Измерения при налаживании радиоприемника

А. Соболевский

Усилитель промежуточной частоты (УПЧ)

От работы усилителя ПЧ зависят такие параметры как избирательность по соседнему каналу, качество воспроизведения и чувствительность супергетеродинного приемника. В самом деле, избирательность по соседнему каналу определяется резонансными характеристиками фильтров, то есть точностью настройки этих фильтров на промежуточную частоту и их добротностью, от которой зависит крутизна наклона характеристики.

Чем круче идут ветви характеристики и чем точнее настроены фильтры на промежуточную частоту, тем уже общая резонансная характеристика усилителя и тем выше избирательность по соседнему каналу. Но с другой стороны, для хорошего воспроизведения радиопередачи необходимо, чтобы приемник (в том числе и усилитель ПЧ) пропускал определенную полосу частот. Поэтому при настройке усилителя надо стремиться к оптимальной форме резонансной характеристики усилителя, которая бы соответствовала и необходимой полосе пропускания, и достаточной избирательности по соседнему каналу.

Рис. 1. Резонансная характеристикa усилителя

Обычно в процессе настройки приемника снимают резонансные характеристики каждого каскада, начиная с последнего. Это происходит одновременно с настройкой фильтров усилителя на промежуточную частоту. Для этого индикатор настройки (вольтметр переменного тока) подключают к выходу усилителя ПЧ, а сигнал-генератор (СГ) через конденсатор емкостью 100-200 пФ - ко входу испытываемого каскада усилителя (к управляющей сетке лампы или к базе транзистора).

Если СГ подключить ко входу преобразователя, то можно получить общую резонансную характеристику усилителя. В последнем случае ВЧ колебательный контур надо отсоединить от управляющей сетки лампы преобразователя и соединить последнюю с катодом через резистор в 500 кОм.

СГ настраивают на резонансную частоту усилителя (на промежуточную частоту) по максимальным показаниям индикатора настройки, отмечают показания индикатора и начинают менять частоту СГ, одновременно поддерживая его выходное напряжение неизменным. При этом записывают показания индикатора выхода приемника, соответствующие каждому значению частоты.

Это продолжается до тех пор, пока показания индикатора выхода не перестанут изменяться. Тогда вновь настраивают СГ на резонансную частоту усилителя, устанавливают прежний уровень его выходного напряжения и начинают изменять его частоту в противоположную сторону. По полученным данным строят резонансную характеристику, откладывая по горизонтальной оси частоту, а по вертикальной - выходное напряжение усилителя (рис.1).

Полоса пропускания усилителя радиовещательного приемника обычно составляет 5-10 кГц. Поэтому, снимая его резонансную характеристику для перестройки, следует пользоваться нониусом на верньерной ручке СГ (лимбом с равномерными делениями).

Шкала СГ вблизи частоты 465 кГц, как правило, проградуирована через 5-10 кГц. Изменив настройку СГ от одной точки шкалы до другой, замечают, на сколько делений повернулся при этом нониус, и определяют цену его деления. Если, например, оказалось, что при перестройке на 20 кГц нониус повернулся на 30 делений, значит цена деления нониуса составляет 20/30 = 0,66 кГц. Таким образом нониус позволяет перестраивать СГ в пределах долей килогерц.

Описанный способ снятия резонансной характеристики имеет достаточно высокую точность. Однако он неудобен при настройке усилителя, так как после каждой регулировки контуров приходится вновь снимать характеристику по точкам. В этом отношении значительно более удобен осцилографический метод получения резонансной характеристики. Он дает возможность в процессе налаживания все время наблюдать на экране осцилографа характеристику, причем всякие изменения, происходящие при регулировке и настройке, немедленно отражаются на экране: видно, как изменяется форма характеристики, полоса пропускания и т.п.

Осцилографический метод получения резонансной характеристики заключается в следующем. На вход испытуемого усилителя от специального генератора подается частотно-модулированное напряжение, то есть такое, частота которого изменяется в обе стороны от средней частоты. Частота развертки осцилографа равна частоте модуляции. Кроме того, эти частоты синхронизированны. Поэтому луч проходит экран осцилографа за время, в течение которого частота генератора изменяется от минимальной до максимальной.

Во время обратного хода луча частота генератора изменяется от максимальной до минимальной, и все начинается сначала. Если при этом на вход осцилографа подать напряжение с выхода испытуемого усилителя (с нагрузки детектора или от регулятора громкости), то отклонение луча по вертикали будет характеризовать величину коэффициента усиления на той частоте, которая соответствует положению луча в данной точке экрана. Следовательно, на экране осцилографа появится резонансная характеристика испытуемого усилителя.

