Качественные показатели радиоприемников

Вы включили радиоприемник. Прошло несколько секунд, и из громкоговорителя раздался голос диктора, полились звуки знакомых мелодий. Пока идет передача, давайте поговорим об особенностях звучания приемника и о том, чем определяется качество приема радиопередач.

Естественность. Когда мы слушаем звуки, воспроизводимые радиоприемником или магнитофоном, мы прежде всего обращаем внимание на естественность звучания музыки или речи.

Однако воспроизведение, близкое к естественному звучанию, нам приходится слышать нечасто. Для того чтобы можно было сравнивать различные приемники с точки зрения качества воспроизведения звука, необходимо ясно представить себе, что такое звук.

Все звуки — человеческого голоса, музыкальных инструментов и т. п. — представляют собой колебания воздуха. Каждая нота, каждый музыкальный тон создается колебаниями определенных частот.

Высота тона — это число колебаний в секунду. Однако можно заметить, что одна и та же нота у различных исполнителей звучит по-разному. Именно поэтому мы без труда узнаем голоса знакомых певцов, отличаем звуки флейты от звуков скрипки, хотя на них берется одна и та же нота.

Это объясняется тем, что звуковые колебания, создаваемые голосом или инструментом, состоят не только из основного тона, определяющего высоту звука, но и дополнительных, более высоких по частоте колебаний, характерных только для данного голоса или инструмента.

Без этих дополнительных колебаний или, как их называют, обертонов голоса певцов или звуки инструментов лишились бы своей индивидуальной окраски (тембра), звучали бы одинаково: скрипку нельзя было бы отличить от флейты, голос одного певца — от голоса другого.

Поэтому приемник должен воспроизводить не только колебания основных частот, но и все обертоны, излучаемые источником звука, причем нужно сохранить правильное соотношение между громкостью звучания обертонов и громкостью основного тона, не выделяя одних тонов и не приглушая других.

Таким образом, одним из главнейших условий естественного звучания приемника является правильное воспроизведение колебаний всех частот, из которых состоит звук; иначе говоря, приемник не должен вносить частотных искажений.

К примеру можно сравнить звуковую передачу с цветным кино. Чтобы изображение на экране выглядело естественно, необходимо в точности передать все разнообразие цветных оттенков (которые в данном случае играют роль, подобную роли различных обертонов при воспроизведении речевых или музыкальных передач).

Стоит усилить один цвет, например красный, или ослабить другой, скажем синий, как все изображение на экране станет неестественным, цветопередача окажется искаженной.

Человеческое ухо слышит звуковые колебания, частота которых лежит приблизительно в пределах от 16 до 16 000 гц. Однако воспроизводить в радиопередаче всю эту полосу частот по ряду причин нельзя, так как это очень сложно, да и не является совершенно необходимым.

Опытным путем определены те нормы частотных искажений, которых ухо почти не замечает и которые можно поэтому считать вполне допустимыми.

Рис. 1. Звуковые колебания.

Приемник среднего качества должен при этом условии воспроизводить без искажений звуковые колебания или, как говорят, полосу частот от 80—100 до 4 500 гц, первоклассные приемники — от 60 до 6 500 гц.

Но следует отметить, что требования к качеству воспроизведения непрерывно повышаются по мере того, как развитие техники дает возможность обеспечить расширение этих пределов.

Лучшие радиоприемники в настоящее время воспроизводят частоты в пределах примерно от 50 до 12 000 гц, а отдельные установки — даже от 30 до 15 000 гц, т. е. почти все слышимые человеческим ухом частоты.

Но можно ли считать, что отсутствие частотных искажений является достаточной гарантией естественного звучания передачи?

Исследования показали, что этого считать нельзя. Почти всегда наряду с частотными искажениями наблюдаются искажения еще одного вида—нелинейные искажения.

Нелинейными искажениями называются специфические искажения, которые проявляются втом, что в воспроизведенном звуке появляются дополнительные (помимо обертонов) частоты, изменяющие окраску звука.

Звуки разной громкости при неискаженной передаче должны усиливаться в одинаковое число раз. Но отдельные узлы приемников не всегда удовлетворяют этому требованию и могут усиливать колебания с разными амплитудами (различной громкости): неодинаково: одни — больше, другие — меньше. Это и приводит к нелинейным искажениям звука.

Нелинейные искажения проявляются обычно в виде хрипов и дребезжаний, сопровождающих воспроизводимую передачу.

