Искажения в радиоприемнике качество звучания и от чего оно зависит

Все усилия конструкторов радиовещательных приемников направлены на достижение наиболее естественного и чистого звучания радиопередачи. Но что значит «естественное звучание»? От чего оно зависит? Многие считают, что качество звучания зависит только от громкоговорителя. Конечно, качество гром­коговорителя играет большую роль. Очевидно, что радиопередача «идеально ес­тественна», если она будет звучать абсолютно так же, как, например, в студии перед микрофоном.

Звуковые колебания создаются в радиоприемнике громкоговорителем. Имен­но поэтому качество громкоговорителя (т. е. его способность создавать опре­деленные по форме звуковые колебания воздуха) играет большую роль в работе радиоприемника. Однако чтобы громкоговоритель работал, надо подвести к его звуковой катушке определенные по форме колебания электрического тока. Та­ким образом, воспроизведение передачи радиоприемником зависит не только от качества громкоговорителя, но и от того, насколько колебания электрического, тока, подводимые к звуковой катушке громкоговорителя, соответствуют по фор­ме электрическим колебаниям тока микрофона в студии радиостанция.

В природе очень редко можно встретить абсолютно однотонный звук, т.- е. звук, представляющий собой колебания только одной частоты. Наша речь, раз­личные шумы, а тем более звучание музыкальных произведений — это слож­нейшее сочетание звуков различных частот и интенсивностей. Даже когда певец или солирующий музыкальный инструмент берет какую-то одну ноту, то она состоит не только из колебаний одной частоты, синусоидальных по форме, а из набора колебаний различных частот. При этом главную роль играют коле­бания основной частоты и наибольшей амплитуды. Именно эти колебания опре­деляют общий тон ноты, т. е. высокий звук или низкий, но кроме основного колебания в звуке присутствует множество так называемых обертонов, созда­ющих звуковую окраску. Обертоны — это колебания различных частот, кото­рые по амплитуде обычно много меньше колебаний основной частоты. Если лишить звук обертонов, он станет неузнаваем, потеряет естественность. Вспомни­те, как различаются голоса Лемешева и Козловского, а ведь это тенора, т. е. люди, обладающие высоким певческим голосом. Если сравнить осциллограммы их основных звуковых колебаний, то они одинаковы — ведь певцы берут одну и ту же ноту, по частоте одинаковую. Различаем же мы их голоса потому, что у них разные обертоны. Поэтому очень важно передать их без искажений; только тогда радиопередача будет звучать естественно. Но это означает, что надо передавать целую полосу частот, причем не изменяя частоты и соотно­шения амплитуд колебаний. При любом же изменении частотного состава пе­редаваемого звука или изменении соотношения амплитуд составляющих коле­баний появляются искажения.

Какова же связь между низкочастотными колебаниями звукового диапа­зона и высокочастотными радиодиапазона? Чтобы представить себе эту связь, надо подробнее рассмотреть модуляцию. Существуют различные способы моду­ляции. В радиовещании применяют амплитудную (AM) и частотную (ЧМ) модуляцию. Частотную используют только при радиовещании на УКВ; значительно шире применяют AM — в радиовещании в диапазонах длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких (KB) волн. При AM низкочастотный (модулирующий) электрический сигнал воздейст­вует на амплитуду высокочастотного сигнала передатчика, называемого в данном случае сигналом весущей частоты. Амплитуда высокочастотных колеба­ний несущей частоты изменяется в такт с изменениями модулирующего сигнала.

Рис. 24. Форма высокочас­тотного сигнала при AM

Рис. 25. Модулированное колебание

На рис. 24,а показан график сигнала несущей частоты передатчика при от­сутствии модуляции. Но как только появится модулирующий сигнал звуковой частоты (рис. 24,6), форма огибающей высокочастотного напряжения становит­ся похожей на форму звукового модулирующего сигнала (рис. 24,в). (Огиба­ющей .называется кривая, соединяющая амплитудные значения модулированного высокочастотного сигнала).

Таким образом, происходит значительное усложнение формы высокочастот­ного сигнала передатчика, он перестает быть строго синусоидальным. Но всякое нарушение синусоидальности формы колебаний, как мы уже знаем, привадит к появлению новых колебаний с частотами, отличными от частоты основного ко­лебания. Иначе говоря, модулированное колебание — это целый спектр коле­баний с различными частотами. Когда модуляции нет, радиостанция излучает только колебания одной частоты — высокочастотной несущей, например 200 кГц. Но как только началась модуляция, напрвмер гармоническим сигналом с часто­той 1 кГц, то кроме колебаний с частотой 200 кГц в спектре сигнала радио­станции появятся колебания еще двух частот, отстоящие от основного коле­бания на — 1 кГц и +1 кГц, т. е. радиостанция будет излучать уже три ко­лебания с частотами 199, 200 и 201 кГц (рис. 25). Отсюда следует, что если модулированное колебание представляет собой опектр частот, то чтобы не воз­никло искажений, высокочастотные каскады должны пропустить весь опектр, т. е. частоты от 199 до 201 кГц. Другими славами, высокочастотные каскады должны обладать определенной полосой пропускания — в данном случае 2 кГп.

Рис. 26. Полоса частот 30 кГц, необходимая для передачи всего спектра мо­дулированного сигнала с максимальной частотой мо­дуляции 15 кГц

Рис. 27. Полоса частот 10 кГц, от­водимая на одну радиостанцию

Весь слышимый человеком звуковой диапазон составляет около 15 кГц (20 —15 000 Гц). Следовательно, сигнал радиостанции может быть модулиро­ван самыми разнообразными по частоте колебаниями, причем наивысшая из модулирующих частот может достигать 15 кГц. Поэтому модулированный сиг-аал будет представлять собой спектр колебаний, в нашем примере — от 185 до 215 кГц, т. е. занимать полосу частот 30 кГц (рис. 26). Однако сегодня столь широкий спектр излучаемых колебаний радиостанции, работающие с AM, не могут себе позволить. Международными соглашениями предусмотрено такое распределение частот между различными радиовещательными станциями, при котором их несущие отстоят одна от другой на 10 кГц (в диашзоне KB — на 5 кГц). Таким образам на долю каждой радиостанции приходится полоса всего 10 кГц (рис. 27). Это, конечно, мало для высококачественного радиовещания, но приходится мириться.

Итак, какие же требования предъявляются к приемнику, чтобы он безуко­ризненно воспроизводил радиопередачу?