Давайте розглянемо, які перетворення зазнає радіосигнал, потрапляючи в радіоприймач, що працює з амплітудно-модульованими сигналами Нехай радіоприймач буде простим, прямого посилення за схемою 1-v-1 Що це означає Нічого особливого: приймач має один каскад посилення високої частоти, детектор і один каскад посилення низької частоти

Коли радіохвиля потрапляє на антену приймача, електромагнітне поле радіохвилі змушує електрони дроту антени (це може бути шматочок дроту певної довжини) рухатися за законом зміни поля радіохвилі, породжуючи змінний електричний струм

Процеси, що відбуваються в антені важко симулювати за допомогою програми, наприклад, Multisim, але, як і при налаштуванні приймача, можна скористатися генератором На практиці для цієї мети використовують генератори стандартних сигналів Ми ще не готові поповнити свою лабораторію таким генератором, тому спочатку проведемо ряд віртуальних експериментів

Щоб виділити сигнал однієї радіостанції, тобто, сигнал однієї частоти, скористаємося властивостями коливального контуру, що складається з котушки індуктивності і конденсатора змінної ємності Отже, схема першого експерименту така:

Рис 121 Вхідний коливальний контур

Використовуючи віртуальні компоненти, ми можемо скористатися тим обставиною, що вони дозволяють міняти їх значення в широких межах Я не думаю, що зможу знайти конденсатор зі значенням 4 нФ (4000 пФ) Але віртуальний конденсатор дозволяє використовувати несучу частоту 100 кГц, що зараз зручніше

Міняючи значення конденсатора за допомогою клавіші «А» на клавіатурі (Shift + A для зміни у зворотний бік), можна переконатися, що сигнал генератора має максимальне значення (на малюнку він збільшується) при певному значенні конденсатора Так ми налаштовуємо радіоприймач на потрібну станцію в реальної конструкції

Коливальний контур L1C1 має певну резонансну частоту Її можна розрахувати, а можна скористатися плоттером Боде в програмі Multisim, щоб визначити цю частоту Або визначити, якою має бути індуктивність котушки, якщо ми використовуємо реальний повітряний конденсатор в 200 пФ, а збираємося слухати радіостанцію, працюючу, скажімо, на частоті 1 МГц

Для віртуальних експериментів можна використовувати і програму Qucs (нагадаю, безкоштовну програму) У цьому випадку знадобиться кілька разів змінити значення конденсатора, вибираючи таке, при якому сигнал максимальний

Рис 122 Експеримент в програмі Qucs

У реальному радіоприймачі, коли ми знаємо, що ємність конденсатора змінюється в межах 20 –

300 пФ, розрахунок ведеться для отримання потрібного значення котушки індуктивності При цьому виходять з того, що, для визначеності нехай буде діапазон довгих хвиль, резонансну частоту слід міняти від 150 до 408 кГц

Виділивши потрібну нам радіостанцію, ми повинні позбутися від несучої частоти – вона виконала своє завдання, сформувавши радіохвилю належної довжини для переносу інформації на велику відстань Щоб позбутися від несучої частоти, ми використовуємо детектор

Рис 123 Детектування радіосигналу після коливального контуру

Детектор D1 робить те ж, що і діод випрямляча – перетворює змінний струм, який змінюється і по величині і по напрямку, в такий, який міняється тільки по величині Ми ще не позбулися несучої частоти І, перш, ніж це зробимо, розглянемо ще одну деталь Проводячи віртуальний експеримент, ми використовували сигнал з напругою 1 вольт Але реальний сигнал, який ми отримаємо, використовуючи антену, швидше за все, буде порядку 1 мВ Подивимося, що у нас вийде, коли ми зменшимо сигнал від генератора

Рис 124 Результат детектування при маленькому вхідному сигналі

Не знаю як ви, а я не бачу нашого інформаційного сигналу, який нам тільки й потрібен І величина напруги порядку 50 мкв Що сталося Нічого особливого Згадайте, що для того, щоб діод почав відкриватися, на нього потрібно подати напругу близько 05 В Детектор – це діод, і для нього потрібно напруга такого ж порядку

Тепер стає зрозуміло, чому перед детектором ми додаємо каскад посилення високої частоти Але, перш ніж це зробити, розглянемо ще одну особливість коливального контуру Ми використовуємо його для того, щоб з безлічі радіостанцій, що працюють на різних, іноді близьких, частотах, виділити одну радіостанцію Коливальний контур тим краще справляється з цим завданням, чим вище його добротність Те Тобто, чим «яскравіше» він виділяє резонансну частоту Ось як виглядає амплітудно-частотна характеристика коливального контуру, якщо ми навантажимо його резистором, змінюючи величину опору від 100 кОм до 1 кОм

Рис 125 АЧХ контуру L1C1 при різних навантаженнях

Чим менше опір навантаження коливального контуру, тим менше ефект виділення резонансної частоти Велика добротність контуру досягається при великому опорі навантаження, визначаючи хорошу вибірковість контуру – ми будемо чути тільки одну радіостанцію, а не кілька близько розташованих Про вплив опору навантаження ми, втім, вже говорили раніше

Каскад посилення високої частоти бажано виконати за схемою з загальним емітером Він забезпечить гарне посилення по напрузі (і по потужності), але у нього маленький вхідний опір Тому дуже часто котушку роблять з відведенням, отримуючи автотрансформатор До відведення підключають вхід підсилювача високої частоти При цьому сигнал, звичайно, зменшується, але вибірковість вдається зберегти І це ще одна з причин появи каскаду посилення високої частоти Додамо його в схему і перевіримо роботу детектора

Рис 126 Схема з каскадом посилення високої частоти

Зясувавши призначення каскаду посилення високої частоти, можна повернутися до питання про те, як повністю позбутися від несучої частоти

У блоці живлення після випрямлення ми використовували конденсатор, щоб прибрати пульсації Спробуємо так же позбутися від несучої частоти

Рис 127 Усунення несучої частоти за допомогою конденсатора

Якщо не звертати уваги на залишки несучої частоти, то на графіку видно інформаційна складова – частота 1 кГц, яка модулювати частоту 100 кГц

Роботу підсилювача низької частоти ми вже розглядали

Колись на зорі радіомовлення, коли радіостанцій було небагато, а в якості детектора застосовували діод з невеликим напругою відкривання, радіоприймач складався з коливального контуру і детектора Такий приймач називали детекторним При гарній антені, розташовуючись недалеко від радіостанції, можна було цілком вдало слухати радіо на навушники Чи вийде це сьогодні, не можуть сказати Можете спробувати, використовуючи як детектора германієвий діод

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012