«РАДИОКАЧЕЛИ»

На заре радиотехники многие из самодельщинов, живших недалеко от вещательной станции, довольствовались простейшими приемными установками. Состояли они из наружной антенны, заземления и включенного между ними кристаллического детектора (прообраза нынешнего точечного диода), к которому присоединялся чувствительный «двуухий» телефон. Получалось, как говорится, дешево и сердито.

Попытка же воспользоваться этим старым опытом в современном городе, где работают несколько передатчиков, дала бы удручающий эффект. В телефонах одновременно могли бы зазвучать и симфония Моцарта, и тяжелый рок в сочетании с рекламой жевательной резинни… Ведь у нашего простейшего приемника нет так называемого колебательного контура — соединенных вместе проволочной катушки и конденсатора.

Чтобы лучше понять, почему именно колебательный контур способен выделить нужную радиопередачу из сонма прочих, обратимся к известным с детства качелям. Представим, что кто-то сидит на них, тихо покачиваясь туда и обратно. Причем размах этих колебаний постепенно уменьшается. Но достаточно порой даже незначительных усилий «в такт», чтобы раскачать качели вновь.

Зато качели явно противятся раскачиванию, отличающемуся от некоторой присущей им частоты. Уменьшить (или увеличить) ее можно, удлинив (укоротив) стропы, поддерживающие сиденье. Только вот станет трудно поддерживать качания с прежней частотой.

Сходные явления происходят и в электрическом контуре. Если зарядить здесь конденсатор, присоединив его к батарее электропитания, а затем (рис. 1а) подключить к катушке — потекут в образовавшейся цепи заряды, образуя электрический ток (i). Будь вместо катушки просто короткий провод, конденсатор моментально бы разрядился и никаких любопытных явлений не получилось бы.

Но известно, что, когда по катушке течет ток, вокруг нее создается магнитное поле, препятствующее быстрому нарастанию тока. Вследствие чего увеличение тока будет медленное, постепенное. И в конце концов наступит момент, когда вся энергия, запасенная в конденсаторе, израсходуется, а напряжение на нем станет равным нулю.

Напряжения нет — следовательно, нет ни избытка, ни недостатка электронов на пластинах конденсатора. И ток, казалось бы, должен стать равным нулю. Должен… Но не станет. Ведь до рассматриваемого момента ток все время возрастал и образовывал вокруг катушки магнитное поле (рис. 1б). Теперь же, как только он попытается вдруг «исчезать», магнитное поле катушки начнет сокращаться.

Изменяющееся магнитное поле будет пересекать витки катушки, наводя электродвижущую силу самоиндукции, которая не даст току мгновенно исчезнуть. Она стремится поддержать его. И поэтому ток прекратится не мгновенно, а начнет уменьшаться медленно, постепенно. Так же, как и нарастал.

Но напряжение на конденсаторе уже равно нулю, а ток все продолжает идти. Следовательно, конденсатор будет опять заряжаться. Вернее, перезаряжаться, так как теперь уже на верхней пластине станет «минус», а на нижней — «плюс». Когда все магнитное поле катушки исчезнет, конденсатор зарядится до максимальной величины (рис. 1в).

После этого опять происходит разряд конденсатора. Только ток течет в обратном направлении (рис. 1 г, д). Так идет обмен энергией между конденсатором и катушкой.

Очевидно, что через некоторое время (Т), называемое периодом колебаний, картина начнет в точности повторяться. Количество таких периодов за одну секунду обычно именуют частотой (f).

Если параллельно конденсатору присоединить другой (такой же), вместе они примут от батарейки вдвое больший заряд. Это называют увеличением емкости конденсатора. Обмен энергией между элементами контура здесь также будет иметь колебательный характер. Но происходит дольше. Соответственно уменьшится и частота колебаний. Аналогичная картина получится, если, не трогая конденсатора, соединить последовательно две или несколько катушек, увеличив тем самым их общую индуктивность (иначе — способность к накоплению энергии). Таким образом, при изменении емкости или индуктивности контура будет меняться и его собственная частота колебаний.

