Андрій обережно взяв у неї коробочку і з подивом переконався, що це радіоприймач.
Ось це так! - пробурмотів він.
Невже детекторний?
Брати Стругацькі. Град приречений.
Деякі теоретичні аспекти
Детекторний радіоприймач класифікується як радіопристрій, в якому прийняті сигнали радіостанцій не підсилюються, а лише детектируются. Під процесом детектування розуміється перетворення модульованих високочастотних коливань в початковий НЧ сигнал, що модулює. Пристрій для здійснення детектування називають детектором. Детектори в залежності від амплітуди електричних коливань ділять на два типи: що працюють під впливом максимального рівня електричних коливань (когерер, магнітний детектор) і детектирующие все амплітуди електричних коливань (кристалічний, ламповий і електролітичний детектори) [1]. Найбільшого поширення набули кристалічний і ламповий детектори. Залежно від схеми включення електронної лампи розрізняють детектування: анодное, сіткове і катод. Детекторні радіоприймачі можуть мати джерело живлення, а можуть і взагалі його не мати, дивлячись який тип детектора використовується в їх схемах. Джерело живлення необхідний для роботи когерера, магнітного і електролітичного детекторів. Що стосується лампового детектора, то радіоприймач з таким детектором вже класифікується як лампове пристрій. У схему детекторного радіоприймача не може входити підсилювач будь-якого типу (УВЧ або УЗЧ), в іншому випадку він, в залежності від використовуваних в ньому радіоелектронних компонентів, буде називатися ламповим або транзисторним прийомним пристроєм. Назва "детекторний радіоприймач" зазвичай пов'язують з приймачем, мають кристалічний детектор [2]. Навушники в такому пристрої працюють тільки за рахунок енергії радіохвиль, прийнятих антеною з ефіру. Від типу і якості антени залежить ефективність прийому радіостанцій радіоприймачем. Для детекторного приймача найкраще використовувати зовнішні антени, Г-образні або Т-образні. Названі антени відрізняються тільки місцем приєднання зниження. Здавалося б, чим антена буде довшим і підвішена вище, тим більше енергії вона зможе вловити, і голосніше звучатимуть навушники. Однак практика показала, що в даному випадку є розумна межа. Оптимальна довжина антени становить 40. 50 м, а висота її підвісу 10. 15 м.
Потужність радіомовної станції, кВт
Найбільша відстань надійного і регулярного прийому радіопередач, км
Найбільше, відстань, на якому можливий надійний прийом музичних передач, км
У зв'язку з бурхливим розвитком напівпровідникової промисловості в середині 50-х років XX століття детектори з регульованим контактом були витіснені напівпровідниковими точковими діодами на основі германію. У нових детекторах була усунена нестійкість в роботі, завдяки міцному механічному контакту вістря пружинки з кристалом. Це були так звані точкові діоди з переходом типу p-n. Для виготовлення переходу p-n використовувався метод електричної формування. Метод полягає в пропущенні потужних короткочасних імпульсів струму через точковий контакт. В результаті цього місце контакту розігрівається і кінчик голки сплавляється з напівпровідником. Під контактом утворюється маленький півсферичний p-n перехід, що нагадує точку. Отримані таким способом точкові діоди мають стійкі електричні параметри і високу механічну міцність.
Детекторний радіоприймач в своєму розвитку.
Детекторний приймач з кристалічним детектором і навушниками був довгий час найпоширенішим радіоприймальних пристроях завдяки своїй простоті і дешевизні. Детекторний прийом - це ціла епоха в історії розвитку радіотехніки. Головною перевагою цього приймача є те, що він не вимагає джерела електричного струму. Популярності детекторного приймача могли б позаздрити сучасні приймачі Так, наприклад, в кінці 20-х років в Москві була джазова тусовка, меломани робили детекторні приймачі і слухали прямі трансляції концертів з Лондона, а потім по пам'яті записували ноти. Після закінчення деякого часу меломани зустрічалися і звіряли записи. Радіоаматори збирали детекторні приймачі у вигляді кишенькових конструкцій, використовуючи для цих цілей портсигари, сірникові коробки тощо, рис.2. У нашій країні серед радіоаматорів мав широке поширення детекторний приймач без конденсатора змінної ємності, конструкції співробітника Нижегородської радіолабораторії С.І.Шапошнікова.
При дбайливому ставленні детекторний радіоприймач міг служити дуже довго без потреби заміни будь-яких радіодеталей, що мало тоді важливе значення. І все ж, в післявоєнний період часу не кожен громадянин нашої країни міг придбати повністю укомплектований детекторний радіоприймач.