Чтобы получить осцилографическим методом резонансную характеристику усилителя, необходима специальная ЧМ-приставка к обычному сигнал-генератору. Берется ВЧ генератор, работающий на фиксированной частоте, например, 5 МГц. Параллельно контуру этого генератора включают полупроводниковый диод (или варикап). На диод от временной развертки осцилографа подают пилообразное напряжение. В результате емкость р-n перехода диода или емкость варикапа изменяется в такт с движением луча по экрану осцилографа.

Поскольку изменяется емкость, включенная в колебательный контур генератора, то и его частота также изменяется - "качается". Таким образом генератор ВЧ превращается в генератор качающейся частоты. Его частота изменяется в пределах 10-50 кГц относительно средней частоты 5 МГц. Размах качания (полоса девиации) будет зависить от амплитуды управляющего пилообразного напряжения.

Далее поступают следующим образом. Предположим, надо снять частотную характеристику усилителя ПЧ. Для этого на одну из сеток лампы смесителя надо подать ЧМ колебания со средней частотой 5 МГц, а на другую сетку этого смесителя - напряжение от сигнал - генератора, настроенного таким образом, чтобы на выходе смесителя появилось напряжение частотой 465 кГц. Для этого СГ должен быть настроен на частоту:

fс-г = fчм + fпч = 5 + 0,465 = 5,465 МГц

Появившаяся на выходе смесителя разностная частота будет меняться относительно частоты 465 кГц. Эти ЧМ колебания подаются на вход усилителя, характеристику которого надо снять, и далее все происходит так, как было описано выше. Если надо получить иную среднюю частоту качания, то соответствующим образом изменяют частоту СГ. При снятии резонансной характеристики усилителя ПЧ, особенно многокаскадных усилителей с большим усилением, надо соблюдать определенные правила.

Измерительные приборы следует подключать к деталям усилителя, применяя короткие соединительные провода, а приборы, включаемые на вход и выход приемника, надо максимально удалять друг от друга и при необходимости экранировать. Только при этих условиях можно получить результаты измерений, достаточно близкие к действительным. Это диктуется чрезвычайной чувствительностью усилителей ПЧ к паразитной обратной связи.

Особенно опасна такая обратная связь между выходом усилителя и его входом. В этом случае часть выходного напряжения через емкостную или индуктивную связи между подводящими проводами измерительных приборов и монтажем этих приборов попадает на вход усилителя и вновь им усиливается. Это приводит к самовозбуждению усилителя. Но даже если самовозбуждения не происходит, самая незначительная обратная связь приводит к тому, что полученные характеристики усилителя не соответствуют действительным.

Как же определить, имеется ли обратная связь в измерительной системе? Если обратная связь значительная, но усилитель не самовозбуждается, то ее можно обнаружить по изменению показаний индикатора настройки при изменении положения измерительных приборов и соединительных проводов или кабелей. Надо взять палочку из изоляционного материала (хотя бы деревянную) и передвигать ею кабели, изменяя их положение относительно друг друга и шасси приемника, изменить положение измерительных приборов и т.п.

Преобразователь и усилитель ВЧ

Каждый радиолюбитель, занимавшийся налаживанием супергетеродинных приемников, знает, сколько неприятностей доставляет сопряжение настроек контуров гетеродина с настройками входных ВЧ контуров. Как известно, между частотами настройки контуров гетеродина fг и входных fвч должно соблюдаться соотношение:

fг - fвч = fпч

Однако в силу ряда причин такое соотношение между настройками этих контуров может быть выдержано только в трех точках диапазона: на концах и в середине. В других местах диапазона это соотношение нарушается, или, как говорят, появляется погрешность сопряжения. При этом происходит следующее.

Прием возможен только в том случае, если между колебаниями частоты излучения и колебаниями частоты гетеродина в смесителе приемника образуются биения, частота которых равна промежуточной. Если при этом ВЧ контуры приемника настроены точно на частоту принимаемой радиостанции, то его чувствительность максимальна. Но, как уже было сказано, такое положение возможно только в трех точках диапазона; при других положениях блока конденсаторов настройки приемника ВЧ контуры оказываются несколько расстроенными по отношению к частоте принимаемой станции.

Рис. 2

Если эта расстройка невелика и не выходит за пределы полосы пропускания ВЧ контуров (что обычно бывает при правильном выборе элементов контура гетеродина), то чувствительность приемника почти не уменьшается и с этой погрешностью сопряжения можно не считаться.

Но если контур гетеродина настроен неправильно, то расстройка (то есть погрешность сопряжения) ВЧ контуров относительно частоты принимаемой радиостанции настолько значительна, что частота радиостанции выходит за пределы полосы пропускания контуров, и чувствительность приемника резко падает. При более значительной погрешности сопряжения прием вообще не возможен.

