 |
Самые проворные почтальоны. В мире радиоволн
|
|
|
|
Самые проворные почтальоны
Когда московская радиостанция транслирует оперу из Большого театра, то каждый звук, раздавшийся на сцене, владивостокский радиолюбитель в свои «наушники» (головной телефон) слышит раньше, чем зритель, сидящий в зале театра. Это объясняется тем, что скорость распространения радиоволн почти в миллион раз превышает скорость звука.
Пока звук долетит со сцены до середины зрительного зала, радиоволны успевают обнести его вокруг света. Это самые проворные в мире почтальоны. Они одинаково хорошо доставляют и отрывистые сигналы поверки времени, и человеческую речь, и пение, и музыку. Им можно поручить доставку любого известия.
На радиопередающей станции это делается примерно так: прибор, называемый генератором несущей частоты, вырабатывает мощные высокочастотные колебания. Каждое такое колебание ничем одно от другого не отличается, все они одинаковы и равномерны.
И вот эти‑ то равномерные колебания и служат почтальонами – разносчиками радиосигналов по всему свету. Они называются в радиотехнике несущей частотой.
Несущая частота поступает в другой прибор, который называется модулятором. В модуляторе «почтальон» принимает «почту», – одновременно с несущей частотой в модулятор попадают электрические колебания от микрофона. Эти колебания отличаются друг от друга и по силе и по частоте, они неодинаковы, потому что в точности соответствуют тем звуковым колебаниям, которые были восприняты микрофоном.
В модуляторе оба вида колебаний объединяются. Звуковые колебания накладываются на колебания высокой частоты, то усиливая, то уменьшая их интенсивность, они как бы отпечатываются на несущей частоте.
|
|
|
Из модулятора высокочастотные, колебания выходят уже неодинаковыми. Энергия колебаний становится то больше, то меньше, так как она изменяется в точном соответствии с теми звуковыми колебаниями, которые были посланы в модулятор микрофоном. Иначе говоря, высокая частота после модулятора уже несет на себе колебания звуковой частоты (рис. 58).
Рис. 58. На передающей радиостанции колебания звуковой частоты накладываются на несущую частоту, и такие модулированные колебания направляются в антенну.
В таком виде модулированные колебания несущей частоты поступают в антенны передающей радиостанции, отсюда «почтальоны» в виде радиоволн разлетаются по всему земному шару.
В мире радиоволн
Мы окружены сигналами всех радиостанций мира. Радиоволны самых различных частот пронизывают стены наших домов, проникают в нас самих, оставаясь совершенно незамеченными. Человек в мире радиоволн, как слепой в светлой комнате. Наши органы чувств не в состоянии их воспринимать. Даже стоя под мачтами радиовещательной станции, нельзя услышать музыку или речь, которую в этот момент передают по радио.
Чтобы воспринимать сигналы радиостанции, нам прежде всего нужна специальная сеть, которая улавливала бы радиоизлучение, нужно «ухо», способное «слышать» эти сигналы.
Таким электрическим «ухом» служит антенна радиоприемника. Она улавливает электромагнитные колебания, излучаемые радиостанциями.
Но если бы радиослушатель вздумал слушать все, что восприняла его антенна, то он, пожалуй, ничего не услышал бы, кроме сплошного рева. Ведь антенна принимает излучение всех радиостанций мира, а слушать всех сразу – невозможно!
Для отсева ненужных колебаний служит колебательный контур, который обладает «своей», строго определенной частотой колебаний. Изменяя самоиндукцию катушки или емкость конденсатора, можно управлять по своему желанию частотой колебаний контура, то есть настраивать его на избранную частоту и принимать сигналы только той радиостанции, какую намечено слушать.
|
|
|
Колебательный контур, словно сито, просеивает «улов» антенны, – в нем появляются только те колебания, на которые он настроен, все остальные беспрепятственно уходят по проводу заземления (рис. 59).
