— Ты вспомнишь все, когда будет нужно, Зарт.
Э. Гамильтон "Звездные короли"
Вопреки традиции канала, в этой статье не будет схем и чертежей, предназначенных для непосредственного воспроизведения "в металле". Но здесь мы очертим круг вопросов и дадим предварительные описания, которые вам пригодятся, когда придется заняться этими делами практически.
Вот классическая схема детекторного радиоприемника из учебника.
В советские времена я бы просто рассказал вам, как подобрать подходящие детали, проверить их исправность, на что еще обратить внимание, чтобы запустить эту схему. И у читателей (разве что за исключением тех, что живут в очень уж отдаленных районах) этот приемник заговорил бы. Но в последние десятилетия у нас угроблены не только массовая радиопромышленность, сельхозавиация, конституционные права граждан и международные отношения со всем миром, но и радиовещание на ДВ и СВ. Так что на большей части страны вы на него ничего не услышите. К тому же и содержимое передач недалеких станций, как музыкальное, так и информационное ни на что не пригодно. Так что нам придется начинать сразу же с достаточно дальнобойного КВ приемника. Да еще и без должного комплекта наладочных приборов. Ничего себе задачка?
Итак, начнем шаг за шагом, пока мысленно, превращать показанную выше схему в нечто более солидное. Первый шаг наши читатели смогут сделать и сами - заменим высокоомные наушники на резистор нагрузки в несколько килоом, чтобы в работе приемника ничего не поменялось. Затем соединим этот резистор с входом усилителя. Например, с таким, который мы уже паяли. Так что вы сможете слушать в наушниках детекторный приемник уже с хорошей громкостью, не напрягаясь. Или, при более мощном усилителе, даже вывести его на мощные колонки. Но возможности приемника в смысле чувствительности останутся весьма малыми.
Дело в том, что полупроводниковые диоды, даже при прямой полярности, не пропускают ток, если напряжение на них меньше 0,5 В. Если вы найдете не кремниевый, а германиевый диод, то чувствительность приемника может дойти где-то до 0,2 В. Такое можно получить только от достаточно мощных и близких станций. Поэтому следующий шаг в усовершенствовании приемника - добавить еще усилитель не низкой (звуковой), а высокой (радио) частоты ДО детектора. Конечно, примененный там транзистор должен быть способен на работу на высоких частотах. Впрочем, уже применявшиеся нами транзисторы в этом плане весьма недурны.
Так мы приходим к знаменитому приемнику прямого усиления. В советское время не было школьника-радиолюбителя, который бы не перепаял с десяток подобных схем. На макете или радиоконструкторе и конструктивно оформленных. Работающих на наушники и на динамик. Объемистых и засунутых мыльницу, а то и в спичечный коробок. В те времена хорошо сконструированный приемник прямого усиления обычно мог, даже без подключения наружной антенны и заземления, на встроенную внутрь корпуса магнитную антенну, принимать 2-3 станции на динамик с вполне приличной громкостью.
И все-таки возможности и этого приемника достаточно ограничены. Во-первых, усиление по ВЧ невозможно увеличивать беспредельно. Я бы крайне не рекомендовал пытаться ставить более двух каскадов усиления по ВЧ. В противном случае наводки с выхода на вход приведут к возбуждению усилителя, превращению его в генератор. Во-вторых, есть еще более серьезные проблемы с избирательностью. Ведь в приемнике прямого усиления, так же, как и в детекторном, настройка на нужную радиостанцию осуществляется настройкой его единственного колебательного контура. На длинных волнах это работает отлично. На средних, в общем-то, тоже неплохо. Хотя в старые времена, когда вещательных радиостанций было побольше, порой избирательности такого приемника уже не хватало. И уж совсем это не годилось на коротких волнах. Поставить два синхронно перестраиваемых контура? Но это вовсе не решит проблему в той степени, которая необходима радиолюбителю-коротковолновику, пробивающемуся через сигналы множества станций в соревнованиях, или бедолаге, живущего в государстве, где "нежелательные" радиостанции пытаются заглушить помехами. А ведь самые лучшие фильтры - кварцевые, пьезокерамические или электромеханические вообще не могут перестраиваться по частоте.
Использовать такие фильтры позволило важнейшее явление, не упоминаемое, однако, в школьных учебниках. Суть его, по-простому говоря, в следующем: если в некую цепь подать два переменных сигнала, то из этой цепи можно будет по желанию выудить сигнал с частотой, равной сумме или разности частот входных сигналов. Вот блок-схема знаменитого супергетеродинного приемника, использующего это явление.
