Автоматическая регулировка усиления

Проблема регулировки громкости звучания приемника при глубоком изучении оказывается более сложной, чем это кажется с первого взгляда. Дело заключается в том, чтобы отрегулировать среднюю громкость звучания в соответствии с желанием слушателя и затем стабильно удерживать ее на этом уровне. Однако непостоянство напряжения, создаваемого радиоволнами в антенне приемника, не позволяет получить стабильную громкость звучания.

Причиной значительного изменения силы принимаемого сигнала часто бывает замирание, являющееся результатом простого или многократного отражения радиоволн от верхних слоев атмосферы. Кроме того, в подвижной установке (например, в приемнике на автомобиле) интенсивность принимаемых сигналов может изменяться из‑за влияния металлических масс, образующих экран или отражатель. Так, например, проезд под металлическим мостом или между двумя железобетонными домами выразится в значительном ослаблении сигнала.

Устройство, позволяющее уменьшить влияние замираний в приемнике, называют автоматической регулировкой усиления (АРУ).

Идеальный регулятор должен был бы дать возможность автоматически получать одинаковую громкость звука при приеме всех передач. Практически же АРУ может поддерживать постоянство громкости звука только при условии, что псе станции имеют одну и ту же глубину модуляции. Что это такое?

На рис. 152 показаны два модулированных тока высокой частоты, имеющих одну и ту же максимальную амплитуду. Но ток А сильнее промодулирован низкой частотой, чем ток Б, и поэтому после детектирования, ток с большей глубиной модуляции даст больший ток низкой частоты, как это показано в нижней части рисунка.

 

 

Рис. 152. Глубина модуляции колебания А больше, чем колебания Б. В нижней части рисунка показаны детектированные точки.

 

 

Необходимость ручной регулировки

Действие всех систем АРУ ограничивается поддержанием постоянства высокочастотного напряжения, подаваемого на детектор и, как было показано выше, не обеспечивает одну и ту же громкость для всех передач. Довольно часто случается, что удаленный, но глубоко промодулированный передатчик дает более громкий звук, чем местный, но слабо промодулированный.

Основная цель АРУ заключается в том, чтобы поддерживать постоянство громкости звучания данной передачи в течение всего времени ее приема. Поэтому наличие АРУ никоим образом не исключает необходимости в ручной регулировке громкости звука, позволяющей установить громкость на желаемом уровне, какой бы ни была глубина модуляции.

В связи с тем, что ручная регулировка громкости не должна влиять на напряжение на входе детектора, на которое воздействует автоматический регулятор, она должна находиться в низкочастотной части приемника. Обычно это осуществляется с помощью потенциометра, включаемого в цепь связи усиления низкой частоты и позволяющего регулировать напряжение на сетке усилительной лампы. Часто такой потенциометр включают в качестве нагрузки в цепь детектора, что дает возможность снимать желаемую часть детектированного напряжения низкой частоты.

 

 

Гидравлическая аналогия

Теперь, когда мы установили пределы действия автоматического регулятора усиления, мы можем изложить основной принцип его работы.

Этот принцип заключается в том, что в регуляторе используется напряжение, развиваемое средним значением детектированного тока, для воздействия на электроды ламп, предшествующих детектору, так, чтобы уменьшать усиление при увеличении сигнала.

Очень простая гидравлическая аналогия поможет нам разобраться в смысле этой формулировки. Интенсивность сигналов на входе приемника изображается уровнем жидкости в сосуде А (рис. 153).

 

 

Рис. 153. Гидравлическое устройство, аналогичное автоматическому регулятору усиления.

 

Уровень жидкости в сосуде Б соответствует напряжению, поданному на детектор. На рисунке видны труба, соединяющая оба сосуда, и кран К, через который жидкость может вытекать из сосуда Б. Если бы установка состояла только из описанных устройств, то изменение уровня в сосуде А вызывало бы соответствующее изменение уровня в сосуде Б (явление замираний). Но в установке предусмотрен регулятор, который должен поддерживать постоянство уровня в сосуде Б. Он состоит из поплавка Р, прочно соединенного с рычагом на шарнире Ш, несущем пробку П. Когда в результате повышения уровня в сосуде А повышается уровень в сосуде Б, поплавок Р, всплывая, поднимает пробку П, так что количество поступающей жидкости уменьшается и уровень в сосуде Б сразу же понижается. Понятно, что практически уровень жидкости в сосуде Б остается неизменным.

Точно так же в приемнике с автоматическим регулятором громкости повышение интенсивности сигнала на входе вызывает повышение среднего значения детектированного тока. Этот ток создает на сопротивлении падение напряжения, которое в форме смещения подается на электроды одной или нескольких предшествующих ламп и снижает их коэффициент усиления.

Нас в конечном итоге интересует скорость поступления жидкости или, если мы говорим о радио, результирующая громкость звука. В гидравлике поступление жидкости зависит не только от уровня, но и от характера жидкости, в основном от ее удельного веса. Если мы будем иметь дело только с одной жидкостью, то количество жидкости, пропускаемое в секунду краном К, останется неизменным, какой бы уровень ни был в сосуде А. Если же мы будем пропускать то ртуть, то растительное масло, скорость поступления этих жидкостей не будет одинаковой. Именно тогда с пользой для дела вступает кран К, который в конечном итоге определяет расход каждой жидкости.

Вернемся к области радио: внимательный читатель, очевидно, уже догадался, что характер жидкости соответствует глубине модуляции, а кран К играет роль ручной регулировки громкости звука, стоящей в низкочастотной части приемника.

Отметим также, что гидравлический регулятор позволяет снижать скорость поступления жидкости, препятствуя таким образом повышению уровня в сосуде Б. Если по какой‑либо причине уровень в сосуде А станет слишком низким, то уровень в сосуде Б также упадет и регулятор не сможет восполнить это снижение. Такое же явление наблюдается и в радио. Автоматический регулятор усиления лишь в большей или меньшей степени снижает чувствительность приемника.

Таким образом, автоматический регулятор усиления осуществляет «нивелировку по наинизшему уровню». Он может применяться лишь в приемниках с достаточным резервом по чувствительности.

Следует подчеркнуть, что само напряжение, развиваемое усиливаемыми сигналами на выходе детектора, служит для автоматической регулировки усиления. Это напряжение должно оставаться постоянным. Как только появляется тенденция изменения напряжения в сторону повышения или понижения, оно воздействует на предшествующие лампы, изменяя их усиление и компенсируя тем самым эффект колебания величины сигнала в антенне.