Радиоприём и детектирование.
Итак, модулированные колебания РЧ получены. В таком виде они излучаются передающей радиостанцией. Антенна же радиоприемника "улавливает" их и подводит к колебательному контуру. Если резонансная частота контура соответствует несущей частоте радиостанции, на контуре появится сигнал РЧ наибольшей амплитуды. Остается выделить из него модулирующий сигнал ЗЧ, усилить его и подать на акустический преобразователь - головной телефон или динамическую головку.
Процесс выделения модулирующего сигнала - он называется детектированием - мы и пронаблюдаем с помощью осциллографа. Но вначале соберем колебательный контур L1C2 (рис. 34.1). Для него понадобится отрезок стержня диаметром 8 и длиной 35 мм из феррита 600НН. Такой стержень можно осторожно (феррит хрупкий!) отломить от стержня большей длины, сделав предварительно круговой пропил в месте излома надфилем, напильником или ножовочным полотном. На стержень наматывают виток квитку катушку L1 - 100 витков провода ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,17...0,2 мм в расчете на работу в диапазоне СВ.
Еще понадобится конденсатор переменной емкости С2, который может быть, скажем, как и в генераторе РЧ, типа КП180. Вместе с катушкой индуктивности конденсатор можно расположить на небольшой плате (рис.35), на которой заранее укрепите монтажные шпильки - они одновременно будут служить контактами, к которым придется подключать осциллограф.
Контур подключите к генератору РЧ через конденсатор С1, а сам генератор соедините с другим генератором - ЗЧ. В данном случае генератор РЧ будет выполнять роль "антенны", принимающей сигнал радиостанции. А чтобы антенна меньше влияла на настройку контура (ведь антенна обладает емкостью тем большей, чем больше ее габариты), конденсатор связи С1 взят небольшой емкости.
Чтобы можно было наблюдать колебания РЧ на контур , к нему подключен осциллограф, но также через конденсатор связи - С3. Емкость его может быть меньше по сравнению с указанной на схеме - до 10 пФ, но в этом случае амплитуде наблюдаемого на экране осциллографа сигнала также будет меньше. Если же подключить осциллограф непосредственно к контуру, размах изображения на экране резко возрастает, но входная емкость осциллографа (она равна 40 пФ) окажется подключенной параллельно контуру и изменит частоту его настройки - в этом вы убедитесь несколько позже.
Включив оба генератора (ЗЧ и РЧ), установите резистором R3 в генераторе РЧ наибольшую амплитуду выходного сигнала и выведите модуляцию - установите движок переменного резистора R7 в генераторе ЗЧ в верхнее по схеме положение. Кнопками входного аттенюатора осциллографа установите такую чувствительность, чтобы на экране была видна яркая "дорожка" (немодулированные колебания РЧ). Осциллограф должен работать в автоматическом режима с внутренней синхронизацией и длительностью развертки 1 мс/дел. или близкой к ней, а также с закрытым (но можно и с открытым) входом. Надеемся, что по этим указаниям вы сможете нажать нужные кнопки на осциллографе.
Возможно, размах "дорожки" будет небольшой (рис. 36, а ), что свидетельствует о расстройке частоты контура по отношению к частоте генератора РЧ (его частоту установите равной, например, 1 МГц, что соответствует длительности одного колебания 1 мкс). Попробуйте медленно повернуть ротор конденсатора переменной емкости колебательного контура в одну или другую сторону. Размах колебаний может возрастать (рис. 36,б), что свидетельствует о приближении частоты контура к частоте генератора РЧ, а вскоре станет наибольшим (рис. 36, в). Если это произойдет примерно в среднем положении ротора, все в порядке. В противном случае постарайтесь уменьшением числа витков (при минимальной емкости конденсатора) или подключением параллельно С2 конденсатора небольшой (10...20 пФ) емкости (если емкость конденсатора С2 оказалась максимальной) "вывести" ротор в сторону среднего положения. Можно,конечно, попытаться добиться тех же результатов изменением частоты генератора РЧ.
Добившись максимального размаха "дорожки" при нужном положении ротора конденсатора переменной емкости, установите длительность развертки 0,5мкс/дел и с помощью ручек синхронизации и длины развертки добейтесь на экране осциллографа изображения нескольких синусоидальных колебаний(рис. 36, г). Более устойчивое изображение получите, конечно, в ждущем режиме (при нажатой кнопке "АВТ. – ЖДУЩ"). Измерьте размах колебаний и определите их частоту
(известным вам способом - измерением длительности одного колебания и переводом полученного значения в частоту).
А теперь попробуйте подключить входной щуп осциллографа непосредственно к контуру, минуя конденсатор СЗ. В этом случае максимальный размах колебаний, в значит, резонансная частота контура, получится при другом положении ротора конденсатора переменной емкости. Может быть даже придется установить ротор почти в крайнее положение - настолько сильно расстроится контур.
И, действительно, при входной емкости осциллографа 40 пФ общая емкость, подключенная параллельно катушке индуктивности, станет значительно больше первоначальной. В случае же подключения осциллографа через конденсатор СЗ, его влияние на контур ослабнет - ведь теперь параллельно контуру окажется подключенной емкость: Собщ = СЗ * Сосц/(С3 + Сосц ) = 17 пФ. Правда, немногим более чем вдвое упадет и уровень сигнала на входе осциллографа.