На смеситель такого приемника подаются сигналы радиодиапазона и от встроенного генератора высокой частоты - гетеродина, подобного тому генератору, что мы с вами уже делали. Допустим, у нас есть отличный фильтр, неподвижно стоящий на частоте 500 кГц. Эту частоту назовем промежуточной. Подадим на гетеродинный вход смесителя сигнал гетеродина частотой в 1500 кГц - и наш приемник прекрасно выделит и отфильтрует от помех сигнал радиостанции, работающей на частоте в 1000 кГц. Перестроим гетеродин на 1520 кГц - и неперестраиваемый фильтр станет уже выделять нам сигнал другой радиостанции, работающей на 1020 кГц. Правда, все-таки придется перестраивать еще и один входной контур, осуществляющий самую предварительную фильтрацию сигналов. Дело в том, что без него наш приемник одновременно принимал бы и сигналы с частотами 2000 и 2020 кГц в нашем примере. Это так называемый прием по зеркальному каналу. Но поскольку зеркальный канал находится достаточно далеко - на удвоенной промежуточной частоте, то даже один колебательный контур его достаточно ослабит. Вот почему большинство конденсаторов переменной емкости для радиоприемников выпускаются двухсекционными. Это достаточно сложная процедура - так настроить контура входного фильтра и гетеродина, чтобы они перестраивались по диапазону, сохраняя одно и то же "расстояние" между собой. Впрочем, достаточно отградуированного генератора высокой частоты, логики и терпения - и все получится. Иногда можно даже обойтись и без этой операции "сопряжения контуров" - например, в узких радиолюбительских диапазонах достаточно настроить "неподвижный" входной контур на середину диапазона.
Супергетеродинный приемник, таким образом, может иметь фильтры, обеспечивающие высочайшую избирательность. К тому же сигнал в нем усиливается на трех частотах: высокой, промежуточной и низкой. Так что даже без риска самовозбуждения мы можем получить очень высокое суммарное усиление.
А что будет, если частоты двух сигналов окажутся очень близки? В таком случае разностная частота оказывается очень низкой и вылетает в звуковой диапазон. Именно на этом принципе работают детекторы телеграфа ("морзянки") и однополосной модуляции в связных и радиолюбительских приемниках. Для этого в таких приемниках ставят второй гетеродин с частотой, близкой к ПЧ приемника. Если же вы настроитесь на такую радиостанцию обычным вещательным АМ приемником, то услышите только глухое невнятное шамкание.
Еще один вопрос, который может возникнуть у логически мыслящего человека: А нельзя ли таким смесительным детектором сразу же продетектировать исходный ВЧ сигнал? - Совершенно верно! Так мы получим приемник прямого преобразования, тоже пригодный для приема однополосной модуляции и телеграфа. Послабее супергетеродина (особенно, если не усложнять слишком схему и ее настройку), но тоже вполне годный. Поскольку сигналы соседних станций при таком детектировании оказываются просто на очень высоких звуковых частотах, то для их подавления достаточно простого фильтра низких частот, вроде регулятора тембра в аудиоаппаратуре.
Интересной особенностью приемников со смесительным детектором является то, что тембр принятой морзянки или голоса зависит не столько от передачи, сколько от того, как вы на нее настроитесь. Обычный АМ детектор нормально работает лишь бы только передача была в полосе пропускания. А тут система куда чувствительнее к точности настройки. Если вы слушаете морзянку с тоном в 1 кГц и сдвинетесь на какую-то сотню герц в сторону (на АМ вы этого и не заметите), то сигнал будет уже звучать с частотой 900 Гц (или 1100, смотря в какую сторону вы сдвинетесь). При приеме речевой передачи тембр голоса соответственно сдвинется вверх или вниз, сделав передачу малоразборчивой. Расстройка даже на десятки герц здесь отлично заметна на слух. Вот почему радиолюбителям нужны высокостабильные гетеродины со стабилизированным питанием, в экранированных корпусах и собранные на термостабильных конденсаторах.
В таких условиях заметно даже движение передатчика, установленного, например, на радиолюбительском спутнике. Даже на не очень высокочастотном диапазоне 28 МГц сдвиг частоты достигает нескольких килогерц. Тут не то, что тембр поменяется - тут вообще сигнал за полосу пропускания приемника вылетит, если не подстраиваться.
Вот почему автору, например, просто смешны домыслы людей, ушибленных ура-патриотизмом и злобой ко всему миру, и рассказывающих, что полеты американцев на Луну "снимались в Голливуде", их ракеты "долетали только до Атлантического океана" и т.д. Очевидно, они надеются, что "Аполлоны" летали в каком-то потустороннем мире, а не в космосе, свободно открытом глазам, телескопам и антеннам миллиардов землян. Ведь их сигналы ловили радиолюбители, причем в разных странах, разнесенных по долготе, один и тот же сигнал радиолюбители одновременно слышали на немного разных частотах. Вот схема возникновения этого эффекта:
К тому же еще и направление на источник сигнала, определяемое по наведению антенны по наилучшему приему, примерно соответствовало направлению на Луну и вместе с ней часами неторопливо двигалось по небосводу. Сымитировать это какой-то фальшивкой невозможно. Пытаясь спасти свои домыслы, эти люди говорят, что сигналы были зашифрованы (интересно, как они собрались шифровать видеосигнал на бортовом компьютере "Аполлона" у которого быстродействие ниже полосы частот ТВ сигнала?!). Но и это им не поможет - произвести эти измерения положения передатчика и скорости его движения радиолюбители способны даже если он вообще не передает никакой информации, а только лишь "голую" несущую.
В настоящее время автор готовит радиотехническую конструкцию, в которой сойдутся воедино многие уже освоенные читателями канала знания и навыки, в том числе и описанные в этой статье. И добавятся некоторые новые. Но это потребует некоторого времени. Так что, возможно, чтобы читатели не скучали, до этого выйдет еще одна подобная "полутеоретическая" статья о радиопередаче.