З метою зниження вартості детекторного приймача вченими ЛЕТІ (Ленінградського електротехнічного інституту) Богородицким Н.П. і Євтєєвої Ф. була розроблена дешева і проста в технологічному виробництві конструкція нескладного детекторного приймача, рис.10 [9]. По суті приймальний пристрій являло собою детекторний радіоприймач з контурною котушкою індуктивності, виконаної друкованим способом на фарфоровому диску діаметром 120 мм і товщиною 8 мм, ріс.10б. Монтажні з'єднання і витки котушки робилися проводить пастою, яка містить дисперсне срібло. Паста наносилася в спіральні канавки з обох сторін диска. Диск обпалювали в муфельній печі при температурі 800 ° С. Міцність з'єднання елементів схеми з поверхнею фарфорового диска виходила дуже високою. Після цього на лицьовій поверхні диска встановлювалися два обертових диска керамічних конденсаторів (типу КПК-2) і латунні трубочки-гнізда для підключення навушників, детектора, антени і заземлення. Радіоприймач не мав корпусу, а в разі забруднення, його можна було просто промити в теплій воді з милом, не боячись пошкодити радіокомпоненти. Цей незвичайної конструкції приймач був здатний на однолучевую антену довжиною 25 м і висотою підвісу її верхнього кінця 12 м приймати з достатньою гучністю радіостанції діапазону хвиль 270. 700 м, розташовані на відстані до 100 км.
Вітчизняні промислові детекторні радіоприймачі призначалися для прийому радіостанцій в діапазонах довгих і середніх хвиль. Для роботи цих приймачів була потрібна стандартних розмірів зовнішня антена, а також заземлення у вигляді металевого листа розміром не менше 60x60 см 2. закопане в землю на глибину 1. 1,5 м. У вітчизняних детекторних приймачах в основному використовувався промисловий зразок детектора, виконаний в пластмасовому корпусі, що нагадує вилку, рис.11. Один штирек такої вилки за допомогою плоскої металевої пластини приєднувався до чашечки з кристалом. Чашечка мала шліц під викрутку і конструктивно розташовувалася посередині корпусу кристалом вниз. Це дозволяло, використовуючи викрутку, обертати чашечку з кристалом, до якого торкався кінець тонкої пружинки, з'єднаної з іншим штирьком вилки. При обертанні відбувався пошук чутливої точки детектування. З освоєнням промисловістю виробництва точкових германієвих діодів детектори у вигляді штепсельної вилки продовжували випускати, але всередині її вже було встановлено германієвого точковий діод, висновки якого були припаяні до штирькам штепселя.
Детекторний радіоприймач в XXI столітті
До сих пір особливо цінним як і раніше залишається детекторний радіоприймач для важкодоступних місцевостей, на дачі і садовій ділянці - там, де відсутні джерела електроенергії. Для хорошої роботи детекторного радіоприймача головне встановити якісну антену і заземлення. При сприятливих умовах можливий гучномовний прийом радіостанцій на абонентський гучномовець, включений замість навушників, і прийом короткохвильових радіостанцій. В даний час в ефірі працює значно більше радіостанції, ніж в епоху його популярності, тому сучасний детекторний радіоприймач повинен, в першу чергу, мати високу вибірковість. Досягнення необхідної вибірковості можливо тільки при ускладненні схеми і конструкції радіоприймача. Основні схемні рішення для детекторних радіоприймачів з високою вибірковістю були розроблені ще в 20-і роки минулого століття. Вони до цих пір не втратили свого значення і становлять інтерес для розробників подібних конструкцій. Періодично з'являються в електронних журналах опису так званих "нових" конструкцій детекторних радіоприймачів в основному є "добре забутими старими" схемними рішеннями першої половини XX століття. Вхідні ланцюги є основними виборчими елементами детекторних приймачів, за допомогою яких здійснюється настройка на задану частоту. Залежно від числа резонансних контурів, що настроюються на хвилю, що цікавить радіостанції, розрізняють детекторні приймачі з одним, двома і декількома контурами. Для плавного настроювання контурів в основному використовуються конденсатори змінної ємності, варіометри (рис.12) і магнітнодіелектріческіе варіометри (котушки індуктивності з рухомими сердечниками з фериту, альсифера і інших матеріалів).
Детекторні приймачі з одним налаштованим контуром відрізняє простота пристрою і висока чистота звуку. Кілька поліпшити селективність одноконтурного детекторного приймача можна, якщо послабити зв'язок контуру з детектором. Це можна здійснити декількома давно відомими способами: 1) підключити детектор до певних відводів котушки індуктивності коливального контуру (рис.13), 2) зробити зв'язок детектора з котушкою коливального контуру індуктивної, за допомогою окремо намотаною котушки, приблизно 6. 10 витків (рис. 14) і 3) приєднати детектор через конденсатор (6. 300 пФ) постійної або змінної ємності до всієї котушці вхідного контуру (рис.15).
