Для чего радиоприемнику нужен детектор кратко

Обновлено: 04.07.2024

А - Ампер, единица измерения силы тока.
В - Вольт, единица измерения напряжения.
Вт – Ватт, единица измерения мощности.
Гн – Генри, единица измерения индуктивности.
ДРП – детекторный радиоприемник.
Др.- другие.
КПД – коэффициент полезного действия.
КПЕ – конденсатор переменной емкости.
УГО – условное графическое обозначение.
Ф - Фарада
ЭАП - электроакустический преобразователь.
Е - напряженность электрического поля радиостанции в месте приема.
m - коэффициент модуляции.
Q - добротность колебательного контура.
W – мощность.

Введение

В настоящее время известно множество типов радиоприемников: детекторный, прямого усиления, регенеративный, сверхрегенеративный, супергетеродинный и прямого преобразования. Из перечисленных, детекторный радиоприемник (далее по тексту - ДРП), имеет наихудшую чувствительность и селективность, но, несмотря на невысокие параметры, он представляет интерес для начинающих радиолюбителей и специалистов.

Простота конструкции, недефицитность деталей и отсутствие источников питания (именно поэтому ДРП изучается в средних учебных заведениях в наше время) способствовали его популярности в 20-40гг 20в. Дадим определение ДРП: это приемник, работающий за счет энергии радиоволн и не имеющий усилителя. Следует заметить, что приемник прямого усиления – это тот же детекторный с каскадами усиления сигнала низкой частоты.

1. Классическая схема ДРП

Рис.1. Типовая схема ДРП

Существует два основных варианта классических схем ДРП. Первый вариант изображен на рис.1. Второй вариант отличается от первого только тем, что детекторный диод подключен не к части контура, а к контуру полностью.

1.1. Функциональная схема ДРП

Рис. 2. Функциональная схема классического ДРП.

1.2. Принцип работы ДРП

Настроив контур на частоту принимаемой радиостанции, выделяем высокочастотный АМ - сигнал. Частота его колебаний велика (более 100 кГц), и в наушниках он слышен не будет. Сигнал нужно продетектировать (преобразовать ВЧ электрические колебания, в колебания НЧ). Для этого служит диод VD 1 (рис.1). Он обладает свойством проводить ток только в одном направлении, от анода, обозначенного треугольником, к катоду. Положительные полуволны колебаний в контуре вызовут ток через диод, а отрицательные закроют его, и тока не будет. При отсутствии конденсатора C 2 через наушники будет протекать пульсирующий ток. Он содержит постоянную составляющую, которая изменяется со звуковой частотой. Такой ток уже вызовет в наушниках звук. Процесс детектирования улучшается при подсоединении блокировочного конденсатора C 2. он заряжается положительными полуволнами почти до амплитудного значения колебаний, а в промежутках между ними сравнительно медленно разряжается током через наушники.

2. Компоненты ДРП

2.1. Колебательный контур

Классическая схема ДРП изображена на рис. 1. Она повторяется во многих популярных книжках и журналах. Антенна WA 1 и заземление присоединены к колебательному контуру (катушка L 1 и КПЕ C 1). Колебательный контур служит для выделения из всей массы принимаемых сигналов лишь одного, желаемого. Если частота сигнала совпадает с частотой настройки контура, напряжение на нем максимально. Для настройки в пределах диапазона изменяют емкость (используют КПЕ), для переключения диапазонов изменяют индуктивность катушки L 1.

2.2. Диод

По применению полупроводниковые диоды разделяются на группы: выпрямительные, высокочастотные, туннельные и некоторые другие (рис.2).

В качестве полупроводникового материала в диодах используется германий, кремний и арсенид галлия (в туннельных диодах).

Первые диоды стали известны с начала 20в (1906-1908 гг). Тогда же и появились первые ДРП. В 20-40гг 20в радиолюбители изготавливали детекторные диоды из кристаллов цинкита или пирита. В России пионерные работы по диодам проводил О.Лосев, который помимо детекторных диодов изготовил и первые светодиоды (он наблюдал свечение кристалла карборунда при подключении к нему батареи питания). В классических ДРП используются германиевые диоды Д2, 18,20, как самые дешевые и широко распространенные.

