się, przez
oddziaływanie zwrotne obwodu anodowego na obwód siatkowy i
nazywa się popularnie reakcją lub sprzężeniem zwrotnym
czasami nawet dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Kondensator C2
i opornik R tworzą mostek detekcyjny, kondensator zaś C3
(lub C4) jest bocznikiem do usunięcia zdetektowanych
napięć wielkiej częstotliwości z obwodu słuchawek, a równocześnie
jest on potrzebny do otrzymania prawidłowego sprzężenia zwrotnego.
Opornik OP służy do regulowania napięcia potrzebnego do żarzenia
włókna lampy detekcyjnej.
Na
rys. 325 pokazany jest schemat odbiornika reakcyjnego z pojemnościową
regulacją sprzężenia zwrotnego szeregowym zasilaniem anody. Układ ten
jest pewną odmianą autodyny i pozwala na bardziej dokładną regulację
wartości sprzężenia zwrotnego. Cewka reakcyjna w tym układzie jest
ustawiona nieruchomo blisko cewki siatkowej. Wartość sprzężenia
reguluje się przez zmianę oporności obwodu anodowego dla przepływu
modulowanych prądów szybkozmiennych. Dokonuje się tego przez
zablokowanie słuchawek i baterii anodowej kondensatorem o zmiennej
pojemności. Zmieniając pojemność kondensatora CR
powoduje się, że część prądów z anody lampy płynie przez
cewkę, a część przez ten kondensator, co pozwala na regulowanie
oddziaływania cewek na siebie. W wyniku tego uzyskuje się nadzwyczaj
łagodną regulację reakcji, przez co łatwo jest dostrajać aparat do
odbioru żądanej fali radiowej. Ażeby zmusić prądy szybkozmienne do
przepływu przez kondensator zmienny CR, wstawia się
bardzo często w obwód anodowy lampy (przed słuchawkami) dławik
Dł wielkiej częstotliwości, stanowiący dla tych prądów
dużą oporność elektryczną. Dławik ten może być cewką komórkową
(w której zwoje nie leżą równolegle obok siebie, lecz
krzyżują się pod pewnym kątem, przez co szkodliwa pojemność
elektryczna cewki jest mniejsza), mającą od 300 do 500 zwojów,
lub cewką ze słuchawki radiowej o oporności od 1000 do 2000 W
(bez rdzenia żelaznego), wreszcie - w aparatach zasilanych prądem z
sieci (w których nie zależy tak bardzo na spadku napięcia) -
opornikiem o oporności od 10 do 20 kW.
Na
rysunku 326 pokazany jest schemat odbiornika reakcyjnego, w tzw.
układzie trzypunktowym z pojemnościową regulacją sprzężenia
zwrotnego. W pierwszym i drugim systemie prądy szybkozmienne i
zdetektowane płyną w obwodzie anodowym tą samą drogą co i prąd stały,
a więc z baterii anodowej przez słuchawki i cewkę reakcyjną do anody
lampy, skąd znów przez włókno lampy wracają do baterii.
W układzie trzecim prąd stały, zasilający anodę lampy, płynie przez
słuchawki i dławik Dł,. przy czym tą samą dragą płyną
zdetekowane prądy małej częstotliwości, gdyż słuchawka i taki dławik
stanowią dla nich bardzo małą oporność elektryczną. Prądy
szybkozmienne natomiast płyną przez kondensator zmienny CR
i osobną cewkę L1, połączoną z zerowym punktem
układu, a więc z katodą lampy, gdyż dławik ten przedstawia dla nich
bardzo dużą oporność. Pozwala to na lepsze wykorzystanie tych prądów
do sprzężenia zwrotnego. Zmiana pojemności kondensatora reakcyjnego
CR powoduje zmianę w natężeniu przepływającego
prądu wielkiej częstotliwości przez cewkę reakcyjną L1,
ustawioną na stałe w pobliżu cewki siatkowej L. W ten sposób
reguluje się więc oddziaływanie cewki reakcyjnej na siatkową, a więc
i wartość sprzężenia zwrotnego.