Рис. 59. Антенна приемной станции улавливает колебания, излучаемые всеми радиостанциями мира. Колебательный контур отбирает из них только те колебания, на которые он настроен.
Но и эти колебания, которые отобрал для нас контур, «непонятны» для нашего уха, оно не в состоянии воспринимать электрические сигналы, и чтобы их услышать нужен «переводчик».
Обязанности электрического переводчика исполняет детектор, что значит «обнаруживатель». Так был назван при первых опытах А. С. Попова прибор, служивший для обнаруживания сигналов передатчика. Со временем детектор изменял и свое устройство и назначение. Название «детектор» сохранилось, но приобрело новый смысл. Детектировать – значит преобразовывать модулированный переменный ток высокой частоты в ток низких звуковых частот.
Рис. 60. Расположение частей детекторного радиоприемника и его схематическое изображение.
Простейший детектор состоит из так называемого «детектирующего» кристалла, чаще всего минерала галена (сернистый свинец), и стальной спиральки, касающейся своим острием одной из граней кристалла.
Кристалл в паре с металлическим острием работает, как дверца мышеловки или как клапан насоса. В одну сторону – проход электронам свободен, назад – им дороги нет.
Электроны, проскочившие с острия в грань кристалла, обратно уже не возвращаются. Им остается только одно – идти к телефону.
Без детектора в цепи телефона шел бы переменный ток высокой частоты, с детектором характер тока меняется, детектор словно разрубает колебания: ток проходит только в одном направлении в виде отдельных толчков. Эти толчки образуют так называемый пульсирующий ток (рис. 61).
Рис. 61. Детектор как бы «разрубает» колебания, преобразуя переменный ток в пульсирующий постоянный, а блокировочный конденсатор сглаживает эти пульсации так, что в телефон поступают только колебания звуковой частоты.
|
|
|
В цепь детектора включен телефон. Телефон преобразует недоступные непосредственно нашему восприятию колебания силы тока в звуки.
Однако телефон сам по себе с такой задачей справиться не может. Он способен превращать в звуки человеческой речи или в музыку только колебания низкой звуковой частоты, ограниченные пределами от 16 до 20 тысяч колебаний в секунду, которые получаются после детектирования высокой частоты.
Обмотка магнита в телефоне, благодаря самоиндукции, обладает огромным сопротивлением для тока с частотой в сотни тысяч периодов в секунду. Да и мембрана телефона слишком массивна, чтобы колебаться с такой частотой. И, наконец, если бы даже телефон мог воспроизвести такие колебания, мы бы их не услышали. Мы слышим звук только тогда, когда нашего уха достигают звуковые воздушные волны с частотой от 16 колебаний в секунду до 20 000 колебаний в секунду.
Но при наличии детектора ток, хоть и толчками, идет все же в одну сторону, и мембрана телефона может теперь отклоняться под его воздействием. Она прогибается то сильнее, то слабее, соответственно средней силе тока (средней силе толчков). А так как сила толчков меняется со звуковой частотой, именно так, как был модулирован ток в радиопередатчике, то телефон воспроизводит такие же колебания, которые воздействовали на микрофон передатчика. Из телефона несутся звуки речи или музыки.
Для сглаживания толчков, происходящих с высокой частотой, иногда параллельно телефону включают конденсатор небольшой емкости.
Конденсатор накапливает электрические заряды, когда сила тока в цепи нарастает, и освобождает их, когда сила тока падает. Это его основное назначение.
Ток через детектор проходит короткими отрывистыми толчками, – электроны проскакивают стайками. Когда в проводнике возникает электрический толчок, часть электронов попадает в конденсатор, – сила толчка ослабевает. Когда наступает промежуток между толчками, конденсатор освобождает электроны и их током заполняется промежуток между толчками. Толчки тока выравниваются. Ток, благодаря конденсатору, из пульсирующего становится волнистым, он плавно нарастает и также плавно спадает со звуковой частотой (с частотой модуляции). Телефон с конденсатором звучит лучше, чем без него.
|
|
|