2.3. Конденсаторы

В классической схеме ДРП два конденсатора. С1 – переменный керамический или воздушный, предназначен для настройки приемника на частоту радиостанции (5-300 пФ). С2 нужен, чтобы убрать ВЧ – составляющую и повысить качество звука (2000 – 6800 пФ).

2.4. Головные телефоны

В России первым в приемнике высокоомные головные телефоны использовал П.Н.Рыбкин в 1899 г. За рубежом работами по усовершенствованию ДРП в эти же годы занимался Г.Маркони.

Последний элемент разбираемой схемы ДРП – головные телефоны. Для ДРП подходят только высокоомные телефоны (ТА-4, ТОН-2, ТОН-2М, ТАГ-1, ТГ-1), абсолютно не подходят низкоомные или наушники от плейера. Параметры некоторых из них приведены в Приложении 1.

Для телефонов ТОН-2 сопротивление на частоте 1000 Гц составляет 12000 Ом. Минимальная амплитуда сигнала 1000 Гц, слышимая человеком в наушниках ТОН-2 составляет 5 мВ. В классическом ДРП амплитуда сигнала на наушниках достигает 20 мВ (достаточно громко и разборчиво слышна речь и музыка), что соответствует электрической мощности 0,02 мкВт.

3. Недостатки классической схемы детекторного приемника

а) Для согласования сопротивлений колебательного контура и диода используется катушка связи (обычно 1/5-1/10 от числа витков катушки).

Следовательно, на диод поступает ВЧ напряжение в 5-10 раз меньшее, чем наводится в контуре, то есть, с большими потерями мощности (в 25-100 раз).

б) Используется энергия одного полупериода сигнала.

в) Головные телефоны сильно искажают сигнал и имеют низкий КПД (из-за металлической мембраны). Головные телефоны малоэффективны при работе на низких частотах, из-за жесткой мембраны не работают на высоких звуковых частотах. Рабочий диапазон частот наушников 300-3500 Гц. Получить качественный звук в этом случае просто невозможно.

4. Применение классического ДРП.

5. Совершенствование ДРП

Если посмотреть на функциональную схему ДРП, можно прийти к следующим выводам: классическая схема свои возможности усовершенствования исчерпала. Кардинальное улучшение параметров ДРП возможно при полной переделке всех функциональных узлов ДРП, собранного по классической схеме.

5.1. Громкоговорящий ДРП

Добиться увеличения громкости и улучшения качества сигнала можно модернизацией всех узлов классического ДРП. В качестве колебательного контура выступает катушка индуктивности на ферритовом стержне. Эта катушка имеет межвитковую емкость, а настройка на радиостанцию производится перемещением катушки на сердечнике. Более оптимальное согласование детектора с контуром производится конденсатором связи С1 (сопротивление контура сотни килоом, а детектора 5-20 кОм). Замена одного диода диодным мостом позволяет увеличить громкость ЭАП, так как теперь в ДРП используется энергия обоих полупериодов ВЧ сигнала. Диодный мост выполнен на диодах типа Д310, так как у них меньше сопротивление и меньше потери, чем у диодов Д2, 18, 20.

Рис.4 Прибор для выбора детекторного диода

Рис.5 Усовершенствованный классический ДРП

В качестве ЭАП используется динамик мощностью 1-8 Вт и сопротивлением катушки 4-8 Ом. Для согласования сопротивлений детектора и ЭАП служит понижающий трансформатор (~220 В/9-12 В). Для увеличения отдачи динамик устанавливается на отражательный экран. Модернизированный ДРП дает выигрыш по мощности относительно классической схемы ДРП в 140-400 раз.

5.2. Применение модернизированного ДРП.

Рис.6 ДРП – источник электрической энергии.

Накопительный конденсатор С2 рассчитан на рабочее напряжение 25-60 В при минимальном токе утечки. Приемник настраивается на самую мощную СВ или ДВ радиостанцию в этом регионе.

