Прием электромагнитных волн

Нить накала (катод) F запитывается от батареи А и испускает электроны. Между катодом и анодом b включена батарея В плюсом к аноду. Так как потенциал анода выше потенциала катода, то электроны должны двигаться от катода к аноду. Они так и двигались бы, если бы на их пути не находилась сетка а. Если потенциал сетки будет ниже

потенциала катода, то электроны будут отталкиваться от нее и только самые быстрые пройдут к аноду. При большом отрицательном потенциале сетки относительно катода все электроны будут отталкиваться, в анодной цепи тока не будет, лампа заперта. Небольшие изменения напряжения между сеткой и катодом должны приводить к довольно большим изменениям анодного тока. Этим обусловлены усилительные свойства триода.

В рассматриваемой схеме де Фореста лампа работает в режиме детектирования. В самом грубом приближении процесс можно описать следующим образом. Высокочастотное напряжение с колебательного контура IzС´ через конденсатор С поступает на сетку. Во время отрицательной полуволны этого напряжения электроны не пропускаются на анод, а во время положительной пропускаются. Значит, в анодной цепи будет протекать прерывистый ток, соответствующий положительной полуволне входного сигнала. На среднее значение этого тока будет реагировать телефон Т.

Первые лампы были еще очень несовершенны, и усиление скорее было потенциально возможным, а не реально достижимым. Но все-таки вслед за использованием электронной лампы в качестве детектора появились схемы, где лампы использовались для усиления сигналов.

6. Приемники прямого усиления

Первыми появились приемники прямого усиления, в которых усиливалось напряжение, снимаемое с детектора. Для обеспечения большого усиления требовалось увеличение количества ламп. Стремление добиться большого усиления от схемы с одной лампой привело к появлению усилителя с положительной обратной связью, названного регенеративным усилителем или автодином

Трудно установить точную дату появления этой схемы, и еще сложнее, пожалуй, указать на первого ее изобретателя. Среди радиоинженеров, предложивших регенеративную схему, следует отметить, прежде всего, американцев Армстронга и де Фореста, англичан Франклина и Раунда, немцев Мейсснера и Арко.

Работа регенеративной схемы основывается на использовании специально создаваемой в ней связи между анодной и сеточной цепями. Принимаемые колебания высокой частоты усиливаются лампой и затем из анодной цепи вновь передаются на сетку, опять усиливаются и т.д. Тем самым достигался очень большой коэффициент усиления. Особое распространение получила регенеративная схема в 1918 – 1920 гг. Рассмотрим схему, предложенную в СССР профессорами Л.И.Мандельштамом и Н.Д.Папалекси в 1923 г.

На входной колебательный контур L1L2C, включенный в сеточную цепь лампы подаются два высокочастотных колебания: с антенны А через индуктивную связь LAL1 и с анодной цепи через индуктивную связьLaL2. Причем, колебание, поступающее в контур из анодной цепи должно совпадать по фазе с входным.

Поясним подробнее работу этой схемы. Пусть на вход начинает поступать гармоническое колебание. Пройдя через усилитель, оно из анодной цепи через трансформатор LaL2 снова попадет в сеточную цепь. Причем, обязательно фазовый сдвиг этого колебания относительно входного должен быть равен 2p. В этом случае оно сложится с входным. К следующему периоду с анодной цепи придет еще большее напряжение и т. д. Таким образом, амплитуда колебания будет возрастать от периода к периоду по закону геометрической прогрессии.

Если коэффициент обратной связи Кос, т.е. отношение амплитуды колебания, пришедшего из анодной цепи, к амплитуде входного колебания меньше 1, то после многократного прохождения амплитуда колебания увеличится в 1 / (1 – Кос) раз по сравнению с усилителем без положительной обратной связи. Чем ближе Кос к 1, тем больше увеличивается коэффициент усиления. Например при Кос = 0,99 коэффициент усиления увеличится в 100 раз. Но очень трудно обеспечить стабильность коэффициента обратной связи, и с таким Кос регенеративная схема склонна к самовозбуждению.

Очень большой коэффициент усиления можно получить в сверхрегенеративной схеме. Для нее берется Кос > 1. Но так как при таком коэффициенте обратной связи схема неустойчива (амплитуда колебаний на выходе усилителя всегда будет максимальной и не зависящей от амплитуды входного колебания), то обратная связь периодически размыкается. Связь между амплитудами входного и выходного колебаний показана ниже. Так как амплитуда выходного колебания начинает возрастать с значения, равного амплитуде входного колебания, то среднее значение амплитуды выходного колебания растет с ростом амплитуды входного колебания.

Сначала к этой схеме проявили большой интерес, так как она позволяла получить от одного каскада коэффициент усиления порядка миллиона для слабых сигналов, но из-за присущих ей недостатков – нелинейных искажений сигнала, узкой полосы пропускания, сильного обратного излучения и др. от этой схемы отказались.

Использование регенеративной схемы для многократного усиления высокочастотного сигнала навело изобретателей на мысль об использовании одной и той же лампы для усиления как высокой, так и низкой частоты. Так возникли “рефлексные” схемы или схемы “двойного усиления”. Одну из первых схем двойного усиления описал в 1913 г. в своем патенте английский инженер Томсон.

Графическое изображение процессов в рефлексных схемах показано на рисунке.

В простой рефлексной схеме сначала через все каскады усиления проходит высокочастотное колебание. Затем оно детектируется, и с выхода детектора низкочастотное колебание проходит через каскады усиления в том же порядке, что и высокочастотный сигнал. При таком построении наиболее нагруженной оказывается последняя лампа, так как на нее подается и высокочастотное и низкочастотное колебания максимальной амплитуды. Более равномерная нагрузка всех ламп обеспечивается в инверсной схеме. В ней порядок соединения каскадов для высокочастотного и низкочастотного сигналов обратный.

Но рефлексные схемы не получили распространения из-за склонности к самовозбуждению, и в основном применялись приемники прямого усиления, в которых использовались отдельные многоламповые усилители высокой и низкой частоты.

Наметившийся в 20-х годах переход на более короткие волны поставил новые проблемы. С укорочением волны, т.е. с переходом в область более высоких частот, все труднее становилось обеспечить большой коэффициент усиления высокочастотных каскадов в приемниках прямого усиления. Сказывались паразитные связи между элементами схемы, проводами, межэлектродные емкости ламп, что приводило к возбуждению усилителей.

 Скачать реферат