Посвящение в радиоэлектронику - Страница 45
Простейший передатчик, в котором контур автогенератора был связан с антенной, уже не устраивал радиоспециалистов. Мощность можно было увеличить, применив более мощные лампы. Но стоило подуть ветру, раскачать провода антенны, и ее параметры, в частности реактивное сопротивление, изменялись. Изменялась и частота настройки контура, а значит, и частота излучаемого сигнала. Это недопустимо. Большая мощность излучения приводила к нагреву деталей контура, из-за их теплового расширения опять «дрейфовала» частота.
От мощных автогенераторов пришлось отказаться. Теперь радиопередатчики делают по-другому. Маломощный задающий генератор тщательно экранирован и в ряде случаев термостатирован. Его слабый сигнал усиливается промежуточными каскадами, их часто называют буферными. Буферные каскады полностью исключают влияние нагрузки (антенны) на работу задающего генератора. Наконец, мощный каскад — усилитель с внешним возбуждением от промежуточных каскадов. Там применяются специальные, очень мощные лампы с воздушным или водяным охлаждением анода. Выходной контур занимает целую комнату — большая катушка, свернутая из медной трубы, конденсатор с большими зазорами между пластинами. Ведь анодное напряжение исчисляется десятками киловольт. Отдельные комнаты занимают модулятор — мощный усилитель звуковых частот — и выпрямители сетевого напряжения, служащие для питания всей радиостанции. Такая структурная схема радиопередатчика используется и по сей день.
Прогресс радиоэлектроники изменил лишь «начинку» квадратиков, показанных на схеме. Задающий генератор, часть промежуточных каскадов и микрофонный усилитель выполняются теперь на транзисторах и микросхемах.
Структурная схема радиовещательного передатчика.
Все чаще задающим генератором служит синтезатор частоты. Что это такое? Замечательное устройство! Основу его составляет высокостабильный кварцевый генератор или даже атомный стандарт частоты. Его сигнал делится и умножается по частоте на произвольное число, которое можно устанавливать, например, с помощью декадных переключателей. В результате из одной фиксированной стабильной частоты можно получить целую сетку частот с шагом, скажем. 1 кГц или 10 Гц. На одной из частот сетки и работает радиовещательная станция.
Когда мощность радиостанций достигла сотен киловатт (например, радиостанция им. Коминтерна имела мощность 500 кВт), оказалось нецелесообразным получать всю эту мощность от одного каскада. Делают несколько оконечных блоков, каждый, скажем, по 100 кВт. Все блоки возбуждаются в одной и той же фазе от одного задающего генератора. Выходные сигналы блоков складываются в одной общей нагрузке — антенне. При этом в точке питания антенны концентрируется очень большая мощность. Чтобы избежать перенапряжений и сверхтоков, используют проволочные антенны с несколькими снижениями. Каждый мощный блок питает антенну через собственное снижение. Такая конструкция антенны характерна для диапазона длинных волн. Антенны мачты диапазонов длинных и средних волн часто имеют гигантские размеры, достигая в высоту многих десятков метров.
В диапазоне коротких волн советскими специалистами предложен более радикальный способ увеличения излучаемой мощности. Это способ сложения мощностей непосредственно в эфире. Представьте себе несколько передатчиков, каждый со своей антенной, расположенные рядом. Все они возбуждаются одним и тем же задающим генератором и модулируются одной и той же звуковой программой. Фазы возбуждения передатчиков подбирают так, чтобы в желаемом направлении их колебания, излученные антеннами, складывались. Способ сложения мощностей в эфире не только позволяет избавиться от перенапряжений в антеннах, но и существенно увеличивает направленность излучения. Например, если вещание ведется на Дальний Восток, антенны регулируют так, чтобы получать узконаправленный луч только в ту сторону, на восток, и никуда больше. К сожалению, этот способ неприменим в диапазонах длинных и средних воли, где используются ненаправленные антенны.
Принцип построения мощных длинноволновых передатчиков.
Сложение излучаемых мощностей в эфире.
Но и в этих диапазонах все шире используется так называемое синхронное радиовещание. Поясним подробнее, что это такое. На заре радиотехники увеличение радиуса действия радиостанции достигалось лишь одним способом — увеличением ее мощности. Как видим, и радиовещание пережило эпоху гигантомании! Днем на длинных и средних волнах сигнал поступает к приемнику только земной волной — пространственная волна сильно поглощается нижним слоем ионосферы, слоем D. В этих условиях увеличение мощности мало увеличивает радиус действия станции. Он не может превзойти одной-двух тысяч километров. Зато ночью радиус действия резко возрастает благодаря волне, отраженной от ионосферы, и множество сверхмощных передатчиков очень мешают друг другу. А качество приема все равно остается низким, поскольку отраженный сигнал сильно искажается за счет изменчивости ионосферы и интерференции лучей, приходящих к приемнику разными путями. В этих условиях для обеспечения радиовещанием страны или региона выгоднее построить не одну сверхмощную, а сеть маломощных станций, равномерно размещенных на территории. Тогда в любой пункт приходит поверхностная волна от ближайшей станции.
Но как быть, если в данный пункт приходят волны от двух или трех станций? Ничего страшного не случится, если все станции будут передавать одну и ту же программу, а их несущие сигналы будут синхронизированы друг с другом с высокой точностью. На всей территории образуется единое поле волн одинаковой частоты и никаких взаимных помех нет. Для синхронизации сети станций используют сигналы эталонных частот, получаемых от высокостабильных атомных стандартов и излучаемых в эфир специальными радиостанциями. Как мы уже знаем, на европейской территории СССР круглосуточно принимается эталонный сигнал с частотой 66,(6) кГц, излучаемый передатчиком около Москвы, на азиатской территории СССР — 500 кГц, передаваемый из Иркутска. Аналогичные системы имеются и в других странах. На каждой из станций синхронной сети эталонный сигнал принимается, преобразуется по частоте синтезатором и вновь излучается в эфир как несущая уже на рабочей частоте станции. Синхронное радиовещание позволило резко повысить качество приема на длинных и средних волнах.
Сеть синхронного радиовещания.
Посмотрим теперь, как совершенствовалась техника радиоприема. Радиовещательный приемник должен быть массовым, а следовательно, простым, дешевым и легким в производстве. Вот чем объясняются долгая популярность и широкое распространение детекторных приемников. Но желание принимать и дальние станции всегда жило в каждом радиослушателе, а тем более радиолюбителе.
В 20 — 30-е годы был очень популярен одноконтурный двухламповый приемник с регенеративным детектором. Он давал неплохие результаты при относительной простоте конструкции. Дальнейшее совершенствование приемников происходило двумя путями. В приемнике прямого усиления устанавливали несколько радиоламп. Одна, максимум две усиливали высокую (радио) частоту. Затем устанавливали детектор и несколько ламп для усиления низкой (звуковой) частоты.