Установлено, что ухо почти не замечает нелинейных искажений, если энергия возникших колебаний не превышает 3—4% по отношению к энергии колебаний тех частот, которые необходимо передать без искажений. Такому условию удовлетворяют первоклассные приемники. В более простых приемниках эта величина составляет 7—8%.

Громкость

Качество звучания приемника определяется не одной только естественностью воспроизведения, но и громкостью звука.

Что такое громкость? Громче мы слышим те звуки, которые своими колебаниями оказывают большее давление на барабанную перепонку нашего уха, заставляя ее сильнее прогибаться. Амплитуда звуковых колебаний будет больше при большей громкости звука.

Источником звука являются колеблющиеся струны и деки в струнных или столб воздуха в духовых музыкальных инструментах. В радиоприемнике непосредственным источником звуковых колебаний является громкоговоритель, точнее — его диффузор.

Чем больше размах колебаний диффузора, т. е. чем больше амплитуда колебаний воздуха, тем больше громкость.

Колебания диффузора происходят за счет электрической энергии, подводимой к громкоговорителю. Поэтому для получения достаточно громкого звука надо подвести к громкоговорителю достаточно большую электрическую мощность.

Рис. 2. Мощность звуковых волн.

О громкости звучания можно судить по величине мощности, создаваемой выходными лампами приемника, или, как принято говорить, по выходной мощности приемника.

Приемники различных типов имеют неодинаковую выходную мощность. Величина этой мощности определяется выбранной схемой приемника, типом выходных ламп и режимом их работы.

Выходная мощность батарейных приемников составляет обычно 0,1 — 0,2 вт, небольших сетевых приемников — 0,5 вт, приемников среднего качества — до 2 вт, а высококачественных приемников — 4—5 вт и больше.

Способ оценки громкости звучания по мощности, подводимой к громкоговорителю, очень распространен, но он не совсем точен. Громкоговоритель превращает в звуковую только часть подводимой к нему электрической энергии, причем в зависимости от типа громкоговорителя мощность звуковых колебаний может составлять только от 0,75 до 1,5% электрической мощности, подводимой к громкоговорителю.

Отсюда видно, что при использовании различных громкоговорителей громкость может отличаться в 2 раза при одинаковой выходной мощности приемника.

Более точен другой способ оценки громкости — по звуковому давлению, так как чем громче звук, тем сильнее давление, создаваемое звуковой волной.

Для измерения звукового давления применяется единица, называемая баром ¹. Звуковое давление, создаваемое громкоговорителем приемника высшего класса на расстоянии 1 м от громкоговорителя, должно быть не менее 20 бар (при отдаче полной мощности). Более простые приемники при тех же условиях развивают меньшее давление, примерна 8 —10бар.

Избирательность. Качество передачи определяется не одной только громкостью звучания. Как бывает досадно, когда приему хорошей, интересной передачи мешает помеха от другой станции.

Если сравнить в совершенно одинаковых условиях работу разных приемников, то можно убедиться в том, что помехи от передач других радиостанций ощущаются ими по-разному.

В условиях, когда одновременно работает огромное число радиостанций, очень важно, чтобы приемник из всей массы сигналов, посылаемых станциями, мог выбрать только те, которые нам нужны, — сигналы принимаемой станции.

Для этого приемники должны быть снабжены фильтрующим устройством, которое пропускало бы только нужные сигналы и «отсеивало» все остальные.

Способность приемника выделять только сигналы выбранной станции и ослаблять сигналы мешающих станций называется избирательностью.

Сигналы разных радиостанций различаются частотой колебаний (длиной волны); следовательно, приемник должен обладать способностью отфильтровывать колебания всех частот выше и ниже необходимой.

Эта сложная задача выполняется с помощью колебательных контуров. От количеств и качества их, а также от схемы приемника зависит способность приемника отсеивать сигналы «ненужных» радиостанций.

Рис. 3. Частоты настройки.

Об избирательности в первую очередь судят по тому, насколько хорошо ослабляет приемник сигналы так называемой «соседней» станции или, как говорят, «соседнего» канала.

Сигнал соседней станции по международным соглашениям отличается от частоты данной станции на величину 10 кгц (в сторону большей или меньшей частоты). Приемник среднего качества должен ослаблять сигналы станции, работающей на соседнем канале, по крайней мере в 20—30 раз, а высшего качества— в 100—200 и более раз по сравнению с сигналами принимаемой станции.

