нить только постоянные члены и члены с акустическими круговыми частотами р а 2р (так как члены, содержащие высокую частоту, на которую ни гальванометры, ни телефон не реагируют, нас не итересуют), то мы получим:

+ рац sinpt -- cos "ipt- (6- 5)

Из этого выражения видно, что при воздействии на цепь сетки модулированным сигналом: 1) среднее значение анод-

ного тока возрастает на величину 2\J + j) 2) происходит периодическое изменение анодного тока с круговой частотой р и амплитудой ра, а также 3) периодическое

изменение анодного тока с частотой 2р и амплитудой

Таким образом при детектировании модулированных сигналов мы можем получить тоны, соответствующие частоте модуляции, но одновременно с этим появляются и гармоники этой частоты.

Гетеродинный прием. Незатухающие и немодулированные телеграфные сигналы в настоящее время принимаются почти исключительно гетеродинным способом. Обычно этот метод сводится к тому, что на сетку детектора подаются два высокочастотных колебания: одно - возбуждаемое сигналом, и второе от местного источника колебаний, так называемого гетеродина. Его частота устанавливается таким, образом, чтобы разность между ней и принимаемой частотой лежала бы в области слыщимых (звуковых) частот.

До детектирования результирующая электродвижущая сила состоит из высокочастотных бибний, причем частота биений равна разности частот принимаемого и местного колебаний. При нелинейной зависимости между током и напряжением, мы можем получить из двух высокочастотных колебаний их комбинационные тона* как разностный, так и суммарный, причем телефон и наще ухо будут реагировать на первый, так как он лежит в области звуковых частот.

Положим, что электродвижущие силы сигнала и местного источника колебаний будут asincoi и bsint. Тогда приложенное к сетке напряжение выразится так:

(flsin(i)i< -f- бзШшаО

* Изложенная здесь теория совершенно аиологична теории комбинационных тонов, данной Гельмгольцем, с той только разницей, что в то время, как в рассмотренных им системах нелинейность проявляется в-восстанавливающих силая:, в электрических системах нелинейность обусловлена применением проводников, ие подчиняющихся закону Ома.

Подставляя в (6.1) получаем:

= /о -j- а (а sinffljj -- bsinuyt) -f p(asin(i)j< -f bsinwzty

(6-6)

a2 + fc2

2 ) ~ sinioj-}- absinutt--2 cos 2u>it - -gcos 2(i>r +

-f- gafc cos (ш] - (ui)t - раб cos (coj -f ш)- (6-7)

Мы видим, таким образом, что при детектировании мы получаем как разностную, так и суммарную частоты. Амплитуда обоих этих колебаний равна аЪ. Для нормального приема значение имеет лищь разностный тон с круговой частотой (coj-(«2). Только на него и реагирует телефон.

Так как амплитуда переменной составляющей анодного тока звуковой частоты, как видно из проделанных здесь вычислений, равна аЬ, то может показаться, что ее можно беспредельно увеличивать, повышая а, т. е. амплитуду местных колебаний. Этот вопрос для рассмотренного нами случая анодного детектирования был исследован автором и М. Тейлором, которые показали, что существует оптимальное значение а, так как при больших значениях подводимых э. д. с. уже нельзя в выражении характеристики ограничиться выражением (6.1), т. е. членами только второй степени. Если, например, в выражении для ia взять пять членов, т. е. положить, что

= /о + oVg + р V +1»/ + 5*я*> (б 8)

то амплитуда комбинационного тона будет равна

pafc +1 Safe (а2 + fc2) {6-9)

и так как в большинстве случаев для применяемых на практике участков характеристики 8 отрицательно, то это выражение имеет максимум для

2 р 62 -9 3

{6-10)

Вопрос о детектировании высокочастотных сигналов различного вида становится значительно яснее из рассмотрения характеристики, выражающей зависимость среднего значения анодного тока от амплитуды переменного напряжения на сетке. Такая характеристика для случая анодного детектирования показана на рис. 49. Из этой кривой легко получить коэфициент выпрямления при гетеродинном приеме. Изменение анодного тока, отнесенное к единице амплитуды принимаемого сигнала т. е. задано

Vg (амплитуда) Рис. 49

наклоном этой кривой. Так как наклон имеет максимум в точке Z (рис. 49), то необходимая для получения оптимального гетеродинного эффекта амплитуда местного колебания а должна быть примерно равна OA. Подробное экспериментальное исследование гетеродинного эффекта было произведено Хордом.

Принцип гетеродинирования применяется и в супергетеродинах; комбинационные тона высокой (радио)частоты при супергетеродинном приеме получаются также с помощью местного гетеродина и детектора, причем обе эти

функции часто объединяются в одной лампе. Так как больщинство усилителей высокой частоты на коротких волнах не дают достаточного усиления, то, пользуясь гетеродинирова-нием с помощью местного источника колебаний, получают разностную частоту, соответствующую значительно более длинной волне, чем принимаемая. На этой сравнительно низкой радиочастоте сигнал может быть усилен достаточно эффективно. Процесс получения разностного тона часто называют преобразованием (трансформацией) частоты.