Для более полного использования энергии несущей, модернизированный ДРП дополняется каскадом усиления на германиевом транзисторе. И данный приемник работает громче. Теперь он стал приемником прямого усиления.

Рис.7 ДРП (приемник прямого усиления) с увеличенным КПД.

Транзистор в усилителе приемника низкочастотный и маломощный: МП39-42. Сигнал ЗЧ на базу подается через разделительный конденсатор С3. ЭАП приемника состоит из динамика ВА1, включенного через согласующий трансформатор Т1.

Настройка этого приемника сводится к настройке входного контура на частоту мощной радиостанции и одновременной подстройке емкости С1, а затем подбору сопротивления R 1 по максимальной громкости звучания.

6. Экспериментальная часть

6.1. Сборка и наладка модернизированного ДРП.

Таким образом, все мои предположения подтвердились. Улучшенный ДРП может работать в качестве практически вечного источника энергии. Громкость звучания этого приемника можно дополнительно увеличить при использовании рупора, установленного на ЭАП.

При замене ДВ катушки на более высокодобротную на выходе приемника было получено напряжение 5,30 В и громкость приемника значительно возросла. Дальнейшее увеличение громкости приемника можно получить за счет применения более эффективной антенны.

6.2. Сборка и наладка ДРП с каскадом усиления на транзисторе (питаемый энергией электромагнитной волны).

Приемник собранный по рис.7 работал значительно громче, чем модернизированный ДРП. И это естественно, так как транзисторный усилитель НЧ питается постоянной составляющей сигнала, а она в 3-10 раз выше, чем НЧ составляющая, вдобавок транзистор усиливает слабый НЧ сигнал.

Приложение

Таблица 1 Электрические параметры высокоомных телефонов типа ТОН-2

Основные параметры

Значение параметра

Модуль полного электрического сопротивления переменному току одного телефонного капсюля на частоте 1000 Гц, не менее, Ом

Неравномерность частотной характеристики отдачи капсюля в диапазоне частот 300-3000 Гц, не более, дБ

Таблица 2 Электрические параметры детекторных диодов

Тип диода

Назначение

Среднее значение выпрямленного тока, мА

Прямой ток при напряжении 1 В, мА

Обратный ток не более, мА (при напряжении, В)

Наибольшее допустимое обратное рабочее напряжение, В

Наименьш. амплитуда обратного пробивного напряжения , В

Выпрямление переменных напряжений

Таблица 3 Параметры громкоговорителей

Тип громкоговорителя

Отдача, Па

Треб. W сигнала для громкости 60дБ, мВт

1ГД-5, 1ГД-28, 1ГД-36

Словарь терминов

АНТЕННА (от лат. antenna — мачта, рей), в радио — устройство, предназначенное (обычно в сочетании с радиопередатчиком или радиоприемником) для излучения или (и) приема радиоволн.

ДИОД [от ди. и (электр)од ], 2-электродный электровакуумный, полупроводниковый или газоразрядный прибор с односторонней проводимостью. Применяется в электро- и радиоаппаратуре для выпрямления переменного тока, детектирования, преобразования частоты, переключения электрических цепей.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ, устройство для электрического соединения с землей аппаратов, машин, приборов и др.; предназначено для защиты от опасного действия электрического тока, а в ряде случаев для использования земли в качестве проводника тока или одного из плеч несимметрического вибратора (антенны).

КОНДЕНСАТОР электрический, система из двух или более подвижных или неподвижных электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (бумагой, слюдой, воздухом и др.). Обладает способностью накапливать электрические заряды. Применяется в радиотехнике, электронике, электротехнике и т. д. в качестве элемента с сосредоточенной электрической емкостью.

ПИРИТ – медный минерал (в основном содержащий дисульфид меди)

СЕЛЕКТИВНОСТЬ (избирательность) радиоприемника, его способность выделять полезный радиосигнал на фоне посторонних электромагнитных колебаний (помех). Параметр, характеризующий эту способность количественно. Наиболее распространена частотная селективность.