Указанным способом подключения осциллографа к резонансным цепям пользуйтесь всегда, когда нужно уменьшить влияние входной емкости осциллографа на резонансную частоту цепи. Чем меньше емкость конденсатора С3, тем слабее и влияние осциллографа на контролируемые цепи.
Не отключая входной щуп осциллографа от контактной точки ХТ5, подсоедините к контуру детекторную цепь (рис. 37) - диод VD1 и резистор нагрузки R1. Размах колебаний упадет до 0,08 В (до подключения цепи он составлял 0,2 В) - рис. 38, а.
Переключите осциллограф в режим работы с открытым входом (кнопка переключателя 13 должна быть в отжатом положении), установите, если это понадобится, ручкой смещения луча по вертикали изображение так, чтобы центр его проходил точно по средней линии масштабной сетки (как на рис.38, а). Затем переключите входной щуп осциллографа на контрольную точку ХТ7 ("земляной" щуп должен постоянно находиться на точке ХТ6). На экране появится изображение, показанное на рис. 38, б, Нетрудно заметить, что диод VD1 в данном случае работает как выпрямительный, "отсекая" отрицательные полупериоды синусоидальных колебаний. Форма же оставшихся колебаний зависит от сопротивления резистора нагрузки детектора - можете убедиться в этом сами, подпаяв вместо постоянного переменный резистор сопротивлением 10 или 15 кОм и перемещая его движок из одного крайнего положения в другое.
Закончив эксперимент, вновь впаяйте резистор R1 и подключите параллельно ему конденсатор С4 емкостью 1000..,10 000 пФ. На экране появится прямая линия (рис. 38, в), отстоящая на некотором расстоянии oт линии развертки, - постоянное напряжение 0,02 В на выходе детектора. Все верно - детектор выполняет функции выпрямителя с фильтрующим конденсатором. При изменении входного сигнала РЧ (переменным резистором R3 в генераторе РЧ) линия будет "плавать" - подниматься вверх и опускаться вниз. Тот же эффект получится, если поворачивать вправо - влево ротор конденсатора переменной емкости нашего детекторного приемника, настраивая, колебательный контур на резонансную частоту или расстраивая его. В момент точной настройки на резонансную частоту подъем линии развертки над средней линией масштабной сетки будет наибольшим, а значит, наибольшим будет и постоянное напряжение на выходе детектора.
Установив максимальный выходной сигнал генератора РЧ, подключите входной щуп осциллографа (он по-прежнему должен работать с открытым входом) к точке ХТ5 и измените длительность развертки так, чтобы получилась "дорожка", аналогичная изображенной на рис. 36, в (она теперь будет со значительно меньшим размахом – 0,08 В). Введите резистором R7 в генераторе ЗЧ модуляцию и, пользуясь соответствующими кнопками длительности и режима развертки, а также pучками синхронизации, добейтесь показанной на рис, 39, а картины -модулированных колебаний РЧ. Частота модулирующего сигнала около 1000 Гц (длительность одного колебания 1 мс). Лучшей устойчивости изображения удастся добиться при работе осциллографа в режиме внешней синхронизации от сигнала генератора ЗЧ, как это делали ранее.
Переключите входной щуп осциллографа на точку ХТ7 - нижняя половине изображения пропадет (рис. 39, б), что свидетельствует о нормальной работе детектора. А теперь подключите параллельно резистору нагрузки конденсатор С4 - радиочастотная составляющая продетектированного сигнала замкнется через него и на экране останутся лишь синусоидальные колебания модулирующего сигнала ЗЧ (рис. 39, в). Такой сигнал можно подавать на головной телефон (он должен быть высокоомный, например, ТОН-2) или на усилитель ЗЧ.
Вы, наверное, заметили, что катушка колебательного контура выполнена на сердечнике с высокой магнитной проницаемостью? По сути дела, это малогабаритная магнитная антенна, аналогичная используемой в переносных транзисторных радиоприемниках. Испытайте ее действие.
Отпаяв конденсатор С1 и проводник, соединяющий колебательный контур сзажимом ХТ4 генератора Р4, подключите к точкам ХТ5 и ХТ6 входные щупы осциллографа и поднесите катушку (конечно, вместе с платой) возможно ближе к катушке генератора Р4. На экране осциллографа появятся модулированные колебания (рис. 39, а), размах которых будет зависеть от расстояния между катушками и от ориентации "магнитной антенны" (точнее - ферритового стержня, воспринимающего магнитную составляющую электромагнитного поля) относительно контура генератора.
В итоге получился простейший радиоприемник. Подключив к нему (вместо резистора R1) головной телефон ТОН-1 или ТОН-2, можете послушать сигнал частотой 1000 Гц, выделяемый детектором из радиосигнала. Громкость звука можно изменять конденсатором переменной емкости приемника, переменным резистором выходного сигнале генератора Р4, ориентацией приемника в пространстве, а тональность - переменным резистором "Частота" генератра ЗЧ.
