Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику
Интерференционные свисты в радиоприемнике.
Что же делать, чтобы избежать подобных недостатков? Правильно проектировать приемник! Важен выбор режима преобразовательного каскада, обеспечивающий его линейность, важна высокая избирательность входного контура, важен рациональный монтаж приемника. Факторов очень много. Поэтому и качество работы двух приемников, собранных по похожим схемам, может оказаться совершенно разным. Вращаешь ручку настройки одного и часто слышишь свисты: «И…и…у…у, у…у…и…и». Вовсе не значит, что они приходят из эфира. Свисты возникают в самом приемнике! У одного эфир кажется забитым станциями, но это впечатление обманчиво, просто у этого приемника много побочных каналов приема. Обратите внимание: хотя станций и много, передачу большинства из них не то что слушать — разобрать трудно. Хороший приемник мало свистит, станции принимаются чисто, а между станциями есть «чистые» промежутки. Возьмите любой транзисторный приемник, послушайте его работу. Потом присоедините к нему большую внешнюю антенну и снова пройдитесь по диапазонам. Заметили, насколько возрос уровень помех? Благодаря возросшему уровню всех сигналов стали заметнее побочные каналы приема.
Вывод читателю, видимо, уже ясен. Не всегда важна высокая чувствительность, важнее качество работы приемника, его помехоустойчивость. Увлекаться большими антеннами тоже чаще вceгo бесполезно — каждому приемнику лучше всего подходит своя антенна, а какой длины, на этот вопрос лучше всего ответить, подбирая длину антенны экспериментально.
Долгое время самым распространенным был пятиламповый супергетеродинный приемник, разработанный в конце 30-х годов. Основная его модификация содержала следующие каскады: преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполненный на многосеточной лампе, усилитель ПЧ на пентоде, диодный детектор и двухламповый УЗЧ, причем первая лампа служила усилителем напряжения, а вторая — мощности.
С наступлением эры полупроводников ламповые приемники — мастодонты отошли в прошлое. Основным типом стал легкий портативный транзисторный приемник. Он содержит, как правило, преобразователь частоты с отдельным гетеродином, иногда один каскад усиления радиочастоты, два-три каскада усиления промежуточной частоты, детектор и два-три каскада усиления звуковой частоты. Число моделей транзисторных приемников огромно. Здесь и завоевавшие широкое признание «ВЭФ», «Спидола», «Океан», и более простые «Селга», «Альпинист», и многие-многие другие. Не будет ошибкой сказать, что портативный транзисторный радиоприемник стал нашим спутником в туристических походах.
Современное состояние радиовещания…
В мире огромное количество радиостанций. Как же они не мешают друг другу? Это вопрос вопросов, и решается он многие годы. Сейчас в диапазонах длинных и средних волн введена жесткая сетка для радиовещательных станций. Частотный интервал между несущими выбран равным 9 кГц в Европе и 10 кГц в Америке и Японии. Последние от нас настолько далеко, что слушать их передачи в упомянутых диапазонах нам практически невозможно. Поэтому остановимся подробнее на европейском распределении частот. Все частоты станций на средних волнах кратны частоте 9 кГц, т. е. являются ее гармониками. Убедитесь сами: радиостанции Всесоюзной программы «Маяк» работают на частоте 549 кГц — это 61-я гармоника частоты 9 кГц, другие московские станции — на частотах 846, 873 и 918 кГц — это 94, 97 и 102-я гармоники, Киев — 783 кГц — 87-я гармоника, Ленинград — 801 кГц — 89-я гармоника, Рига — 1350 кГц — 150-я гармоника. Ну и так далее. На длинных волнах сетка частот — 9m, где m — целое число, введена пока только частично, и некоторые радиостанции излучают на частотах старой сетки, их можно найти по формуле 9m + 2 кГц.
При принятом частотном распределении в диапазоне ДВ (150…408 кГц) получается 28 каналов, а в диапазоне СВ (525…1605 кГц) — 120 каналов. Но в европейском регионе радиостанций гораздо больше! Следовательно, на одной и той же частоте должны работать несколько станций. Это также учитывают при распределении частот. И совмещенные каналы отводят станциям, достаточно удаленным друг от друга территориально. В дневное время взаимных помех между ДВ и СВ станциями не возникает вообще, поскольку, как вы, вероятно, помните, пространственная волна поглощается слоем D ионосферы, а поверхностная волна распространяется лишь на ограниченное расстояние. Ну а ночью не удивляйтесь, услышав на какой-либо частоте одновременно две-три радиостанции. Взаимные помехи ночью резко возрастают, и с хорошим качеством слушать передачи удаленных станций удастся нечасто.