ТРАНЗИСТОР (от англ. transfеr — переносить и резистор), полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника (преимущественно из кремния или германия), содержащего не менее трех областей с различной — электронной и дырочной — проводимостью.

ТРАНСФОРМАТОР (от лат. transformo — преобразую), устройство для преобразования каких-либо существенных свойств энергии (напр., электрический трансформатор, гидротрансформатор).

Именной указатель

Маркони Гульельмо (1874-1937), итальянский радиотехник и предприниматель. С 1894 в Италии, а с 1896 в Великобритании проводил опыты по практическому использованию электромагнитных волн; в 1897 получил патент на изобретение способа беспроводного телеграфирования. Организовал акционерное общество (1897). Способствовал развитию радио как средства связи. Нобелевская премия (1909, совместно с К. Ф. Брауном).

Поляков Владимир Тимофеевич – известный советский и российский радиотехник, специалист по радиоприемным устройствам

Попов Александр Степанович (4 (16) марта 1859, пос. Турьинские Рудники Верхотурского уезда Пермской губернии, ныне Краснотурьинск Екатеринбургской области – 31 декабря 1905 (13 января 1906), Санкт-Петербург), российский физик и электротехник, один из пионеров применения электромагнитных волн в практических целях, в том числе для радиосвязи.

Рыбкин Петр Николаевич – ассистент А. С. Попова, первый использовал в радиоприемнике высокоомные телефоны.

ДЕТЕКТОР теперь называется ДИОД.
Он пропускает ТОК ТОЛЬКО В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ.

Транзистор - это ТРИОД.
Он пропускает ток если на третий контакт ПОДАНО напряжение.

Детектор - это по сути обычный диод. Свойство диода - пропускать ток только в одном направлении. Антенна приемника содержит электрические колебания обоих направлений, и пропустив их через диод, можно "отсечь" половину токов. Оставшиеся колебания будут все в одном направлении, и их амплитуда (верхушки волн) будут повторять контуры искомой кривой. Подключив в такому сигналу динамик или наушник (или предварительно усилив их по мощности) , мы заставим мембрану динамика двигаться именно по этой кривой - то втягиваться, что выпячиваться на доли миллиметра. Эти движения происходят так часто, что на слух воспринимаются нами как обычный звук.
Если же сигнал с антенны подать на динамик БЕЗ применения детектора, то мембрана динамика будет испытывать "желание" двигаться одновременно в обоих направлениях - и она останется неподвижной.
Еще проще говоря, детектор делает то же самое, что и выпрямитель - превращаеет переменный ток антенны в пульсирующий.

У меня дробный детектор в приемнике Фестиваль, принципе нормально работает,

но Сабовский блок УКВ при этом не принимает ни одной станции. Только слышно,

один треск и шум, а еще недавно нормально работал, я его даже на Fm, переделал.
Уверенно некоторые станции на Fm, принимал.
вдруг ни с того ни с сего работать перестал. Главное шум и треск есть, а нормального приема нет. Может кто - нибудь подскажет, в чем дело? Где искать причину ?

Как известно, высокочастотные сигналы, улавливаемые антенной, представляют собой комбинацию двух различных по частоте электрических колебаний. В эту комбинацию входят колебания высокой и низкой частоты.

Таким образом, детектор снимает с высокочастотных колебаний звуковой узор; говорят — детектор выпрямляет переменный ток высокой частоты.

К сожалению, в связи с тем, что в России работа радиостанций в средневолновом и длинноволновом диапазоне прекращена, а необходимым условием для работы детекторного радиоприемника помимо длинной наружной антенны и хорошего заземления необходимо территориально находится в непосредственной близости от радиостанции (40-50 км), повторить простейшую конструкцию детекторного радиоприемника, с которого начинали свой путь многие советские радиолюбители в мир радиоэлектроники не представляется возможным.

В этой статье речь пойдет лишь о принципах работы простейшей схемы, которая может принимать радиосигналы с амплитудной модуляцией без источника питания.

Детекторный приемник называется детекторным потому, что в самых первых образцах присутствовал кристаллический детектор из природного материала, который играл роль полупроводника. Слово детектор в переводе на русский означает - "обнаружитель", оно происходит от того же корня, что и "детектив" - "сыщик".