Na
rys. 327 pokazany jest tzw. układ "trzypunktowy" z
regulacją indukcyjną. Układ ten jest identyczny z układem trzecim z
tą tylko różnicą, że stopień sprzężenia regulowany jest przez
zmianę odległości między cewkami L1 i L
(reakcyjną i siatkową), a kondensator reakcyjny CR
ma pojemność stałą zwykle o wartości od 180 do 500 pF. Cewka
reakcyjna L1 powinna mieć około 1/3 do 1/2 liczby
zwojów cewki siatkowej L. W praktyce radioamatorskiej
często się zdarza, że mimo dokładnego wykonania wszystkich cewek -
reakcji nie można uzyskać, czyli nie można osiągnąć występującego
gwizdu lub puknięcia i szumu po przekroczeniu pewnej, krytycznej
wartości sprzężenia regulowanego cewkami lub zmianą pojemności
kondensatora reakcyjnego. Przyczyną tego może być:
odwrotne, niż jest wymagane, połączenie końcówek cewek reakcyjnych,
zbyt mała liczba ich zwojów,
zbyt duża odległość między cewkami siatkowymi i reakcyjnym
lub za małe napięcie na anodzie lampy detekcyjnej.
Należy wówczas zamienić miejscami połączenia końcówek cewek reakcyjnych z obwodem lampy detekcyjnej. Jeżeli to nie pomoże, trzeba zwiększyć liczbę zwojów tych cewek, przysunąć je bliżej do cewek siatkowych lub zwiększyć napięcie anodowe przez zmniejszenie oporności opornika redukującego to napięcie (przy zasilaniu sieciowym), pozostawiając tzw. opornik pracy (anodowy) bez zmiany (jeżeli po detekcji jest wzmacniacz oporowy małej częstotliwości), można również przestawć wtyczki na baterii anodowej (jeżeli aparat jest zasilany prądem z baterii).
W
odbiornikach zawierających lampę detekcyjną - nie triodę, lecz
pentodę wielkiej częstotliwości - spotyka. się jeszcze inne, niż
wcześniej opisane sposoby regulacji sprzężenia zwrotnego.
A
więc cewki reakcyjne włączone mogą być w przewód katodowy
lampy detekcyjnej i spięte regulowanym opornikiem (potencjometrem),
za pomacą którego zmienia się natężenie prądu przepływającego
przez te cewki, a więc i powstający w nich strumień magnetyczny
oddziałujący na cewki siatkowe z nimi sprzężone (rys. 328).
Można także stosować zamianę wysokości napięcia stałego, zasilającego anodę lub siatkę pomocniczą S2 pentody, wskutek czego zmieniają się warunki pracy tej lampy i większa lub mniejsza część prądu przepływa przez cewki reakcyjne, powodując silniejsze lub słabsze oddziaływanie na cewki siatkowe z nimi sprzężone. Tego rodzaju regulacja reakcji jest bardzo przyjemna w obsłudze i nie wymaga stałej kontroli. Zmiany napięcia dokonuje się najczęściej za pomocą regulacji potencjometru R2, włączonego w obwód zasilania siatki pomocniczej pentody (rys. 329).
Rys. 330 i 331 pokazują, jak wygląda schemat aparatu jednolampowego z reakcją w układzie zwykłym lub trzypunktowym z regulacją pojemnościową przy użyciu lampy pentody. Warto zwrócić uwagę, że oporniki R2 (potencjometr), przez które przyłącza się dodatni biegun napięcia anodowego do siatki pomocniczej S2 pentody, spięte są zawsze (zablokowane) do ziemi (czyli do przewodu zerowego), od strony tej siatki, kondensatorem stałym C5 o pojemności rzędu 0,1 do 1mF
ODBIORNIKI JEDNOLAMPOWE
Przystąpimy teraz do opisu praktycznych konstrukcji odbiorników jednolampowych. Podamy tu wartości elementów stosowanych w układach takich odbiorników, jak również omówimy ich budowę.