Чувствительность

Избирательность—очень важное качества приемника. Но возможность приема большого числа станций определяется не только избирательностью. Для этого приемник должен обладать еще одним важным качеством — чувствительностью.

Чувствительность характеризует способность приемника принимать слабые сигналы. Практически на вход приемника поступает сигнал, напряжение которого измеряется иногда тысячными, а чаще миллионными долями вольта (микровольтами — мкв).

Такие ничтожно слабые сигналы приходится усиливать в. приемнике в сотни тысяч и даже миллионы раз. Чем больше усиление приемника, тем выше его чувствительность к слабым сигналам. Усиление зависит от качества (добротности) контуров, от параметров и числа примененных ламп.

Однако высокую чувствительность современного приемника не всегда удается использовать, в особенности в городах, где много источников помех (электродвигатели, трамваи, троллейбусы, медицинские приборы, электрические звонки и т. п.).

Слабые сигналы далеко расположенных станций часто заглушаются этими помехами, сигналы «тонут» в море помех. Поэтому принимать можно передачи только таких станций, сигналы которых в достаточной степени превышают уровень помех.

Этим и объясняется то, что даже у первоклассных радиоприемников не стремятся добиться чувствительности, превышающей несколько десятков микровольт (примерно 50 мкв), а приемники средних классов имеют обычно чувствительность порядка 100— 200 мкв.

Надо отметить, что чувствительность не только определяет способность приемника принимать сигналы удаленных станций, но и показывает возможность приема станций на небольшие антенны. Приемник, обладающий высокой чувствительностью, позволяет принимать передачи на удобные небольшие комнатные антенны.

Отсутствие шумов. Чувствительность и избирательность, как мы уже выяснили, не обеспечат хорошего качества приема, если последний будет сопровождаться атмосферными разрядами и помехами от различных электроустановок, проникающими в приемник извне.

Рис. 4. Шумы, фон.

Но мешающие приему шумы могут возникать и в самом приемнике. Эти шумы можно разбить на две основные категории: на шумы, порождаемые лампами и некоторыми деталями — сопротивлениями, контурами, и на фон переменного тока в приемниках с питанием от сети, создающейся из-за плохого сглаживания выпрямленного тока.

Собственные шумы приемника особенно ощущаются при негромкой, передаче или в паузах. Собственные шумы приемника не позволяют воспроизводить очень слабые звуки, они заглушают их.

Поэтому для фона переменного тока и для прочих собственных шумов приемника установлены жесткие нормы: напряжение собственных шумов на выходе приемника не должно превышать некоторого предельного напряжения, развивающегося при нормальной громкости.

Считается удовлетворительным, если напряжение фона в 30—50 раз меньше напряжения сигнала; в хороших приемниках напряжение фона составляет менее 0,5% выходного напряжения.

Экономичность. Мы рассматривали до сих пор приемник только с точки зрения качества приема. Но приемнику следует, дать оценку также и с экономической стороны.

Об экономичности радиоприемника судят по количеству электроэнергии, потребляемой им во время работы.

Казалось бы, что для приемников с питанием от осветительной сети экономичность питания не так уж существенна — ведь электроэнергия дешева и стоимость работы приемника исчисляется десятыми долями копейки в час.

Но это не совсем так. Хотя средний радиоприемник и потребляет от сети всего примерно 60—70 вт, что по стоимости составляет 0,2—0,3 коп. в час, но при современных масштабах радиофикации лишняя затрата энергии на питание приемников составляет большую дополнительную нагрузку для электростанций.

Питание батарейных приемников обходится дороже, чем сетевых, поэтому снижение потребляемой от батарей энергии здесь особенно важно. Важно Оно и потому, что изготовление большого количества батарей сопряжено с расходом значительного количества цинка и различных химикатов.

Поэтому экономичность является очень важным показателем качества приемника и с нею необходимо считаться.

Удобство обращения. Среди прочих качеств, которыми должен обладать приемник, важное место отводится удобству обращения. Размеры и форма приемника, число ручек управления и их расположение, устройство шкалы — все это определяет удобство пользования им.

Приемник будет удобным не только в том случае, если у него мало ручек и они удачно расположены, но и если он занимает мало места.

Удобство обращения, конечно, не входит в число электрических показателей радиоприемников, но при общей оценке приемника с ним нельзя не считаться. Конструкторам приходится прилагать немало усилий для того, чтобы сделать приемник возможно более удобным, в обращении.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.