Таким образом, при налаживании и настройке преобразователя и усилителя ВЧ надо измерить полосу пропускания ВЧ контуров (входных контуров и контуров усилителя ПЧ) и определить погрешность сопряжения в различных точках диапазона, чтобы можно было судить, правильно ли выбраны и настроены элементы контуров гетеродина. Чтобы определить погрешность сопряжения надо измерить отклонение кривой сопряжения от линии промежуточной частоты (рис.2).

Обычно находят такое отклонение для 15-20 точек диапазона и по этим точкам строят кривую. По горизонтальной оси откладывают градусы шкалы и соответствующие им частоты, а по вертикальной оси - разность между настройкой приемника (то есть настройкой, определяемой настройкой контура гетеродина) и настройкой ВЧ контуров. Если на этот же график нанести границы допустимой погрешности сопряжения, то он наглядно покажет, не выходит ли погрешность сопряжения за допустимые пределы. И если обнаружится, что погрешность сопряжения не укладывается в допустимые границы, то необходимо изменить емкости сопрягающих конденсаторов, индуктивность катушки контура гетеродина, изменить частоту точного сопряжения и т.п.

Кривую сопряжения строят следующим образом. СГ подключают к входу приемника через эквивалент антенны. Вращая ручку настройки приемника, устанавливают указатель настройки против определенного деления шкалы и настраивают СГ (с включенной модуляцией) на эту частоту по максимальному отклонению стрелки индикатора настройки (вольтметра переменного тока). Последний подключают к выходу усилителя НЧ приемника. По шкале СГ определяют частоту fc, на которую настроен приемник, и отмечают ее на графике против соответствующего градуса шкалы.

Теперь надо определить частоту настройки ВЧ контуров при данной настройке контуров гетеродина. Для этого ламповый вольтметр переменного тока подключают к выходу преобразователя (к аноду лампы преобразователя или коллектору транзистора). Если у радиолюбителя нет лампового вольтметра, то можно ограничиться все тем же индикатором настройки, подключенным к выходу усилителя НЧ приемника. Однако при этом нужен вспомагательный детектор (рис.3).

Рис. 3

Подключив через этот детектор усилитель НЧ приемника к управляющей сетке смесителя, изменяют (обычно в очень небольших пределах) частоту СГ и по индикатору настройки находят резонансную частоту высокочастотных контуров fвч.

Разность между частотами fc и fвч (кГц) откладывают в зависимости от знака вверх или вниз от линии промежуточной частоты fпч. Таким способом определяют погрешность сопряжения fс - fвч через каждые 10° шкалы приемника и полученные точки соединяют кривой. Следует иметь ввиду, что вспомагательный детектор вносит некоторую емкость в ВЧ контур, включенный в цепь сетки лампы смесителя и тем самым несколько изменяет его настройку. Чтобы это не влияло на результаты измерений, поступают следующим образом.

На шкале СГ устанавливают частоту точного сопряжения на ВЧ конце диапазона. Приемник настраивают на эту частоту по максимальным показаниям индикатора настройки. Затем присоединяют к сетке лампы смесителя вспомагательный детектор со всеми его деталями и проводом, которым он будет подключен к усилителю НЧ. При этом показания индикатора настройки уменьшаться, поскольку контур в цепи сетки лампы смесителя расстроится.

Изменением емкости подстроечного конденсатора этого контура вновь добиваются максимальных показаний индикатора настройки. Последнее означает, что емкость, внесенная вспомагательным детектором, скомпенсирована. Надо запомнить прежнеее положение винта подстроечного конденсатора и после окончания измерений и отключения этого детектора вернуть ротор подстроечного конденсатора в прежнее положение.

Далее надо определить полосу пропускания ВЧ контуров и связанные с ней границы допустимой погрешности сопряжения. Для этого в 5-6 точках шкалы (через каждые 30°) определяют резонансную частоту ВЧ контуров, настраивая на нее СГ так, как это делалось ранее. Затем увеличивают выходное напряжение СГ в два раза и изменяют его частоту так, чтобы показания индикатора настройки приемника уменьшились до прежнего уровня. Разность между частотами настройки СГ fрез и f_0,5 равна половине ширины пропускания ВЧ контуров. Граница же допустимой погрешности сопряжения будет на 5 кГц меньше (ведь необходимо пропустить всю полосу частот модуляции, то есть 10 кГц) этой разности :

Полученную величину откладывают вверх и вниз от линии промежуточной частоты. Полученные точки соединяют кривой (см. пунктир на рис.2). Следует заметить, что все эти измерения проводят только после обычной настройки контуров приемника, когда получено сопряжение настроек и т.п.

А. Соболевский. "Радио" №8/1966 год