Одной из основных характеристик приемников является его избирательность, а она, если не касаться цифровой обработки сигнала, чаще всего определяется избирательными свойствами колебательных контуров, которые есть в любом, уважающем себя, аналоговом приемнике.
Чаще всего используют параллельные колебательные контуры, в которых катушка включена параллельно конденсатору и амплитудно-частотная характеристика АЧХ которых выглядит вот так.
Характеристиками контура является его резонансная частота fрез и полоса пропускания контура Δ f. Если резонансная частота контура зависит от емкости конденсатора и индуктивности катушки и рассчитать её можно по формуле:
С полосой пропускания все сложнее: она зависит не только от значений емкости и конденсатора, но и от их конструктивных особенностей. А эти особенности характеризуются безразмерной величиной, которая называется добротностью.
В первом приближении добротность катушки и конденсатора равна отношению характеристического сопротивления на резонансной частоте к сопротивлению потерь.
Добротность конденсаторов очень велика: так как для пленочных и качественных керамических конденсаторов tanδ < 0,005, то QC > 500. Поэтому добротность контура в бОльшей степени зависит от добротности катушки.
От добротности контура зависит полоса его пропускания: чем больше Q, тем меньше полоса пропускания.
На основе этого свойства базируется способ практического определения добротности катушек. Для этого подают на контур, состоящий из испытуемой катушки и КПЕ с воздушным диэлектриком, сигнал с частотой, на которой предполагается работа катушки, от генератора через конденсатор малой емкости. С помощью КПЕ настраивают контур в резонанс по максимальному напряжению сигнала на нем (измерение ведется вольтметром с высоким сопротивлением). Затем расстраивают контур последовательно в обе стороны от резонанса, до тех пор, пока напряжение на нем не уменьшится до 0,7 от резонансного. По полученным частотам рассчитывают полосу пропускания контура, а затем рассчитывают добротность по формуле:
Первый раз измерять добротность катушек мне довелось по время практикума по физике в МХТИ им. Д.И. Менделеева в 1967 году, а в радиокружке у меня был вот такой Q-метр:
Физический смысл добротности можно представить так:
Т.е. если мы возбудим контур ударным воздействием (импульсом), то чем выше его добротность, тем дольше в нем будут затухать колебания, тем дольше он будет "звенеть".
Итак, если добротностью конденсатора можно пренебречь, то сосредоточимся на добротности катушки. Чтобы она должна была выше, нужно снизить потери в ней. А это значит, что провод для намотки нужно брать как можно толще. А еще нужно учитывать скин - эффект. Он заключается в том, что с повышением частоты ВЧ-ток начинает вытесняться к поверхности проводника и течет только в тонком поверхностном слое. Чтобы снизить влияние скин-эффекта в высокочастотных цепях (особенно в диапазоне выше 30 МГц) медный провод серебрят, так как проводимость серебра выше проводимости меди.
На относительно низких частотах (примерно до 7 МГц) скин эффект снижают с помощью литцендрата - многожильного провода, состоящего из тонких изолированных проводников в обшей шелковой оплетке (или без неё) типа ЛЭШО.
Еще одна формула, выражающая Q контура через характеристическое сопротивление контура ρ, т.е. его волновое сопротивление на резонансной частоте контура .
Из последней формулы можно сделать вывод, что для достижение высокой добротности индуктивность нужно выбирать максимально возможной, а емкость - минимально возможной.
А если мы не будем серебрить проволоку и свивать жгуты литцендрата, но попробуем увеличить добротность иным способом. Ведь в основе добротности - потери энергии в контуре. Поэтому может проще компенсировать потери энергии в контуре и его добротность вырастет. И это делали еще наши прадеды в 20-х годах прошлого века на заре развития радио. Речь идет о регенеративных приемниках.
На рис. 11 отлично видно на схеме катушку положительной обратной связи (ПОС), включенной в анодную цепь лампы. Давайте посмотрим как это работает.
На рис. 12А - ламповый вариант. Контурная катушка L1 и конденсатор С1 образуют контур, настроенный на частоту принимаемой радиостанции и вносящий определенные потери. Принятый сигнал подается на сетку лампового триода и усиливается им. Усиленный сигнал, имеющий сдвиг фазы 180 град., проходит через катушку L2, при правильной полярности которой, фаза поворачивается еще на 180 град. Т.е. катушка связи наводит в контурной катушке синфазный сигнал и образует ПОС. За счет ПОС происходит "подкачка" энергии из анодной цепи в сеточную, т.е. компенсация потерь в контуре. В результате повышается Q и уменьшается полоса пропускания контура, повышая ее избирательность.
При приближении катушки связи к контурной глубина ПОС увеличивается и, когда приток энергии из анодной цепи превысит потери в контуре, каскад перейдет в режим генерации. Наибольшее значение Q и самая узкая полоса пропускания получается, когда каскад находится на пороге генерации. При этом максимально и усиление каскада.
На рис. 12Б приведена схема транзисторного умножителя добротности. Думаю. вы сразу узнали в ней схему генератора "индуктивная трехточка". Так оно и есть. Только в цепи положительной обратной связи включен резистор R1, позволяющий регулировать ее глубину.
В принципе любой LC-генератор можно превратить в умножитель добротности. Если это так, то почему умножители добротности не применяются сейчас так же широко, как в 20-е годы - годы регенеративных радиоприемников. Весь секрет в том, как организовать регулирование ПОС и то, что при переходе в режим генерации приемник превращается в передатчик и становиться источником помех. Кроме того, глубина ПОС меняется при перестройке по диапазону и ее нужно постоянно регулировать - а это не очень удобно, особенно сейчас, людям, привыкшим общаться с Алисой :). Гораздо проще установить кварцевый фильтр и радоваться жизни.
Но по своему опыту скажу - умножитель добротности - отличная вещь. Мне знакомый в конце 90-х, уходя из эфира в бизнес, подарил ламповый UW3DI. Я поинтересовался функцией дополнительных ручек на передней панели. Оказалось, что это настройка входного контура и глубина ПОС. В начале я по привычке не пользовался этой опцией, но однажды, когда попробовал, понял, как это здорово! Удавалось довольно легко, увеличив добротность входного контура, отстроиться от мешающих станций, да и уровень сигнала возрастал сильно.
Вот поэтому, хотя в эфире уже нет такой толчеи, как раньше, мне все-таки хочется попробовать сделать входной преселектор с умножителем добротности, с дополнительными ручками, чтобы было что крутить :).
Интерес у умножителям добротности постоянно циркулировал в среде радиолюбителей.
Я предполагаю собрать одну из двух схем:
Пунктиром выделен блок недовозбужденного генератора, в данном случае работающего в барьерном режиме. Для постоянства глубины ПОС напряжение питания генератора должны быть стабилизированы как можно жестче. Поэтому кроме 7805 я делаю еще и диодный стабилизатор. Грубая регулировка глубины ПОС осуществляется резистором R4. а точная - резистором R5.
Во второй схеме используется генератор по схеме емкостной трехточки.
Здесь управление уровнем ПОС осуществляется путем изменения тока базы VT1 с помощью резистора R2.
Завтра попробую собрать и отпишу о результатах.
Всем здоровья и успехов!