Как и в примере с качелями, из поступающих от приемной антенны «раскачивающих» сигналов лишь тот вызывает заметные колебания в контуре, у которого частота совпадает или близка к собственной частоте контура. Ну а если выполнить катушку (или конденсатор) с изменяемыми электрическими параметрами, тогда уже можно (по желанию!) подгонять собственную частоту колебательного контура к частоте той или иной радиостанции (или, как говорят, настраивать их в резонанс).

Знакомство с колебательным контуром будет неполным, если не упомянем о другой разновидности КПЕ — с управляемой «электронной емкостью». Таким качеством обладают некоторые специальные виды полупроводниковых диодов.

В промышленных конструкциях для настройки контуров в диапазонах УКВ, КВ нередко используются так называемые варикапы. Любители же чаще применяют на СВ, ДВ другие, более доступные полупроводниковые приборы — стабилитроны. Общим в обоих случаях является то, что емкость у «р-n переходов» здесь в значительной степени зависит от величины напряжения, приложенного в непроводящем направлении: с ростом U первоначальная С убывает.

Недостаток электронного конденсатора переменной емкости (назовем для краткости ЭКПЕ) — в относительно малых по сравнению с пластинчатым конденсатором пределах изменения емкости. Однако автору данных строк удалось разработать конструкцию, у которой эти пределы увеличены более чем в полтора раза. И все потому, что управляющее напряжение в ней может изменять полярность на обратную (до некоторого допустимого уровня) и действовать в проводящем направлении, давая прибавку к исходной емкости (рис.2). Ведь в колебательный контур включены последовательно емкости стабилитронов VD1, VD2. На них с делителя на резисторах R2, R3 и со среднего вывода потенциометра R4 подается разность напряжений, зависящая от положения движка.

Когда последний находится вверху, то к обоим стабилитронам одновременно приложено сравнительно большое напряжение в запирающем направлении, и общая емкость у VD1 и VD2 составляет около 35 пФ. Опуская движок, в некотором положении получим нулевую разность напряжений, чему отвечает исходная емкость двух р-n переходов порядка 160 пФ. При нижнем положении движка разность напряжений имеет обратный знак, что повышает емкость до 230 пФ.

Достоинством ЭКПЕ является то, что орган управления — переменный резистор — может быть помещен в отдалении от контура в любом удобном месте радиоприбора. Более того — вынесен далеко для дистанционной настройки контура по кабельной связи.

Разобравшись с важнейшими явлениями, происходящими в колебательном контуре, нетрудно изготовить наиболее приемлемый и вместе с антенной и заземлением присоединить к радиочастотному входу простейшего — детекторного — приемника (рис.3). Выделенный настроенным контуром L1C1 сигнал становится слышимым благодаря диоду VD1 и телефону BF1. Более того: вращая ручку конденсатора С1, нетрудно заметить, как подавляются сигналы одних и выделяется передача других станций.

В более совершенных приемниках, присоединив детекторную цепь к части (от 1 /2 до 1 /3 витков) катушки L1, используют дополнительное усиление как радиочастотного (до детектора), так и звукочастотного сигналов. Такие меры позволяют отказаться от громоздкой внешней антенны и заземления, заменив их малогабаритным стержнем из феррита, вставленным внутрь контурной катушки. В результате «стационарная», казалось бы, радиоустановна может быть легко превращена в конструкцию, свободно умещающуюся в кармане.

Например, как это предлагается сделать со схемой радиоприемника прямого усиления, приведенной на рисунке 4. Здесь видим уже знакомый нам колебательный контур L1С1. Его катушка «сидит» на стержне из феррита, играющем роль магнитной антенны WA1. Небольшая часть сигнала от L1 передается катушке связи L2, находящейся на общем ферритовом магнитопроводе (как в обычном трансформаторе). А уже отсюда сигнал высокой частоты поступает на усилитель, собранный на транзисторах VT1, VT2.

Усиленный радиосигнал выделяется на индуктивности обмотки телефона BF1. А далее — попадает на детектор, в котором работает транзистор VT3.

Используемый здесь триодный детектор в отличие от диодного (см. рис.3) обладает высокой чувствительностью к слабым сигналам. А ведь именно такие сигналы и приходят от расположенных далеко радиостанций!