Odbiornik bateryjny z triodą
W
obwodzie m.cz. triody, widocznym w prawej części rysunku,
znajduje się opornik Ra = 2kW.
Na oporniku tym powstaje napięcie składowej w.cz., które
pobieramy następnie z anody przez obwód sprzężenia zwrotnego.
Składa się on z kondensatora obrotowego Cr o
pojemności maksymalnej 500pF oraz z cewki Lr
(na rys. obwód ten został zaznaczony grubszą linią). Prądy
w.cz. przepływające przez cewkę Lr
powodują indukowanie w cewce Ls napięcia
sprzężenia zwrotnego. Cewkę Lr nawija się w
kierunku odwrotnym do kierunku uzwojenia Ls ,
albo też krzyżuje się jej końcówki. Obwód siatki LsC
jest sprzężony z cewką antenową LA ,
dostarczającą napięcia wejściowego. Katoda lampy i dolne końcówki
obwodu siatki LsC są uziemione. Jako cewki
indukcyjne, pokazane na schemacie, można zastosować zarówno
cewki z rdzeniem, jak i cewki powietrzne, wykonane we własnym
zakresie. Cewki te nawijamy na wspólnym korpusie o średnicy
ok. 4 cm. Cewka Ls ma około 80 zwojów,
wykonanych drutem izolowanym a średnicy ok. 0,4 mm. W odległości 0,5
cm nawijamy obok niej cewkę antenową LA ,
która składa się z 20 zwojów. W takiej samej odległości
umieszcza się również cewkę sprzężenia zwrotnego Lr
, mającą także 20 zwojów. Kondensator
strojeniowy C o pojemności 500 pF jest kondensatorem o
izolacji powietrznej. Zastosowanie takiego kondensatora jest
niezbędne ze względu na zmniejszenie strat występujących w obwodzie
siatki. Kondensator reakcyjny Cr o tej samej
pojemności może mieć inną izolację, np. mikową. W przypadku, jeżeli
nie mamy kondensatora 500 pF, można zastosować inny kondensator
obrotowy, o pojemności nie mniejszej jednak niż 250 pF. Opornik
siatki Rs jest w odbiorniku połączony
inaczej niż na schemacie ideowym podanym na rysunku 7-?. Punkt 4
znajduje się tu na lewo od kondensatora siatki Cs o
pojemności 100 pF. Opornik Rs o wartości 1
MW łączy w obu przypadkach obie
okładziny kondensatora. W pierwszym przypadku (rys. 7) następuje to
poprzez obwód drgający LsC, a w
drugim przypadku (rys. 12) - bezpośrednio. Pomiędzy obu układami nie
występują jednak żadne istotne różnice w działaniu.
Kondensator blokujący słuchawki telefoniczne CT
ma pojemność 500 pF i przeznaczony jest do filtrowania składowej
w.cz. prądu anodowego. Pod nieobecność tego kondensatora prądy
w.cz. przepływałyby przez doprowadzenia słuchawek i mogłyby
być łatwo wypromieniowane w przestrzeń. Powstałoby wówczas
niepożądane sprzężenie z wejściem odbiornika i odbiór byłby
niestabilny. Trioda zastosowana w odbiorniku jest żarzona prądem
stałym dostarczanym przez dwie płaskie bateryjki, połączone
równolegle.
Budowa odbiornika
Na
rysunku pokazano poglądowy schemat, według którego można
zestawić opisany odbiornik.
Zamiast symboli graficznych przedstawiono tu wygląd rzeczywisty poszczególnych elementów. Elementy te należy umieścić we wspólnej obudowie rozmieszczając je tak, aby osiągnąć możliwie krótkie połączenia i odpowiednią stabilność mechaniczną.