Даже без источника питания радиоприемник получает от передатчика достаточное количество энергии, которое может создать слабый звук в головном телефоне.

Может показаться, что детекторный приемник берет энергию из ниоткуда - но на самом деле энергия берется от источника мощности - передающего устройства. Передатчик "накачивает" эту мощность на вышку радиовещания модулирующую определенную частоту. Когда в приемнике комбинация катушки и антенны резонирует на этой частоте, выделяемой мощности достаточно, чтобы обеспечить питание головного телефона. Хорошее заземление необходимо, чтобы току который проходит через катушку было куда течь. Земля в данном случае выполняет роль бесконечного опорного напряжения, равного нулю. Передающее устройство на AM-радиостанции также создает потенциал относительно земли. Конденсатор переменной емкости повышает избирательность устройства, образуя с катушкой колебательный контур.

Как работает радио-передатчик с амплитудной модуляцией сигнала можно посмотреть на этих графиках.

Звуковой сигнал прибавляется к несущей частоте, чтобы её амплитуда изменялась в соответствии с максимумами и минимумами аудио-сигнала.

Несущая частота меняется так быстро, что головной телефон не способен воспроизвести эти изменения. Мембрана будет оставаться в среднем положении совсем не воспроизводя звука. Для решения этой проблемы в приемнике используется диод, который срезает нижнюю половину сигнала, оставляя только положительные полупериоды напряжения.

Сама эта идея возникла еще на заре развития коммуникаций, но повторить такой опыт на территории России сейчас нет ни какой возможности так как мощных станций вещающих в ДВ и СВ диапазонах в не осталось.

Инж. С. И. ЗИЛИТИНКЕВИЧА.

Настоящая статья предназначена лишь для подготовленного читателя, и редакция предполагает и в следующих номерах отводить некоторое место для таких статей, приобщающих читателя к научной работе по радио. Инж. С. И. Зилитинкевич детально разбирает действие детектора и производит для примера полный подсчет всех величин для одного случая. Такой исчерпывающий анализ детекторного действия никем не был сделан до настоящего времени, и читатель, проштудировавший настоящую статью, разберется в самой сущности явления.

В первой половине настоящей статьи было установлено, что все так называемые радиотелеграфные волноуказатели дают резко криволинейную зависимость между приложенной к ним разностью потенциалов (V) и силой протекающего через них тока (J) (фиг. 2, 3 и 4).

Следовательно, сопротивление каждого из них не остается величиной постоянной, независимой от их электрического режима, как у омических проводников, а меняется в зависимости от этого режима, или, как говорят, является функцией режима.

Иллюстрацией этого могут служить фиг. 5 и фиг. 6.

На фиг. 5 показана зависимость сопротивления карборундового детектора, при давлении в контакте в 3 kg от приложенного к его зажимам напряжения. Эта зависимость получена из соответствующей характеристики фиг. 3 простым делением абсциссы (вольт) на ординату (амперы) каждой точки характеристики детектора.

Аналогичным образом, фиг. 6 представляет собою зависимость сопротивления трехэлектродной электронной лампы (триода) французского типа от приложенного к ее сетке напряжения. Кривая получена из соответствующей характеристики лампы, снятой при 40 вольтах на аноде (приведенной на фиг. 4).

В этом случае для нахождения сопротивления лампы при каждом значении потенциала сетки — необходимо постоянное напряжение анода (40 вольт) делить на протекающий в его цепи ток, взятый из соответствующей характеристики триода.

Фиг. 5.

Сравнение фигур 5 и 6 показывает полную идентичность в характере изменения сопротивления обоих волноуказателей. На каждой из этих кривых имеются точки особенно резкого их сгиба, которые, как это ясно будет из дальнейшего, являются точками наиболее интенсивного детекторного действия.

Для карборундового детектора такая точка имеет место при разности потенциалов на его зажимах около +1 вольта (фиг. 5), а для триода около —5 вольт на сетке (фиг. 6).

