Радио?.. Это очень просто!
Шрифт:
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.
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.
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.
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.
Чтобы слушать передачу удаленной станции, которая легко может быть забита мощным передатчиком, избирательность доводят до максимума, жертвуя качеством воспроизведения. В тех же случаях, когда прием близкой или мощной станции не требует высокой избирательности, связь увеличивают, чтобы добиться наивысшего качества передачи.
Искажения, возникающие в низкочастотных цепях приемника, принадлежат преимущественно к категории нелинейных искажений, причиной которых служит кривизна характеристик ламп. Эта кривизна присуща даже тому участку характеристики, который мы в первом приближении считали линейным. Пока речь шла об усилении небольших переменных напряжений, мы имели достаточно оснований считать этот участок линейным. Но в усилителях низкой частоты и особенно в оконечной лампе мы встречаемся с относительно большими переменными напряжениями и кривизна характеристики приводит здесь к заметным искажениям анодного тока.
Анализ показывает, что изменение формы анодного тока приводит к появлению звуковых гармоник, т. е. колебаний с частотой в 2–3 и больше раз выше основной частоты воспроизводимого звука. Эти гармоники меняют тембр звука и соответственно искажают передачу.
Борьба с этими искажениями осуществляется по принципу «клин клином вышибается». Чтобы устранить или по крайней мере ослабить искажения в усилителе низкой частоты, в него вводят искажения, аналогичные тем, которые он вносит сам, но противоположного знака, с тем чтобы, одни искажения компенсировали другие.