В диапазоне КВ также ведутся радиовещательные передачи, и для них выделены специальные участки диапазона: 75 м — 3.95…4.00 МГц; 49 м — 5.95…6,2 МГц; 41 м — 7,16…7,3 МГц; 31 м — 9,5…9,775 МГц; 25 м -11,7…11,975 МГц.
Эти участки установлены отечественным стандартом. На коротких волнах прием ведется, как правило, пространственной волной и хорошего качества воспроизведения музыкальных программ добиться очень трудно из-за замираний сигнала. Сетка частот на КВ установлена с интервалом всего 5 кГц во всем мире, и взаимные помехи между станциями, работающими в совмещенных каналах, могут оказаться очень сильными. Станции, работающие в соседних каналах, также создают чрезвычайно сильные помехи.
Огромное количество радиостанций чрезвычайно затрудняет высококачественное радиовещание в АМ диапазонах. Тесное размещение их частот приводит к тому, что спектры боковых полос перекрываются. Вы, конечно, помните, как выглядит спектр излучаемых радиостанцией частот при амплитудной модуляции. Несущая станции имеет частоту f0. Верхняя боковая полоса простирается до частоты f0 + Fв, а нижняя — до f0 + Fв, где Fв- наивысшая звуковая модулирующая частота. Отечественные радиостанции передают спектр звуковых модулирующих частот до Fв = 10 кГц. Поэтому даже при сетке частот станций с интервалом 9 кГц их боковые полосы сильно перекрываются. Если две соседние по частоте станции создают у приемника примерно одинаковую напряженность поля, то принимать их без взаимных помех невозможно. Только в случае, когда сигнал одной из станций намного сильнее, принимать ее можно с малыми помехами. В результате в диапазонах ДВ и СВ «чисто» принимаются лишь местные радиовещательные станции, да и то преимущественно днем, когда дальнее прохождение отсутствует. На коротких волнах ситуация еще хуже.
Спектр сигнала радиовещательной станции при AM.
Проблема помех в какой-то мере решается при сужении полосы пропускания приемника до 4.6 кГц. Низкочастотные составляющие звукового спектра имеют большую амплитуду, чем высокочастотные, что отображено на рисунках условными треугольниками. Поэтому «вырезая» приемником несущую и прилегающую к ней часть спектра боковых полос, мы существенно уменьшаем помехи. Часто имеет смысл настроить приемник не по центру спектра желаемой станции, а чуть-чуть сбоку, со стороны наиболее «чистой» от помех боковой полосы. Это и расширит спектр воспроизводимых боковых полос, и уменьшит помехи. Недостаток узкой полосы пропускания приемника очевиден — мы теряем верхние частоты звукового спектра и тем самым ухудшаем качество приема.
При существующем распределении частот спектры двух соседних по частоте радиостанций с AM перекрываются.
Другие возможности улучшения качества радиовещания в диапазонах ДВ, СВ и КВ состоят в коренной его перестройке. Как мы с вами видели, амплитудная модуляция была предложена на заре радиотехники как самое простое и очевидное решение. Теперь мы много знаем, создали теорию информации, можем сравнивать различные системы передачи по эффективности, помехоустойчивости и другим параметрам. И что же оказалось? Амплитудная модуляция — это самый неэффективный и, я бы сказал даже, расточительный вид модуляции! Подтвердим сказанное простым расчетом. Коэффициент модуляции при реальной речевой или музыкальной передаче в среднем не превосходит m = 0,3, или 30 %. Это необходимо для того, чтобы на пиках сигнала (при наиболее громких звуках) не возникало перемодуляции, приводящей к искажениям. Амплитуда каждой из боковых полос составляет m/2, или 0,15 амплитуды несущей, а мощность равна 0,0225 мощности несущей. Это означает, что только 5 % мощности излучаемого AM сигнала несут полезную информацию, содержащуюся в двух его боковых полосах. Остальные 95 % мощности приходятся на несущую, которая никакой информации не несет. Получается парадокс: мы строим мегаваттные радиостанции, а их мощность бесполезно теряется в пространстве.