Таким образом, для того, чтобы детектор работал наилучшим образом, ему должен быть сообщен некоторый "дополнительный" (постоянный) потенциал, различный для разных детекторов, но имеющий всегда одно и то же назначение — заставить детектор работать на точке сгиба его характеристики.

Для выяснения внутренней картины детекторного действия — рассмотрим случай карборундового детектора, которому сообщен дополнительный потенциал в +1 вольт и к зажимам которого подводится переменное напряжение с амплитудой в 1 вольт, меняющееся с частотой 100.000 периодов в секунду (что соответствует длине волны в 3.000 метров).

Этот случай изображен на фиг. 7, которая представляет собою две связанных системы координат. В верхней части фигуры, в системе координат R—V (омы—вольты), показана характеристика карборундового детектора, та же, что и на фиг. 5. В нижней же части фиг. 7, в системе координат V—Т (вольты—секунды) показано приложенное к зажимам детектора напряжение, которое в каждый отдельный момент слагается из двух величин:

Фиг. 6.

1) из постоянного ("дополнительного") напряжения, равного, по условию, +1 вольту,

и 2) из переменного синусоидального напряжения с амплитудой в 1 вольт и периодом ¹/₁₀₀.₀₀₀ секунды.

Таким образом, фактическая величина потенциала на детекторе в каждый отдельный момент равна длине перпендикуляра, восстановленного из данной точки оси OT до пересечения с синусоидальной кривой O' a₁ a₂ a₃ a₄.

Но каждому значению потенциала, как выяснилось детально выше, соответствует свое сопротивление детектора. Так, напряжению a₁, a₁' и т. д. соответствует сопротивление Ω₁. Напряжению a₂, a₂', a₂'' и т. д. — соответствует сопротивление Ω₂ и т. д.

Для того, чтобы теперь найти тот ток, который в этих условиях будет проходить через детектор и который должен оказать свое действие на телефон, сделаем следующие упрощения.

Фиг. 7.

Прежде всего нам совершенно нет нужды рассматривать в дальнейшем ту часть тока, которая будет проходить через детектор, благодаря действию первого слагаемого в сумме напряжений на его зажимах, т. е. благодаря постоянному "дополнительному" напряжению, так как этот ток, в виду своего постоянства, не окажет никакого действия на телефон.

Итак в дальнейшем мы будем рассматривать только переменную составляющую детекторного напряжения, что в нашем графическом методе соответствует переходу от оси OT к оси O't, а в математическом отношении эквивалентно общему уменьшению фактического детекторного напряжения в каждый момент на 1 вольт, при сохранении прежних значений сопротивления детектора.

Кроме того, для каждой полуволны приложенного к детектору переменного напряжения найдем среднее значение сопротивления детектора, т.-е. такое значение сопротивления, которое в среднем дает тот же ток в детекторной цепи, что и фактическое переменное сопротивление.

Согласно фиг. 7, сопротивление детектора для положительной полуволны меняется от 220 омов до 50 омов, что соответствует ординатам заштрихованной площади, находящейся вправо от оси О''t, при чем среднее значение для этих ординат равно около 100 омов.

Это значение сопротивления приблизительно совпадает с сопротивлением детектора при напряжении на его зажимах, соответствующем половине максимального, — т.-е. оно равно сопротивлению ω₂, отвечающему напряжению a₂.

Аналогично получаем для отрицательной полуволны в качестве среднего сопротивления величину в 3000 омов, равную ω₄ и соответствующую напряжению a₄.

Таким образом, характерной особенностью детектора по отношению к переменному напряжению, приложенному к его зажимам, является значительная разница в его сопротивлении для обеих полуволн напряжения.

Для рассматриваемого случая с карборундовым детектором мы получаем увеличение среднего сопротиаления со 100 Ω при положительной полуволне до 3000 Ω при отрицательной полуволне, т.-е. увеличение в 30 раз.

Собственно говоря, в этих изменениях сопротивления и заключается вся сущность детекторного действия.