Выделенные детектором колебания звуковой частоты по цепочке R3C3 поступают на вход все того же усилителя на VT1, VT2. Здесь они еще больше усиливаются и воспроизводятся телефоном BF1.

Транзистор первого каскада включен по схеме эмиттерного повторителя, характерная черта которого — высокое входное сопротивление. Последнее же значит, что такой каскад «отсасывает» из контура весьма небольшую долю энергии, не внося заметного расстройства в происходящий там колебательный процесс.

Важной особенностью приемника является и то, что телефон BF1, помимо основного назначения, используется и в качестве высокочастотного дросселя, позволяющего полнее реализовать усилительные возможности каскада с VT2 на радиочастотах. К тому же во время работы приемника телефон здесь далеко отнесен от магнитной антенны. Этим исключается паразитная связь между ними через рассеиваемые электромагнитные поля, приводящая нередко в других конструкциях к самовозбуждению приемника.

При необходимости приемник может работать как громкоговорящий (конечно, для приема достаточно мощных местных станций). Понятно, что размеры конструкции в этом случае возрастут соответственно габаритам нового звукоизлучателя. В качестве такого, например, неплохо работал электромагнитный капсюль типа ДЭМ-4. Но у него (как, впрочем, и у ряда других «говорителей», сопротивление звуковой катушки порядка 50…70 Ом. Поэтому ДЭМ-4 и ему подобные капсюли необходимо шунтировать резистором с сопротивлением около 750 Ом.

Желающие повторить конструкцию найдут основные данные деталей на рис.4. Остается лишь пояснить, что резисторы желательно применять типа МЛТ мощностью 0,125…0,25 Вт. Конденсаторы постоянной емкости — КЛС. А вот в качестве КПЕ вполне подойдет малогабаритный КП-180. В крайнем случае заменой может служить керамический подстроечный конденсатор КПК-2 с максимальной емкостью 100…150 пФ.

Телефон лучше взять типа ТМ-4. Что же касается транзисторов, то, помимо указанных на схеме, приемлемы и КТ312Б.

Для магнитной антенны берется круглый стержень из феррита марки 400НН. Его диаметр — 8 мм, а длина — порядка 60 мм. Здесь размещается L1, содержащая 80…85 витков (их количество может несколько изменяться в зависимости от наибольшей емкости КПЕ) провода ПЭВ-2 0,25. А рядом располагается катушка связи L2, у которой 15 витков того же провода.

Обе катушки наматываются в один слой виток к витку на раздельных трубчатых каркасах, склеенных из плотной бумаги. Каркасы должны с трением перемещаться вдоль стержня магнитной антенны.

Источник питания может иметь напряжение от 3 до 9 В. Но от него зависят габариты приемника. Наименьшие можно получить, используя три последовательно соединенных дисковых аккумулятора Д-0,06. Вполне «карманный» размер будет и с батарейкой «Корунд».

Детали приемника в основном размещаются на монтажной плате из покрытого фольгой пластика. Изолирующие промежутки между печатными проводниками прорезаются в фольге острым ножом (по линейке).

На рисунке 5 дан эскиз платы. Указаны особенности размещения деталей на ней, выполнение соединений с отдельно стоящими элементами схемы. При необходимости плату можно несколько увеличить, закрепив на ней магнитную антенну, КПЕ, источник электропитания.

Собрав конструкцию, включите питание и проверьте величины коллекторных токов транзисторов — они должны быть близки указанным на схеме значениям. Подгонку токов проводят подбором номиналов у резисторов R1, R3.

Ведя прием радиостанций, найдите положение катушки связи относительно контурной, при котором обеспечивается достаточная избирательность и отсутствуют искажения передачи мощных сигналов. Границы принимаемого диапазона волн могут смещаться вверх или вниз по частоте (отматыванием либо добавлением витков катушки L1).

Футляром для приемника послужит подходящих габаритов готовая пластмассовая коробочка. Но можно сделать ее и самостоятельно. Более того: если ради упрощения отказаться от ЭКПЕ в пользу фиксированной настройки на любимую радиостанцию, плату с установленными радиоэлементами можно поместить в жесткий футлярчик из-под сигарет, в которой найдется место также и для телефона, когда приемником не пользуются.

Ю. ПРОКОПЦЕВ