Посвящение в радиоэлектронику

Слушая КВ радиостанцию на простеньком приемнике, вы то и дело тянетесь к ручке настройки, чтобы проверить, нельзя ли настроить приемник получше? И очень часто это удастся. Частота настройки приемника определяется частотой его гетеродина, а она «плывет», «уходит» при изменениях температуры, напряжения сети или батарей и от многих других факторов. Лишь в диапазонах ДВ и отчасти СВ можно быть уверенным, что уход частоты гетеродина будет невелик: намного меньше ширины полосы пропускания приемника.

Поясню сказанное примером. Относительная нестабильность частоты простого гетеродина радиовещательного приемника составляет 10^-3…10^-4 (0,1…0,01 %). Если гетеродин настроен на частоту 1 МГц (в диапазоне средних волн), абсолютный уход его частоты будет не более 10^-3·10⁶ Гц = 1 кГц. При этом сигнал радиостанции еще не выйдет из полосы пропускания приемника, составляющей 4…10 кГц. Но при частоте настройки 10 МГц (в КВ диапазоне 31 м) уход частоты может достигнуть 10 кГц, что приведет к полной потере сигнала станции. Но и значительно меньшие уходы частоты вызывают заметное изменение качества приема.

Неизмеримо более высокие требования к стабильности частоты гетеродинов предъявляются при синхронном приеме двухполосных AM сигналов и при однополосном приеме, когда несущая принимаемого сигнала генерируется в самом приемнике. Исследования показали, что если при приеме речи еще допустима неточность восстановления частоты несущей в несколько десятков герц, то при приеме музыкальных передач ошибка не должна превосходить 1…1,5 Гц. При синхронном приеме несущая должна восстанавливаться с точностью до фазы, при этом частотная ошибка должна равняться нулю. Такого результата добиваются применением специальных систем синхронизации — фазовой автоподстройки гетеродина по несущей сигнала. Но и для работы этих систем точность предварительной установки частоты должна быть высокой, не хуже нескольких десятков, в крайнем случае — сотен герц. Таким образом, новые, прогрессивные методы радиовещания требуют в первую очередь повышения стабильности частоты и передатчиков, и приемников.

Другая проблема. Наконец-то вы настроились, совершая прогулку по эфиру, на желаемую радиостанцию, скажем Вильнюса (частота 666 кГц — легко запомнить!). Хорошо, что частоту я вам назвал, а то как бы вы ее узнали, глядя на механическую шкалу с толстой стрелкой приемника? Деления на шкале редки, стрелка движется с люфтом, да и указаны на ней не частоты, а длины волн, и то очень приблизительно. Можно ли сделать механическую шкалу с точностью отсчета частоты 1 кГц? Можно, и в профессиональных приемниках это делают. Для диапазона СВ такая шкала должна содержать более 1000 делений, и приемник превратился бы из изделия широкого потребления в прецизионный и очень дорогой в производстве аппарат. Но нам-то как быть? Ведь завтра опять захочется послушать Вильнюс и предстоит новый кропотливый поиск в эфире.

Описанные проблемы сразу решаются, если в приемнике есть синтезатор и шкала с цифровым отсчетом частоты. Рассмотрим структурную схему одного из простейших синтезаторов. В нем два генератора; один — кварцевый, настроенный на стабильную фиксированную частоту, другой управляемый, с электронной перестройкой в нужном диапазоне. Он и служит гетеродином приемника. Частоты генератора: один — кварцевый, настроенный на стабильную фиксированную частоту, другой — управляемый, с электронной перестройкой управляющий сигнал, подстраивающий гетеродин до тех пор, пока поделенные частоты не совпадут абсолютно точно. Частота гетеродина оказывается равной f_г = (n/m)·f_кв. Рассмотрим числовой пример: пусть частота кварцевого генератора f_кв = 1000 кГц, а коэффициенты деления m = 1000, n = 549. Получаем частоту гетеродина f_г = 549 кГц, что соответствует частоте радиостанций второй Общесоюзной программы «Маяк». Изменяя коэффициент деления n, можно получать сетку частот через 1 кГц.

Стабильность частоты синтезатора определяется встроенным кварцевым генератором и может быть сделана достаточно высокой (10^-6…10^-7). Никаких уходов частоты настройки приемника! А глядя на цифровой индикатор шкалы, вы будете знать частоту настройки точно и сможете настроиться на желаемую станцию еще до того, как она выйдет в эфир. Открываются и новые широчайшие возможности. Настройку можно сделать скачками по 9 кГц в диапазонах ДВ и СВ и 5 кГц в диапазоне КВ в соответствии с принятой сеткой частот радиостанций. Можно и вообще отказаться от традиционной ручки настройки и заменить ее двумя кнопками «перестройка вверх» и «перестройка вниз» (по частоте, разумеется).

Синтезатор частоты.