Замена же действительных переменных сопротивлений детектора некоторыми средними постоянными — является тем более обоснованной, что:

1) практически имеющие место переменные напряжения в приемном аппарате очень незначительны, выражаясь весьма малыми долями вольта (обычно не более десятых и сотых вольта).

и 2) отклонение для каждой полуволны мгновенного фактического сопротивления от среднего сказывается не на детекторном эффекте в собственном смысле этого слова, а на том искажающем действии, которое данный детектор вносит в протекающий через него ток высокой частоты.

Таким образом, оперирование со средними детекторными сопротивлениями является не только вполне законным, но и весьма целесообразным при рассмотрении чистого детекторного эффекта.

Фиг. 8.

Теперь, на основании всех сделанных выше заключений, рассмотрим работу детектора для приведенных на фиг. 7 условий, которые могут быть формулированы следующим образом:

1) к зажимам детектора приложена переменная (синусоидальная) разность потенциалов с амплитудой в 1 вольт, (Фиг. 8. Система координат V_D—t)

и 2) среднее сопротивление детектора для положительной полуволны — равно 100 омам, а для отрицательной полуволны 3000 Ω. (Фиг. 8. Система координат R_D—t).

Делим теперь мгновенные значения напряжения V_D на соответствующие значения R_D (т.-е. на 100 омов или 3000 омов, соответственно полуволне) и получим значения переменного тока, протекающего через детектор. (Фиг. 8. Система координат J_D—t).

Ясно, что этот ток тоже будет переменным и в каждом полупериоде синусоидальным, но амплитуда положительного полупериода будет в 30 раз больше амплитуды отрицательного полупериода. На этом, собственно говоря, и заканчивается роль детектора в приемном контуре, а дальнейшая трансформация тока создается уже другими элементами детекторной цепи.

Как известно, включение детектора в радиотелеграфный приемник производится так, как это показано на фиг. 9.

Фиг. 9.

Здесь мы имеем приемный контур, настраиваемый в резонанс с приходящими колебаниями. К этому контуру, через так называемую "детекторную связь" (которая на фиг. 9 осуществляется автотрансформаторным способом), присоединен детекторный контур.

Последний состоит минимум из катушки связи (L), детектора (D) и телефона (T). — Обычно, для улучшения действия приемника, параллельно телефону включают блокировочный конденсатор (K_b), емкостью 2000—3000 сантиметров.

Но при рассмотрении явлений в детекторной цепи всегда необходимо иметь в виду и внутреннюю емкость самого телефона, являющуюся паразитной, но достигающую значительных размеров, особенно у высокоомных телефонов. Она может быть представлена как некоторая эквивалентная дополнительная емкость, приключенная параллельно телефону. — На фиг. 9 эта емкость обозначена буквами K_T.

Кроме того, в детекторный контур включается источник "дополнительного" напряжения (E), если это необходимо для данного детектора. При чем, как это ясно из вышеизложенного, величина и знак этого напряжения диктуются свойствами примененного детектора. (Есть детектора, не требующие дополнительного напряжения).

Фиг. 9-а.

Детекторный контур в увеличенном масштабе представлен на фиг. 9—а, где сохранены те же обозначения, что и в предыдущем случае. Вместе с тем здесь показаны и те разветвления токов, которые имеют место в детекторной цепи.

Основной ток, проходящий через детектор и обозначенный J_D, в телефонной части цепи разветвляется на 2 тока J_T и J_k, при чем, J_T есть ток постоянного направления, проходящий через магнитную катушку (самоиндукцию) телефона. А J_k является переменным током, проходящим через блокировочный конденсатор K и паразитную емкость телефона K_T.

Таким образом, мы всегда имеем равенство:

Если ток, проходящий через конденсатор K_b , обозначить через J_kb, а проходящий через емкость K_T — через J_kT, то будем иметь:

Отсюда мы видим, что детекторный ток не целиком проходит через телефон, а только часть его, представленная суммой

А другая часть его, равная J_kb проходит через блокировочный конденсатор, вовсе минуя телефон.