Для збільшення коефіцієнта передачі детектора застосовують різні схеми детектування. Відомі такі схеми: двухполуперіодні, двухполуперіодні з подвоєнням напруги, двухполуперіодні мостіковие і інші. Двонапівперіодна або двухтактная схема детектування в приймачі може бути побудована по-різному. Найбільш відома схема детекторного приймача, в якій резонансний контур пов'язаний индуктивно з детекторной ланцюгом, за допомогою котушки має відвід від середини, рис.16. Кількість витків котушки зв'язку L2 має бути в 1,5. 2 рази більше, ніж контурної котушки L1. У цій схемі коливання одного напівперіоду проходять через діод VD1, а іншого - через діод VD2, в результаті цього коливання звукової частоти приходять в навушник BF1 з однаковою полярністю. При цьому, наприклад, нижня частина радіосигналу НЕ відсікається, а як би повертається навколо осі симетрії, займаючи вільні місця між напівперіодами верхній частині сигналу.
Ефективність роботи такого детектора вище однополупериодного детектора. Приймач з такою схемою детектування звучить трохи голосніше, ніж при звичайній схемі. У детекторних приймачах іноді використовують двухполуперіодним бруківку схему детектування, рис. 17 [14]. Основна відмінність цієї схеми від попередньої - можливість використання контурної котушки без середнього відводу. При побудові детектора по двонапівперіодною схемою з подвоєнням напруги вдається отримати приблизно вдвічі більше вихідна напруга низької частоти, ніж при використанні детектора на одному діоді. Потрібно зауважити, що скористатися особливостями схем рис. 16 - рис. 17 можна тільки в тому випадку, якщо приймач приймає радіосигнал достатнього рівня для його детектування. У діапазонах ДВ, СВ і KB цього можна досягти, наприклад, збільшенням довжини антени. Підвищити гучність звучання детекторного приймача можна і іншими методами, наприклад, якщо застосувати дві антени, рис. 18.
При повному включенні контуру на вхід детектора селективність (вибірковість) виходить найгіршою. У цьому випадку поряд зі збільшенням коефіцієнта передачі зменшується власна активна провідність контуру. Поліпшити селективність детекторного приймача можна за рахунок збільшення кількості і добротності резонансних контурів, що включаються між антеною та детектором. При цьому треба мати на увазі, що зі збільшенням числа контурів, відбувається ослаблення корисного сигналу. На практиці зазвичай обмежуються двома налаштованим резонансними контурами. На рис. 19 представлена схема приймача з двоконтурним смуговим фільтром. У двоконтурних детекторних приймачах найчастіше використовується трансформаторна або емкостная зв'язок, а в високоякісних приймачах віддається перевага комбінованої зв'язку між контурами. Практична схема детекторного радіоприймача з декількома налаштованим резонансними контурами представлена на рис.20 [13]. Детекторні радіоприймачі з декількома налаштованим контурами при хорошій антені і заземленні дозволяють здійснити досить якісний прийом радіопередач в діапазонах ДВ, СВ і навіть КВ.
Для прийому радіостанцій УКХ діапазону детекторні радіоприймачі використовують не так часто, як в ДХ, СХ і KB діапазонах. Це в основному пов'язано з особливостями цього діапазону. У УКХ діапазоні, як відомо, використовується частотна модуляція (ЧМ), в той час як на ДХ, СХ і KB застосовується амплітудна модуляція (AM). При конструюванні детекторного приймача для цього діапазону виникає задача демодуляції ЧМ сигналу, так як звичайний діодний детектор AM сигналу для цих цілей не підходить. Для того, щоб скористатися для демодуляції ЧМ сигналу простим доданими детектором необхідно на початку ЧС сигнал перетворити в AM сигнал. Найпростіший метод перетворення полягає в використанні коливального контуру, який дещо засмучений щодо частоти сигналу. У цьому випадку робота контуру буде відбуватися на похилій ділянці кривої резонансу. При такій настройці зміни частоти сигналу приводять до зміни його амплітуди і тоді можна зробити демодуляцію звичайним доданими детектором. При переході до УКХ коливальний контур, виконаний зі звичайних деталей, має малу добротність і при резонансі дає незначне посилення. Для нормального радіоприйому в цьому діапазоні потрібна коливальний контур з добротністю понад 100, що необхідно для отримання рівня сигналу, достатнього для його детектування. В реальних конструкціях детекторних УКХ приймачів використовують спіральні об'ємні резонатори, які в ненавантаженому стані в залежності від їх конструкції і установки можуть мати добротність 200. 5000, рис.21 [14]. У радіоаматорського літературі можна знайти опис різних конструкцій об'ємних резонаторів для УКХ приймачів, які можна виготовити в аматорських умовах з підручних матеріалів.
Віктор Пестриков, Санкт-Петербург