Следует заметить, что представление о детекторе, как приборе для получения комбинационных тонов, можно использовать и в других случаях, а не только при рассмотрении процесса гетеродинирования. Например, модулированное колебание, записанное так:

а (1 -f- ц sin pt) sin (0

можно выразить и иначе, а именно:

а sin ш< -f -g- cos (ш - р) < - cos (ш --

Т. е. такое колебание можно рассматривать как сумму трех высокочастотных колебаний. Поэтому получаемые с помощью детектора акустические колебания круговой частоты р можно рассматривать .как разностный тон колебаний w и (ш-]-/?), а также со и (со-/?). Подобным же образом постоянный ток при детектировании одного колебания высокой частоты с постоянной амплитудой можно рассматривать как комбинационный тон нулевой частоты, представляющий собой разностный тон между колебанием частоты о и самим собой.

Рис. 50

Сеточное детектирование. Так как между током в цепи сетки и напряжением на сетке также существует нелинейная зависимость, то возможен еще и другой метод детектирования. Для осуществления этого метода детектирования очень выгодно пользоваться схемой, изображенной на рис. 50. Здесь между одним из входных зажимов и сеткой включен конденсатор небольшой емкости (напр. 250 см), а параллельно пути сетка-нить включено большое сопротивление утечки сетки (от 2 до 4 мгом). Такой схемой можно пользоваться для детектирования незатухающих колебаний, модулированных колебаний, а также для получения комбинационного тона двух колебаний. Кроме того, что самый , процесс детектирования происходит в цепи сетки, имеет место также и нормальное усилительное действие триода; в цепи анода наблюдаются результаты как детектирования, так и усиления. В случае незатухающих колебаний мы наблюдаем уменьшение постоянного анодного тока, в то время, как при приеме модулированных колебаний или при получении комбинационного тона акустической частоты наблюдаются колебания звуковой частоты в телефоне, включенном в анодную цепь.

Как уже упоминалось выше, зависимость между током и напряжением на сетке имеет приблизительно экспоненциальную форму и, если между сеткой и нитью приложить переменное напряжение, то приращение тока сетки за время положительного полупериода будет больше, чем уменьшение его за отрицательный полупериод. Таким образом, если между сеткой и нитью приложено переменное напряжение, то среднее значение тока сетки возрастает. Проходя через сопротивление R, этот сеточный ток вызывает в нем падение напряжения, среднее значение которого таково, что оно задает на сетку отрицательное напряжение по отношению к нити *. Величина отрицательного напряжения на сетке очевидно зависит от двух противоположных влияний: от притока электронов, улавливаемых сеткой, и от утечки отрицательного заряда из конденсатора сетки через сопротивление R к нити.

Так как появление отрицательного напряжения между сеткой и нитью вызывает уменьшение анодного тока, то

* Появление на сетке постоянного отрицательного напряжения может быть обнаружено при помоши электростатического вольтметра.

Рис. 51

наличие между точками Л и б (рис. 50) переменного напряжения вызывает уменьшение анодного тока, что может быть отмечено прибором, включенным в анодную цепь.

Этим же способом детектирования можно пользоваться для приема модулированных колебаний и для получения комбинационных тонов. Следует, однако, заметить, что в этом случае постоянная времени цепи сетки {CR) должна быть выбрана таким образом, чтобы успевали происходить изменения среднего значения напряжения на сетке с акустической частотой. Но большая емкость конденсатора сетки, которая желательна для того, чтобы передать подводимое напряжение высокой частоты на сетку без заметного падения напряжения на конденсаторе, будет сглаживать изменения напряжения сетки с акустической частотой. Поэтому здесь необходимо итти на компромисс. Легко увидеть, что для эффективной работы схемы сеточного детектирования анодное напряжение должно быть выбрано таким образом, чтобы работа происходила в прямолинейной части характеристики {Vg, Если работа будет происходить на нижнем изгибе характеристики, то увеличение анодного тока вследствие анодного детектирования будет компенсировать уменьшение его, вызываемое сеточным детектированием, и общий эффект детектирования будет ослаблен.

Применение триода в качестве двухэлектродного выпрямителя. Возможно осуществить выпрямитель с характеристикой, показанной на рис. 51, т. е. такой выпрямитель, у которого выпрямленный ток в известных пределах будет пропорционален амплитуде приложенного колебательного напряжения, а не квадрату амплитуды, как у обычных выпрямителей. В этом случае i = 0 для i<0 и i = =av для г>0 так, что среднее значение тока i через такое устройство при воздействии на него колебательного напряжения будет равно. Подобным же образом при воздействии модулированным напряжением а (1-j-pt, cos р) cosio изменение выпрямленного тока

с акустической частотой будет - cos/?. Совершенно оче-

Ш10-20 -s- вольт

Рис. 52

видно, что такой выпрямитель позволяет осуществить прием модулированных сигналов (телефонии) без искажений.

Кирке показал, что если использовать триод в качестве диода и подать на сетку определенное положительное напряжение, то мы можем получить характеристику, близкую к приведенной на рис. 51. Кривая {у, /J сколько-нибудь заметно отличается от прямой линии только при малых значениях ю. Схема такого выпрямителя показана на рис. 52 (G - гальванометр или телефон).