Но и в телефонном токе не вся вышеуказанная сумма является полезной. Часть ее (J_kT) представляет собою емкостный ток, то есть переменный ток высокой частоты. Такой ток, как мы знаем, совершенно не действует на мембрану телефона. Поэтому единственно полезной составляющей всего детекторного тока является величина J_T, от размера которой и зависит сила звука в телефоне.

Фиг. 10.

Таким образом, наиболее целесообразным при исследовании детекторного тока является разложение его на две составляющих:

1) на постоянную составляющую тока, проходящую через магнитные катушки телефона и равную J_T, и 2) на переменную составляющую тока, проходящую через емкость (параллельную магнитным катушкам телефона) и равную J_k.

Другими словами, детекторный ток разлагается на полезную составляющую J_T и бесполезную составляющую J_k.

Так как J_T есть ток одного направления, то для случая фиг. 8 он за каждый период T составляется из разности количеств электричества, определяемых заштрихованными площадями S₁ и S₂.

Если мы эту разность, равную

разделим на время одного периода T (в данном случае T = 1/100.000 секунды) то получим интересующий нас полезный телефонный ток.

Таким образом, при возникновении на зажимах карборундового детектора переменного напряжения с амплитудой в 1 вольт, через телефон пройдет ток постоянного направления силой в 2,4 миллиампера.

Полная картина распределения электрических токов, имеющих место в детекторном контуре в этом случае, представлена на фиг. 10.

Здесь в 1-ой системе координат (J_D—t) показан полный ток, протекающий через детектор (J_D).

В 3-ей же системе координат (J_T—t) показан ток, протекающий через телефон J(_T).

Так как в каждый данный момент должно иметь место равенство:

то для построения J_k, т.-е. полного емкостного тока, проходящего через параллельные телефонной самоиндукции конденсаторы, необходимо из мгновенных значений тока J_D вычесть величину тока J_T.

Результаты этого вычитания представлены во второй системе координат (J_k—t). Ток J_k в данном случае оказывается во всем подобным току J_D, но с соответственно передвинутой осью абсцисс. — Это и должно было ожидать в виду постоянства тока J_T в течение всего импульса.

Заштрихованные на чертеже поверхности S_a и S_b взаимно равны, что и должно всегда иметь место, так как полные количества электричества, протекающие через емкость в обе стороны, взаимно равны.

Более сложную — но основанную совершенно на тех же взаимоотношениях — картину представляют собой токи в различных частях детекторного контура при затухающих колебаниях.

Взаимоотношения, имеющие место в этом случае, показаны на фиг. 11.

Построение здесь произведено для детектора с сопротивлением 1000 омов при положительном полупериоде и 20.000 омов при отрицательном полупериоде напряжения.

Фиг. 11.

Как и в предыдущем случае, полный детекторный ток (J_D) разложен на ток, протекающий через телефон (J_T), и быстропеременный ток, протекающий через параллельную телефону емкость (J_k).

Как видно из чертежа 11, ток J_k в этом случае уже довольно значительно отличается от детекторного тока (J_D).

Что касается токов, отдельно протекающих через блокировочный конденсатор K_b (ток J_kb) и паразитную емкость телефона K_T (ток J_kT), то в первом приближении их можно считать подобными как друг другу, так и суммарному емкостному току L_k (фиг. 11).

Величины же токов J_kb, и J_kT — прямо пропорциональны размерам соответствующих емкостей (K_b и K_T).

Таким образом, мы видим, что роль детектора в радиоприемнике сводится к выпрямлению быстропеременных токов, создаваемых в нем электромагнитным полем отправительной станции, при чем выпрямленный ток остается все же током высокой частоты.

Только наличие в детекторном контуре значительной самоиндукции (электромагнитная обмотка телефона) дает возможность превратить этот ток в ток звуковой частоты, способный действовать на наши регистрирующие приборы, в частности на мембрану телефона (черт 11, система координат J_T—t).

Следовательно, резюмируя настоящую статью, мы с полным правом можем сказать, что

детектор это выпрямитель быстропеременных токов малой силы, а детекторный контур это система, преобразующая токи высокой частоты в пульсирующие токи звукового периода.

Читайте также: