опция аз

Първо ниво. Тестове.

1- Как се разпространява електромагнитна вълна във вакуум? Избройте всички верни отговори.

А. Мигновено

б. Със скорост

IN. Със скорост

2- Зависи ли скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във вакуум от честотата на трептенията и посоката на разпространение на вълните?

А. Да, зависи.

б. Не, не става.

3- Какво е уравнението на синусоидална равнина електромагнитна вълна?

А .

б.

IN.

4- Какви са свойствата на дългите, средните и гама електромагнитните вълни? Къде се използва на практика инфрачервеното и ултравиолетовото лъчение?

5- Какъв е абсолютният индекс на пречупване на среда?

Средно ниво:

Задача 1: Определете периода и честотата на радиопредавателя, ако той работи на дължина на вълната 30 m.

Задача 2: Каква е дължината на вълната на телевизионния сигнал, ако носещата честота е

50 MHz?

Достатъчно ниво:

Задача 3: IN колебателна веригазависимостта на силата на тока от времето се описва с уравнението. (Всички стойности са дадени в SI). Определете честотата електромагнитни трептенияи индуктивността на бобината, ако максималната енергия магнитно полеДж.

Задача 4: При импулсна фотосветкавица лампата се захранва от кондензатор от 800 микрофарада, зареден до напрежение 300 V. Намерете енергията на светкавицата.

Високо ниво:

Решение на упражнения по темата "Електромагнитни трептения и вълни".

опция II

Начално ниво: тестове

1- Кой от следните изрази определя понятиетоелектромагнитна вълна ? Избройте всички верни отговори.

А. Процесът на разпространение на колебанията в електрическия интензитет и магнитната индукция.

б. Най-късото разстояние между две точки, които се колебаят в една и съща фаза.

IN. Процесът на разпространение на трептенията на заредени частици.

2- При какво движение на електрически заряд ще излъчват електромагнитни вълни?

А. С равномерно ускорение.

б. С униформа.

3- Какво е уравнението на електромагнитната вълна в случай, че вълната се разпространява във вакуум?

А.

б.

IN.

4- Каква е хипотезата на Максуел и какво експериментално потвърждение има?

5- Какво се нарича плътност на потока на електромагнитното излъчване?

Средно ниво:

Задача 1: Определете честотата и дължината на вълната на радиопредавателя, ако периодът на неговите електрически трептения е секунди.

Задача 2: Каква е дължината на вълната, излъчвана от предавателя, ако периодът на трептене е секунди?

Достатъчно ниво:

Задача 3: Промяната в силата на тока в зависимост от времето се дава от уравнението. (Всички стойности са дадени в SI). Определете честотата и периода на трептене, както и амплитудата на силата на тока.

Задача 4: Определете дебелината на диелектрика между плочите на плосък кондензатор, чийто електрически капацитет е 1400 pF, активната площ на плочите е 14, ако диелектрикът е слюда (ε = 6).

5. Честотна лента за предаване на телевизионен сигнал

Честотният спектър на черно-бял телевизионен сигнал за изображение с ширина 6,25 MHz трябва да се предава с помощта на радиовълни от предавател към приемник. Тук възникват следващи въпроси: какъв тип модулация се използва, каква е ширината на честотния спектър на телевизионния сигнал след модулация, каква честотна лента трябва да бъде разпределена за един телевизионен канал?

Телевизионният сигнал се предава с помощта на амплитудна модулация, тъй като AM сигналът има най-малката ширина на спектъра в сравнение с други видове модулация. Ширината на спектъра на сигнала на изображението, както отбелязахме, е приблизително 6,25 MHz. При амплитудна модулация се формират две странични ленти спрямо носителя, ширината на спектъра на високочестотните трептения ще бъде равна на 12,5 MHz, а честотната лента на телевизионния радиоканал трябва да бъде равна на 12,5 MHz.

Не е необходимо обаче да се предават и двете странични ленти на спектъра. Оказва се, че за правилното възпроизвеждане на предаваното изображение е достатъчно да се предава само една странична лента, носеща честота и малък остатък от потиснатата странична лента. Това се обяснява с факта, че всъщност цялата информация за предавания видеосигнал се съдържа в честотната лента 6,25 MHz. В този смисъл двете странични ленти: горна и долна са доста равни и само една от тях може да се предава.

Вътрешен стандарт за системата телевизионно излъчванеосигурява предаване на една странична лента без изкривяване и частично потискане на втората странична лента, от която остават нискочестотните компоненти на спектъра. Стандартизираната честотна характеристика на телевизионен канал е показана на фигурата по-долу.

Тук също е показана площта, заета от спектъра на аудио сигнала. Тази зона е извън спектъра на сигнала на изображението, което ви позволява да елиминирате взаимното влияние на яркостта и звуковите сигнали един върху друг. Специално отбелязваме, че разликата между носещите честоти на звука и изображението е междинната честота на аудиоканала от 6,5 MHz и се поддържа на телевизионния предавател с висока степен на точност и стабилност.

Така че, благодарение на използването на преплитане и потискане на долната странична лента, спектърът на телевизионния радиосигнал може да бъде стеснен до 6,375 + 1,25 = 7,525 MHz. С прогресивно сканиране и без потискане на страничната лента, радиосигналът ще заема честотна лента от около 25 MHz.

вътрешен стандарт 8 MHz са разпределени за един телевизионен канал, който осигурява предаване на телевизионен сигнал и аудио сигнал.

6. ТВ честоти

При избора на носеща честота за телевизионен сигнал трябва да се вземат предвид две обстоятелства. Първо, носещата честота трябва да бъде такава, че всички компоненти на спектъра на телевизионния сигнал да се предават без изкривяване, т.е. коефициентът на предаване на телевизионния път за всички компоненти на спектъра трябва да бъде еднакъв. Второ, така че при получаване е лесно да изберете обвивката на сигнала.

За да се изпълни първото изискване, е необходимо честотната лента на предавания сигнал да бъде много по-малка от носещата честота. Тогава неравномерността на честотната характеристика на приемника в рамките на честотната лента на предавания сигнал може да бъде намалена. Например, ако носещата честота е 60 MHz, тогава с потисната долна странична лента спектърът на телевизионния сигнал ще се разшири от 58,75 до 66,375 MHz. Както можете да видите, ширината на спектъра 66,375 –58,75 = 7,625 MHz е около 10% от носещата честота, което е приемливо.

Нека сега разгледаме изискванията за честотата на носещото трептене по време на предаване на правоъгълен импулс по радиоканал.

Да предположим, че трябва да предадем най-късия импулс на телевизионен сигнал, който, както знаете, трябва да има продължителност 0,08 μs. Нека носещата честота е такава, че по време на импулса се побират само два периода на трептене на носещата честота. Това съответства на носеща честота от 2/0,08 = 25 MHz. За да пуснете плик (в този случай- импулс) в приемащия канал на телевизора се използва детектор, който, грубо казано, първо генерира последователност от положителни (или отрицателни полувълни на носещата честота и след това изглажда тези полувълни с помощта на RC филтър.

За носеща честота от 25 MHz ще се получи изкривен импулс. Ако носещата честота е много по-висока, тогава импулсът ще бъде възпроизведен на изхода на детектора с много по-малко изкривяване. На практика се смята, че носещата честота по време на амплитудна модулация трябва да бъде 8–10 пъти по-голяма от ширината на спектъра на модулиращото трептене. Ако ширината на спектъра е около 6 - 7 MHz, тогава носещата честота трябва да бъде поне 50 MHz. В съответствие с тези съображения носещата честота на първия, най-нискочестотен канал беше избрана да бъде 49,75 MHz. Дължината на вълната на такова трептене λ \u003d c / f \u003d 3 * 10 8 / (49,75 * 10 6) \u003d 6,03 m

Така за телевизионно предаване са необходими радиоканали в обхвата на метрови или дециметрови вълни.

Заключение

Телекомуникациите са една от най-бързо развиващите се области на съвременната наука и технологии. Животът на съвременното общество вече е невъзможно да си представим без постиженията, постигнати в тази индустрия за не много повече от сто години развитие. Отличителна чертана нашето време - непрекъснато нарастващата нужда от предаване на информационни потоци на големи разстояния. Това се дължи на много причини и на първо място на факта, че комуникацията се превърна в един от най-мощните лостове за управление на икономиката на страната. В същото време, претърпявайки значителни промени, ставайки многостранни и всеобхватни, телекомуникациите на всяка страна стават все по-интегрирани в глобалното телекомуникационно пространство.

Библиография

1. Радиотехнически методи за предаване на информация: Урокза университети / V.A. Борисов, В.В. Калмиков, Я.М. Ковалчук ​​и др.; Изд. В.В. Калмиков. М.: Радио и комуникация. 1990. 304с.

2. Радиокомуникационни системи: Учебник за университети / N.I. Калашников, E.I. Крупицки, И.Л. Дороднов, В.И. Носов; Изд. Н.И. Калашников. М.: Радио и комуникация. 1988. 352с.

3. Тепляков И.М., Рошчин Б.В., Фомин А.И., Вейцел В.А. Радиосистеми за предаване на информация: Учебник за ВУЗ / М.: Радио и комуникация. 1982. 264с.

4. Кирилов С.Н., Стукалов Д.Н. Цифрови системиобработка на речеви сигнали. Урок. Рязан. RRGTA, 1995. 80-те години.

Хоствано на http://www.

И така, нашият въвеждащ начален курс от 10 урока приключи. Надявам се, че сте стигнали до 10-ия урок, изпълнявайки честно всички онези прости задачи и експерименти, които бяха предложени в практическата работа. Този последен урок ще бъде изцяло посветен на колебателните процеси, изучаването на природата на акустичните и електромагнитните вълни и, съответно, основите на приемане и предаване на електромагнитни вълни (радиоприемане - предаване). Урокът е много обемен, така че ви съветвам да приемете усвояването на информация много отговорно, също и защото разкрива основните основи и аспекти, необходими за по-нататъчно развитиеи разбиране на процесите, протичащи в трансивърите. Мисля, че след този урок ще можете смело да сглобите най-простия приемник за директно усилване и други подобни.

Слово "радио" идва от латински radiare - излъчвам или излъчвам лъчи . Една радиоразпръсквателна станция, например, като Слънцето, излъчва радиовълни във всички посоки по радиусите. Само няколко радиостанции със специално предназначениеизлъчват радиовълни в една посока. Ако дойдете на територията на радиостанция, първо ще видите вертикална ажурна метална мачта или жици, издигнати високо над земята. Това е антена. В близост или наблизо - сграда, в която е разположен предавател, който генерира електрически вибрации висока честотакоято антената преобразува в енергия на радиовълните. Към предавателя от радио студиото и може да е далеч от предавателя има подземен кабел - добре изолирани проводници в здрава обвивка. Студиото разполага с микрофон. Не само гласът на диктора, разговорът на хората и звуците на музиката, но и шепотът, шумоленето на микрофона моментално се превръща в електрически вибрации на звукова честота, които се подават през кабела към предавателя. Колко още трансформации претърпява променливият ток на аудио честотата, преди приемникът да го превърне обратно в звуци. Приемникът ще бъде вашата първа практическа стъпка към познанията по радиотехника. И за да бъде тази стъпка уверена, е необходимо да се разбере същността на онези физически явления, които са в основата на технологията на радиопредаване и радиоприемане, да се говори за природата на звука, променливия ток и неговите свойства.

За вибрациите и вълните

Осцилаторните явления се раждат и изчезват около нас през цялото време. Клонът, от който излетя птицата, се олюля. Часовниковите махала трептят, люлеят се. Под действието на вятъра дърветата се люлеят, жиците, окачени на стълбове, водата в езера и морета се люлее. И така, вие хвърлихте камък върху гладката повърхност на езерото и от него потекоха вълни. Какво стана? Частиците вода в точката на удара на камъка се притискат, измествайки съседните частици и на повърхността на водата се образува пръстеновидна гърбица. Тогава на мястото, където падна камъкът, водата се издигна, но вече над предишното ниво - зад първата гърбица се появи втора, а между тях - вдлъбнатина. По-нататък водните частици продължават да се движат последователно нагоре и надолу - те осцилират, увличайки със себе си все повече и повече съседни водни частици. Образуват се вълни, които се отклоняват от мястото им на произход в концентрични кръгове. Подчертавам: водните частици само трептят, но не се движат заедно с вълните . Това е лесно да се провери, като хвърлите чип върху осцилиращата повърхност на водата. Ако няма вятър или воден поток, чипът само ще се издига и пада над нивото на водата, без да се движи с вълните. Водните вълни могат да бъдат големи, т.е. силен или малък - слаб. Силни вълни наричаме такива вълни, които имат голям диапазон на трептене, както се казва, големи амплитуди на трептения. Слабите вълни имат малки гърбици - малка амплитуда. Колкото по-голяма е амплитудата на възникналите вълни, толкова по-голяма енергия носят те. Енергията на вълните, генерирани от хвърлен камък, е сравнително малка, но може да накара тръстиката и тревата, растяща в езерото, да вибрират. Но ние знаем какви големи щети на брега могат да бъдат причинени от морските вълни с големи амплитуди и, следователно, висока енергия. Тези разрушения се извършват именно от енергията, която вълните непрекъснато отдават на брега. Вълните могат да бъдат чести или редки. Колкото по-малко е разстоянието между гребените на пътуващите вълни, толкова по-къса е всяка отделна вълна. Колкото по-голямо е разстоянието между вълните, толкова по-дълга е вълната. Дължината на вълната по вода наричаме разстоянието между два съседни хребета или падини. С отдалечаването на вълните от мястото на възникване, амплитудите им постепенно намаляват, избледняват, но дължината на вълната остава непроменена. Вълни върху водата също могат да бъдат създадени, например, като потопите пръчка във водата и ритмично, в такт с вибрациите на водата, я спускате и повдигате. И в този случай вълните ще бъдат заглушени. Но те ще съществуват само докато не спрем да нарушаваме повърхността на водата. И как се получават трептенията на обикновена люлка? Знаете това много добре: трябва да ги бутнете, за да се люлеят от една страна на друга. Колкото по-силен е тласъкът, толкова по-голяма е амплитудата на трептенията. Тези трептения ще отслабнат, ако не бъдат подкрепени от допълнителни удари. Виждаме такива и много други подобни механични вибрации. В природата има повече невидими вибрации, които чуваме, усещаме под формата на звук. Не винаги е възможно например да забележим вибрациите на струната на музикален инструмент, но ние чуваме как звучи. При пориви на вятъра в тръбата се произвежда звук. Създава се от колебателни движения на въздуха в тръбата, които ние не виждаме. Камертон, чаша, лъжица, чиния, химикал на ученик, лист хартия звучат – те също трептят. Да, живеем в света на звуците, защото много тела около нас вибрират и звучат. Как се образуват звуковите вълни във въздуха? Въздухът се състои от невидими частици. С вятъра те могат да се пренасят на дълги разстояния. Но те също могат да се колебаят. Например, ако направим рязко движение с пръчка във въздуха, тогава ще усетим лек порив на вятъра и в същото време ще чуем слаб звук. Този звук е резултат от вибрации на въздушни частици, възбудени от вибрациите на пръчката. Нека направим този експеримент. Да дръпнем една струна, например на китара, и след това да я пуснем. Струната ще започне да трепери - ще се люлее около първоначалната си позиция на покой. Достатъчно силни вибрации на струната са забележими за окото. Слабите вибрации на струната се усещат само като леко гъделичкане, ако я докоснете с пръст. Докато струната вибрира, ние чуваме звука. Щом струната се успокои, звукът ще изчезне. Раждането на звука тук е резултат от кондензация и разреждане на въздушните частици. Осцилиращи от една страна на друга, тълпите от струни сякаш притискат частици въздух пред себе си, образувайки области в част от обема си. високо кръвно налягане, а отзад, напротив, зони с ниско налягане. Това са звукови вълни. Разпространявайки се във въздуха със скорост около 340 m/s, те носят определено количество енергия. В момента, когато зоната на повишено налягане на звуковата вълна достигне изхода, тя притиска тъпанчето, леко го огъва навътре. Когато разредената област на звуковата вълна достигне ухото, тъпанчевата мембрана се извива малко навън. Тъпанчето непрекъснато вибрира в такт с редуващи се области на високо и ниско въздушно налягане. Тези вибрации се предават по слуховия нерв до мозъка и ние ги възприемаме като звук. Колкото по-голяма е амплитудата на звуковите вълни, толкова повече енергия носят в себе си, толкова по-силен е звукът, който възприемаме. Звуковите вълни, като водата или електрическите вибрации, се представят с вълнообразна линия - синусоида. Неговите гърбици съответстват на области с високо налягане, а падините му съответстват на области с ниско атмосферно налягане. Зоната на високо налягане и зоната на ниско налягане след нея образуват звукова вълна. Ние също живеем в свят на електромагнитни вибрации, излъчвани от електрически уредии всички проводници, в които тече променлив ток, огромен брой антени на радиостанции, атмосферни електрически разряди, недрата на Земята и безкрайния Космос. Само с помощта на инструменти, създадени от човека, те могат да бъдат открити и фиксирани.

Период, честота, амплитуда на трептенията

Най-важният параметър, характеризиращ механичните, звуковите, електрическите, електромагнитните и всички други видове вибрации е период - времето, необходимо за едно пълно трептене . Ако например махалото на часовника направи две пълни трептения за 1 s, периодът на всяко трептене е 0,5 s. Периодът на трептене на голяма люлка е около 2 s, а периодът на трептене на струна може да бъде от десети до десет хилядна от секундата. Друг параметър, характеризиращ колебанията, е честота (от думата "често") - число, показващо колко пълни трептения в секунда извършват часовниковото махало, сондажното тяло, токът в проводника и др. Честотата на трептенията се измерва с единица, наречена Херц (съкратено Hz): 1 Hz е едно трептене в секунда. Ако например звучаща струна направи 440 пълни трептения за 1 s (докато създава тона „ла” от трета октава), казват, че нейната честота на трептене е 440 Hz. Честота променлив токелектрическа осветителна мрежа 50 Hz. С този ток електроните в проводниците на мрежата по време на секунда текат последователно 50 пъти в една посока и същия брой пъти в обратна посока, т.е. извършват 50 пълни трептения за 1 s. По-големите честотни единици са килохерци (написани kHz), равни на 1000 Hz и мегахерци (написани MHz), равни на 1000 kHz или 1000000 Hz. По честотата на вибрациите на звучащото тяло може да се прецени тона или височината на звука. Колкото по-висока е честотата, толкова по-висок е тонът на звука и обратното, колкото по-ниска е честотата, толкова по-нисък е тонът на звука. Нашето ухо е в състояние да реагира на сравнително малка лента (участък) от честоти на звукови вибрации - от около 20 Hz до 20 kHz. Независимо от това, тази честотна лента побира цялата широка гама от звуци, създадени от човешкия глас, симфоничен оркестър: от много ниски тонове, подобни на звука на бръмчене на бръмбар, до едва доловимото високо писък на комар. Трептения с честота до 20 Hz, наречени инфразвукови, и над 20 kHz, наречени ултразвукови, ние не чуваме.И ако тъпанчевата мембрана на ухото ни се окаже способна да реагира на ултразвукови вибрации, тогава бихме могли да чуем скърцането на прилепи, гласът на делфин. Делфините излъчват и чуват ултразвукови вибрации с честоти до 180 kHz. Но не бъркайте височината, т.е. тона на звука, с неговата сила. Височината на звука не зависи от амплитудата, а от честотата на вибрациите. Дебела и дълга струна на музикален инструмент, например, създава нисък тон на звука, тоест трепти по-бавно от тънка и къса.

струна, която издава висок звук. Това ще ви помогне да разберете този проблем (фиг. 1). В електротехниката и радиотехниката се използват променливи токове с честота от няколко херца до хиляди гигахерца. Антените за излъчване на радио, например, се захранват с токове, вариращи от около 150 kHz до 100 MHz. Тези бързо променящи се трептения, наречени радиочестотни трептения, са средството, чрез което звуците се предават на големи разстояния без жици. Цялата огромна гама от променливи токове обикновено се разделя на няколко секции - поддиапазони. Токове с честота от 20 Hz до 20 kHz, съответстващи на трептения, които възприемаме като звуци с различна тоналност, се наричат ​​токове (или трептения) на звукова честота, а токове с честота по-висока от 20 kHz се наричат ​​ултразвукови честотни токове. Токове с честоти от 100 kHz до 30 MHz се наричат ​​високочестотни токове, а токовете с честоти над 30 MHz се наричат ​​свръхвисоки и свръхвисокочестотни токове. Запомнете тези граници и имената на поддиапазоните на честотите на променливите токове.

Какво представляват радиовълните?

Да предположим, че вдигате слушалката на телефон, набирате или се обаждате желан номер. Скоро чувате гласа на приятел, а той – вашия. Какви електрически явления се случват по време на вашия телефонен разговор? Звуковите вибрации на въздуха, създадени от вас, се преобразуват от микрофона в електрически вибрации със звукова честота, които се предават по кабели към оборудването на вашия събеседник. Там, в другия край на линията, с помощта на излъчвателя на телефона те се преобразуват във въздушни вибрации, възприемани от вашия приятел като звуци. В телефонията средствата за комуникация са проводниците, в радиоразпръскването - радиовълните. "Сърцето" на предавателя на всяка радиостанция е генератор - устройство, което генерира трептения с висока, но строго постоянна честота за дадена радиостанция.Тези радиочестотни колебания, усилени до необходимата мощност, влизат в антената и възбуждат електромагнитни колебания с точно същата честота в околното пространство - радио вълни. Скоростта на отстраняване на радиовълните от антената на радиостанцията е равна на скоростта на светлината: 300 000 km / s, което е почти милион пъти по-бързо от разпространението на звук във въздуха.Това означава, че ако предавател бъде включен на московска радиостанция в даден момент от времето, тогава неговите радиовълни ще достигнат Владивосток за по-малко от 1/30 s, а звукът през това време ще има време да се разпространи само 10 - 11 м. Радиовълните се разпространяват не само във въздуха, но и там, където ги няма, например в космоса. По това те се различават от звуковите вълни, за които въздухът или някаква друга плътна среда, като вода, са абсолютно необходими. Когато една радиостанция започне да излъчва, дикторът понякога съобщава, че тази радиостанция работи на вълна с такава и такава дължина. Виждаме вълна, която тече по повърхността на водата и с известна сръчност можем да измерим нейната дължина. Дължината на радиовълните може да бъде измерена само с помощта на специални инструменти или изчислена математически, ако, разбира се, е известна честотата на тока, който възбужда тези вълни. Дължината на радиовълната е разстоянието, на което се разпространява енергията на електромагнитното поле през периода на флуктуация на тока в антената на радиостанцията. Така трябва да се разбира. За един период на ток в антената на предавателя в пространството около него възниква една радиовълна. Колкото по-висока е честотата на тока, толкова повече последователни радиовълни се излъчват от антената през всяка секунда. Да приемем, че честотата на тока в антената на радиостанцията е 1 MHz. Това означава, че периодът на този ток и възбуденото от него електромагнитно поле е равен на една милионна от секундата. За 1 s една радиовълна изминава разстояние от 300 000 km или 300 000 000 м. За една милионна от секундата тя ще измине разстояние милион пъти по-малко, т.е. м. И така, дължината на вълната на една радиостанция зависи от честотата на тока в нейната антена: колкото по-висока е честотата на тока, толкова по-къса е вълната и обратното, колкото по-ниска е честотата на тока, толкова по-дълга е вълната. За да разберете дължината на вълната на радиостанция, е необходимо да разделите скоростта на разпространение на радиовълните, изразена в метри, на честотата на тока в нейната антена. Обратно, за да разберете честотата на тока в антената на радиостанция, е необходимо да разделите скоростта на разпространение на радиовълните на дължината на вълната на тази радиостанция. За да преобразувате текущата честота на предавателя в мегахерци в дължина на вълната в метри и обратно, е удобно да използвате следните формули: ? (m) \u003d 300 / f (MHz); f (MHz) = 300 / ?, (m), къде? (гръцка буква "ламбда") - дължина на вълната; f е честотата на трептене, 300 е скоростта на разпространение на радиовълните, изразена в хиляди километри в секунда. Искам да ви предупредя: не бъркайте концепцията за дължината на вълната, на която работи една радиостанция, с нейния обхват, тоест с разстоянието, на което могат да се приемат предаванията на тази станция. Обхватът на една радиостанция обаче зависи от дължината на вълната, но не се идентифицира с нея. По този начин предаването на станция, работеща на дължина на вълната от няколко десетки метра, може да се чуе на разстояние от няколко хиляди километра, но не винаги се чува на по-близки разстояния. В същото време предаването на радиостанция, работеща на дължина на вълната от стотици и хиляди метри, често не се чува на толкова големи разстояния, както се чуват предаванията на късовълнови станции. И така, всяка излъчваща станция работи на определена честота, определена за нея, наречена носеща. Дължините на вълните на различните радиостанции не са еднакви, а са строго постоянни за всяка от тях. Това прави възможно приемането на предавания на всяка радиостанция поотделно, а не на всички по едно и също време.

Излъчване. Радиационни ленти на вълни

Много широка част от радиовълни, запазени за радиоразпръсквателни станции, условно се разделят на няколко диапазона: дълги вълни (съкратено LW), средни вълни (съкратено MW), ко-вълни (съкратено KB), ултракъси вълни (УКВ). В страните от ОНД обхватът на дългите вълни обхваща радиовълни с дължина от 735,3 до 2000 m, което съответства на честоти от 408-150 kHz; средна вълна - радиовълни с дължина от 186,9 до 571,4 m (радиочестоти 1605 - 525 kHz); къси вълни - радиовълни с дължина от 24,8 до 75,5 (радиочестоти 12,1 - 3,95 MHz); ултракъси вълни - радиовълни с дължина от 4,11 до 4,56 m (радиочестоти 73 - 65,8 MHz). VHF радиовълните се наричат ​​още метрови вълни; като цяло всички вълни, по-къси от 10 м, се наричат ​​ултракъси вълни.В този диапазон се провеждат телевизионни предавания, в този диапазон работят комуникационни радиостанции, оборудвани на автомобили на пожарната, таксита, домашни здравни служби и др. станциите за излъчване на вълни са неравномерно разпределени в обхвата: повече всички те работят на вълни с дължина около 25, 31, 41 и 50 м. Съответно, следователно, обхватът на излъчване на къси вълни е разделен на 25, 31, 41 и 50- измервателни поддиапазони. Съгласно международно споразумение 600 m (500 kHz) вълна е запазена за предаване на сигнали за бедствие от кораби в морето - SOS. Всички морски радиопредаватели за аварийни ситуации работят на тази вълна, приемниците на спасителните станции и фаровете са настроени на тази вълна.

Излъчване

Ако е сложно техническо оборудванеизлъчващата станция е опростена под формата на конвенционални знаци и правоъгълници, тогава нейната блокова диаграма ще бъде получена във формата, показана на фиг. 2. Ето пет основни инструмента и устройства: студиен микрофон, аудиочестотен усилвател (3CH), радиочестотен (RF) осцилатор, радиочестотен осцилатор, усилвател и антена, излъчващи електромагнитна енергия на радиовълни. Докато студийният микрофон не е включен, в антената на станцията протича ток с висока (носеща), но строго постоянна честота и амплитуда (виж лявата част на графиките на фиг. 3). Антената излъчва радиовълни с постоянна дължина и мощност. Но в студиото включиха микрофона и хората, които бяха на десетки, стотици и хиляди километри от радиостанцията, чуха познатия глас на диктора.

Какво се случва по това време в предавателя на радиостанцията? Трептенията на звуковата честота, създадени от микрофон и усилени от 3-часов студиен усилвател, се подават към така наречения модулатор, който е част от усилвателя на мощността на предавателя, и там, действайки върху високочестотния ток на генератора, променя неговия амплитуда на трептене. От това се променя електромагнитната енергия, излъчвана от антената на предавателя (вижте десните части на графиките на фиг. 3). Колкото по-висока е честотата на тока, идващ от радиостудиото към предавателя, толкова по-често се променят амплитудите на тока в антената. Така звукът, преобразуван от микрофона в електрически вибрации на звуковата честота, получава "билет" за въздуха. Процесът на промяна на амплитудите на високочестотните трептения под въздействието на аудиочестотен ток се нарича амплитудна модулация (АМ). Променящите се по амплитуда високочестотни токове в антената и излъчваните от нея радиовълни се наричат ​​модулирани радиочестотни трептения. Освен амплитудна модулация съществува и така наречената честотна модулация (FM). При този тип модулация честотата се променя и амплитудата на радиочестотните колебания в антената на радиостанцията остава непроменена. Честотната модулация се използва например за предаване на звук в телевизията, в радиоразпръскването на VHF. При излъчване на LW, MW и HF се използва само амплитудна модулация. Радиовълните не могат да бъдат открити от нито едно от нашите сетива. Но ако по пътя им срещне диригент, те му дават част от енергията си. Приемането на радиопредавания се основава на това явление. Антената на радиоприемника улавя енергията на радиовълните. Отдавайки на антената част от електромагнитната енергия, радиовълните индуцират в нея модулирани радиочестотни трептения. В приемника процесите са обратни на тези, които се случват в студиото и на предавателя на радиостанцията. Ако там звукът се преобразува последователно първо в електрически колебания на звукова честота, а след това в модулирани колебания на радиочестота, тогава обратната задача се решава по време на радиоприемане: модулираните колебания на радиочестота, възбудени в антената, се преобразуват от приемника в електрически трептения на звукова честота и след това в звук. В най-простия приемник, който работи само благодарение на енергията, уловена от антената, модулираните радиочестотни трептения се преобразуват в звукови честотни трептения от детектора и тези трептения в звук от слушалките. Но в края на краищата, радиовълните на много радиостанции проникват в антената на приемника, вълнувайки в него модулирани колебания на голямо разнообразие от радиочестоти. И ако всички тези радиосигнали се превърнат в звуци, тогава ще чуем стотици гласове на хора, говорещи различни езици. Малко вероятно е такова радиоприемане да ни подхожда. Разбира се, интересно е да слушате предаванията на различни станции, но само, разбира се, не всички едновременно, а всяка поотделно. И за това от колебанията на всички честоти, възбудени в антената, е необходимо да се отделят колебания с честотата на радиостанцията, чиито предавания искаме да слушаме. Тази задача е изпълнена осцилаторна верига, който е незаменима част както от най-простия, така и от най-сложния радиоразпръскващ приемник. Именно с помощта на колебателен кръг ще настроите първия си приемник на радиосигнали с различна дължина на вълната.

Разпространение на радиовълни

Сега помислете за някои характеристики на разпространението на радиовълните. Факт е, че радиовълните от различни диапазони имат различни свойства, които влияят на обхвата на тяхното разпространение. Вълни с една дължина пътуват на дълги разстояния, вълни с друга дължина се „губят“ зад хоризонта. Случва се радиосигналът да се чува перфектно някъде от другата страна на Земята или в космоса, но не може да бъде открит на няколко десетки километра от радиостанцията. Как може да се обясни това? Какво влияе на "обхвата" на радиовълните с различна дължина? Земята и заобикалящата я атмосфера. Земята е проводник на ток , макар и не толкова добър, колкото, да речем, медните проводници. Земната атмосфера се състои от три слоя. Първият слой, чиято горна граница завършва на 10 - 12 km от повърхността на Земята, се нарича тропосфера. Над него, до 50 километра от повърхността на Земята, вторият слой е стратосферата. А отгоре, до около 400 км над Земята, се простира третият слой на йоносферата (фиг. 4). Йоносферата играе решаваща роля в разпространението на радиовълните, особено късите.

Въздухът в йоносферата е много разреден. Под действието на слънчевата радиация там се отделят много свободни електрони от атомите на газовете, в резултат на което се появяват положителни йони. Има, както се казва, йонизация на горния слой на атмосферата. Йонизираният слой е в състояние да абсорбира радиовълните и да огъва пътя им. През деня, в зависимост от интензитета на слънчевата радиация, броят на свободните електрони в йонизирания слой, неговата дебелина и височина се променят, а това променя електрическите свойства на този слой. Антените на радиостанциите излъчват радиовълни по повърхността на Земята и нагоре под различни ъгли към нея. Вълните, движещи се по повърхността, се наричат земята или повърхността , под различни ъгли - пространствен . При предаване на сигнали от DW станции се използва главно енергията на повърхностните вълни, които добре обгръщат земната повърхност. Но Земята, като проводник, поглъща енергията на радиовълните. Следователно, с увеличаване на разстоянието от далекоизточните станции, обемът на приемане на неговите предавания постепенно намалява и накрая приемането спира напълно. Средните вълни се огъват около Земята по-зле и освен това се абсорбират от нея по-силно от дългите. Това обяснява по-ниския "обхват" на NE излъчващите станции в сравнение с LW станциите. Така например сигналите на радиостанция, работеща на дължина на вълната 300 - 400 m, могат да се приемат на разстояние два до три пъти по-малко от сигналите на станция със същата мощност, но работеща на дължина на вълната 1500 - 2000 м. За да се увеличи обхватът на NE станциите, е необходимо да се увеличи тяхната мощност. Вечер и през нощта излъчването на LW и MW радиостанции се чува на по-големи разстояния, отколкото през деня. Факт е, че част от енергията на радиовълните, излъчвана нагоре от тези станции, се губи без следа в атмосферата през деня. След залез слънце долният слой на йоносферата изкривява пътя им, така че те да се върнат към Земята на такива разстояния, при които приемането на тези станции от повърхностните вълни вече не е възможно. Радиовълните в късовълновия диапазон се абсорбират силно от Земята и слабо се огъват около нейната повърхност. Следователно, вече на разстояние от няколко десетки километра от такива радиостанции, техните повърхностни вълни отслабват. Но от друга страна, небесните вълни могат да бъдат открити от приемници на разстояние няколко хиляди километра от тях и дори в противоположната точка на Земята. Кривината на пътя на пространствените къси вълни възниква в йоносферата. Влизайки в йоносферата, те могат да изминат много дълъг път в нея и да се върнат на Земята далеч от радиостанцията. Те могат да направят околосветско пътешествие- могат да се приемат дори на мястото, където се намира предавателната станция. Това обяснява тайната на доброто разпространение на къси вълни на големи разстояния дори при ниски мощности на предавателя. Но с разпространението на къси вълни могат да се образуват зони, където HF радиопредаванията изобщо не се чуват. Те се наричат ​​зони на мълчание (виж фиг. 4). Дължината на зоната на мълчание зависи от дължината на вълната и състоянието на йоносферата, което от своя страна зависи от интензивността на слънчевата радиация. Ултракъсите вълни по своите свойства са най-близки до светлинните лъчи. Те се разпространяват главно по права линия и се абсорбират силно от земята, флората, различни структури и предмети. Следователно, надеждното приемане на сигнали на VHF станция от повърхностна вълна е възможно главно само когато между антените на предавателя и приемника може да се начертае мислено права линия, която не среща никакви препятствия под формата на планини, хълмове, гори по протежение на цялата дължина. Йоносферата за VHF е като стъкло за светлина - тя е „прозрачна“. ултракъси вълни преминават почти безпрепятствено през него. Следователно този диапазон от радиовълни се използва за комуникация с изкуствени спътници на Земята и космически кораби.

Как работи радиоприемникът?

Във всеки прост излъчващ приемник, независимо от неговата сложност, има абсолютно три елемента, които осигуряват неговата работа. Тези елементи са колебателен кръг, детектор и телефони или, ако приемникът е с 3-часов усилвател, директно излъчваща динамична глава. Осцилаторна верига: - устройството на най-простия колебателен кръг и неговата верига са показани на фиг. 5. Както можете да видите, той се състои от намотка L и кондензатор C, които образуват затворена електрическа верига, в която при определени условия могат да възникнат и съществуват електрически трептения във веригата. Следователно, той се нарича осцилаторна верига.

Наблюдавали ли сте някога такова явление: в момента на изключване на захранването на електрическата лампа се появява искра между отварящите контакти на ключа. Ако случайно свържете клемите на полюсите на батерията на електрически фенер (което трябва да се избягва), в момента на разделянето им също прескача малка искра между тях. И във фабриките, в цеховете на фабриките, където електрическите вериги се прекъсват с ножови превключватели, през които текат токове голяма сила, искрите могат да бъдат толкова значителни, че трябва да се внимава да не наранят човека, който включва тока. Защо се генерират тези искри? Вече знаете, че около проводник с ток има магнитно поле, което може да се изобрази като затворени магнитни силови линии, проникващи в околното пространство. За да откриете това поле, ако е постоянно, можете да използвате магнитната стрелка на компаса. Ако проводникът е изключен от източника на ток, тогава неговото изчезващо магнитно поле, разсейвайки се в пространството, ще индуцира токове в други проводници, които са най-близо до него. Токът се индуцира и в проводника, който създава ЕМП, магнитното поле. И тъй като е в самата дебелина на собствените си магнитни силови линии, в него ще бъде индуциран по-силен ток, отколкото във всеки друг проводник. Посоката на този ток ще бъде същата, каквато е била в момента на прекъсване на проводника. С други думи, изчезващото магнитно поле ще поддържа тока, който го създава, докато самото то изчезне, т.е. съдържащата се в него енергия не се изразходва напълно. Следователно токът в проводника също протича след изключване на източника на ток, но, разбира се, не за дълго - незначителна част от секундата. След отваряне на веригата електрическият ток може да тече известно време през въздушната междина между разединените краища на проводника, между контактите на превключвателя или ножовия превключвател. Именно този поток във въздуха образува електрическа искра. Това явление се нарича самоиндукция , А електрическа сила(не бъркайте с феномена на индукцията, познат ви от предишни уроци), който под въздействието на изчезващото си магнитно поле поддържа ток в него, - електродвижеща силасамоиндукция или накратко самоиндукция емф . Колкото по-голяма е ЕМП на самоиндукция, толкова по-значителна може да бъде искрата в точката на прекъсване на електрическата верига. Феноменът на самоиндукция се наблюдава не само при изключване на тока, но и при включване на тока. В пространството около проводника магнитното поле възниква веднага, когато токът е включен, отначало е слаб, но след това се увеличава много бързо. Нарастващото магнитно поле на тока също възбужда тока на самоиндукция, но този ток е насочен към основния ток. Токът на самоиндукция предотвратява мигновеното увеличаване на главния ток и нарастването на магнитното поле. Но след кратък период от време основният ток в проводника преодолява идващия ток на самоиндукция и достига максималната си стойност, магнитното поле става постоянно и самоиндукцията спира. Феноменът на самоиндукцията може да се сравни с феномена на инерцията. Шейните, например, трудно се помръдват. Но когато наберат скорост, запасят се с кинетична енергия – енергията на движението, те не могат да бъдат спрени моментално. При спиране шейната продължава да се плъзга, докато натрупаната от тях енергия се изразходва за преодоляване на триенето върху снега. Всички проводници ли имат еднаква самоиндукция? Не Колкото по-дълъг е проводникът, толкова по-голяма е самоиндукцията . В проводник, навит в намотка, феноменът на самоиндукция е по-изразен, отколкото в прав проводник, тъй като магнитното поле на всеки завой на намотката индуцира ток не само в този завой, но и в съседните завои на тази намотка . Колкото по-дълъг е проводникът в намотката, толкова по-дълго ще съществува самоиндукционният ток в него след изключване на главния ток. Обратно, ще отнеме повече време след включването на главния ток, за да се увеличи токът във веригата до определена стойност и да се установи постоянно магнитно поле. Запомнете: свойството на проводника да влияе на тока във веригата и да променя стойността му се нарича индуктивност, а намотките, при които това свойство е най-силно изразено, са самоиндукция или индуктивност. Колкото по-голям е броят на навивките и размерът на бобината, толкова по-голяма е нейната индуктивност, толкова повече влияе на тока в електрическата верига. Така индукторът предотвратява както увеличаването, така и намаляването на тока в електрическата верига. Той все още е в DC веригата и влиянието му се усеща само при включване и изключване на тока. Във верига с променлив ток, където токът и неговото магнитно поле се променят постоянно, ЕМП на самоиндукция на бобината действа през цялото време, докато тече ток. Това е електрическо явление и се използва в първия елемент от колебателната верига на приемника - индуктора. Вторият елемент от осцилаторната верига на приемника е съхранението на електрически заряди - кондензатор. Най-простият кондензатор се състои от два проводника електрически ток, например: - две метални пластини, наречени кондензаторни пластини, разделени от диелектрик, например: - въздух или хартия. Колкото по-голяма е площта на плочите на кондензатора и колкото по-близо са разположени една до друга, толкова по-голям е електрическият капацитет на това устройство. Ако към кондензаторните плочи е свързан източник на постоянен ток (фиг. 6, а), тогава в получената верига ще има краткотраен токи кондензаторът ще бъде зареден до напрежение, равно на напрежението на източника на ток. Може да попитате: защо възниква ток във верига, където има диелектрик? Когато свържем източник на ток към кондензатора, електроните в проводниците на образуваната верига започват да се движат към положителния полюс на източника на ток, образувайки краткотраен поток от електрони в цялата верига. В резултат на това кондензаторната плоча, която е свързана към положителния полюс на източника на ток, е изчерпана със свободни електрони и е положително заредена, докато другата плоча е обогатена със свободни електрони и следователно е заредена отрицателно. Веднага след като кондензаторът се зареди, краткотрайният ток във веригата, наречен ток на зареждане на кондензатора, ще спре.

Ориз. 6 Процесът на зареждане - разреждане на кондензатора.

Ако източникът на ток е изключен от кондензатора, тогава кондензаторът ще бъде зареден (фиг. 6, b). Прехвърлянето на излишни електрони от една плоча към друга се предотвратява от диелектрик. Между плочите на кондензатора няма да има ток, а натрупаната от него електрическа енергия ще се концентрира в електрическото поле на диелектрика. Но си струва да свържете плочите на зареден кондензатор с някакъв проводник (фиг. 6, c), „допълнителните“ електрони на отрицателно заредената плоча ще преминат през този проводник към друга плоча, където липсват, и кондензаторът ще се разреди. В този случай в получената верига също възниква краткотраен ток, наречен ток на разреждане на кондензатора. Ако капацитетът на кондензатора е голям и той е зареден до значително напрежение, моментът на неговото разреждане е придружен от появата на значителна искра и пращене. Свойството на кондензатора да натрупва електрически заряди и да се разрежда чрез свързани към него проводници се използва в колебателната верига на радиоприемника. А сега си спомнете обикновената люлка. Можете да се люлеете върху тях така, че "да ви спре дъха". Какво трябва да се направи за това? Първо натиснете, за да изведете люлката от покой, а след това приложете някаква сила, но винаги само в синхрон с техните колебания. Без много затруднения можете да постигнете силни люлеещи се люлки - да получите големи амплитуди на трептене. Дори малко момче може да залюлее възрастен на люлка, ако умело използва силата си. Като завъртим люлката по-силно, за да постигнем големи амплитуди на трептения, ще спрем да ги натискаме. Какво ще се случи след това? Благодарение на натрупаната енергия, те се люлеят свободно за известно време, амплитудата на техните трептения постепенно намалява, както се казва, флуктуациите са затихнали , и накрая люлеенето ще спре. При свободни вибрации люлка, както и свободно висящо махало - натрупаната потенциална енергия преминава в кинетичната енергия на движение, която в екстрем. горна точкаотново преминава в потенциала, а след част от секундата - отново в кинетиката. И така, докато целият запас от енергия се изразходва за преодоляване на триенето на въжетата в местата, където е окачена люлката и съпротивлението на въздуха. По всяко голям запасенергия, свободните трептения винаги са затихнали: с всяко трептене тяхната амплитуда намалява и трептенията постепенно напълно изчезват - люлеенето спира. Но периодът, т.е. времето, през което се извършва едно трептене, а оттам и честотата на трептенията, остават постоянни. Въпреки това, ако люлката непрекъснато се натиска в такт с трептенията си и по този начин възстановява загубената енергия за преодоляване на различни спирачни сили, трептенията ще станат незатихващи. Вече не е безплатно, но принудителни вибрации . Те ще продължат, докато външната тласкаща сила спре да действа. Споменах колебанията тук, защото физическите явления, които се случват в такава механична осцилаторна система, са много подобни на тези в електрическа осцилаторна верига. За да възникнат електрически трептения във веригата, трябва да й се даде енергия, която да „избута“ електроните в нея. Това може да стане чрез зареждане, например, на неговия кондензатор. Нека прекъснем колебателния кръг с превключвателя S и свържем източник на постоянен ток към пластините на неговия кондензатор, както е показано на (фиг. 7 вляво). Кондензаторът ще зарежда до GB напрежение на батерията. След това изключваме батерията от кондензатора и затваряме веригата с ключ S.

Феномените, които сега ще се появят във веригата, са изобразени графично на (фиг. 7 вдясно). В момента, в който веригата е затворена от превключвателя, горната пластина на кондензатора има положителен заряд, а долната има отрицателен заряд (фиг. 7, а). По това време (точка 0 на графиката) във веригата няма ток и цялата енергия, натрупана от кондензатора, се концентрира в електрическото поле на неговия диелектрик. Когато кондензаторът е затворен към намотката, кондензаторът ще започне да се разрежда. В бобината се появява ток и около нейните завои се появява магнитно поле. Докато кондензаторът е напълно разреден (фиг. 7, b), маркиран на графиката с цифрата 1, когато напрежението на неговите плочи намалее до нула, токът в намотката и енергията на магнитното поле ще достигнат най-високи стойности. Изглежда, че в този момент токът във веригата трябва да е спрял. Това обаче няма да се случи, тъй като от действието на ЕМП на самоиндукция, която се стреми да поддържа тока, движението на електрони във веригата ще продължи. Но само докато се изчерпи цялата енергия на магнитното поле. В бобината по това време ще тече индуциран ток, намаляващ по стойност, но с първоначалната посока. До времето, отбелязано на графиката с цифрата 2, когато енергията на магнитното поле се изразходва, кондензаторът отново ще бъде зареден, само че сега ще има положителен заряд на долната му пластина и отрицателен заряд на горната един (фиг. 7, c). Сега електроните ще започнат да се движат в обратна посока - в посока от горната плоча през намотката към долната плоча на кондензатора. До момент 3 (фиг. 7, d) кондензаторът ще се разреди и магнитното поле на намотките ще достигне максималната си стойност.И отново самоиндукционната ЕМП ще "задвижва" електрони по жицата на бобината, като по този начин презарежда кондензатора. В момент 4 (фиг. 7, д) състоянието на електроните във веригата ще бъде същото като в началния момент - 0. Едно пълно трептене е приключило. Естествено, зареденият кондензатор отново ще бъде разреден към намотката, презареден и ще се появят вторите, последвани от третото, четвъртото колебание. С други думи, във веригата ще се появи променлив електрически ток, електрически трептения. Но този колебателен процес във веригата не е безкраен. Продължава, докато цялата енергия, получена от кондензатора от батерията, се използва за преодоляване на съпротивлението на бобината на веригата. Трептенията на веригата са свободни и следователно затихващи. Каква е честотата на такива трептения на електрони във веригата? За да разберете този въпрос по-подробно, съветвам ви да проведете такъв експеримент с обикновено махало. Закачете на нишка с дължина 100 cm топка от пластилин или друг товар с тегло 20 - 40 g (на фиг. 8 дължината на махалото е обозначена с латинската буква L).

Извадете махалото от равновесното му положение и с помощта на часовник със секундна стрелка пребройте колко пълни трептения прави за 1 минута. Приблизително 30. Следователно честотата на трептене на това махало е 0,5 Hz, а периодът е 2 s. През периода потенциалната енергия на махалото два пъти преминава в кинетична, а кинетичната в потенциална. Нарежете конеца наполовина. Честотата на махалото ще се увеличи около един и половина пъти и периодът на трептене ще намалее със същото количество. Този опит ни позволява да заключим: с намаляване на дължината на махалото честотата на собствените му трептения се увеличава, а периодът намалява пропорционално. Чрез промяна на дължината на окачването на махалото постигнете честотата на трептене 1 Hz. Това трябва да е с дължина на нишката около 25 см. В този случай периодът на трептене на махалото ще бъде равен на 1 s. Без значение как се опитвате да създадете първоначалното люлеене на махалото, честотата на неговите трептения ще бъде непроменена. Но трябва само да скъсите или удължите нишката, тъй като честотата на трептене веднага ще се промени. При една и съща дължина на нишката винаги ще има една и съща честота на трептене. Това е естествената честота на махалото. Можете да получите дадена честота на трептене, като изберете дължината на нишката. Трептенията на нишковидното махало са затихващи. Те могат да станат незатихващи само ако махалото бъде леко избутано в такт с трептенията си, като по този начин се компенсира енергията, която изразходва за преодоляване на съпротивлението, оказвано от въздуха, енергията на триене, земната гравитация. Собствената честота е характерна и за електрическия колебателен кръг. Зависи, първо, от индуктивността на бобината.Колкото по-голям е броят на навивките и диаметърът на бобината, толкова по-голяма е нейната индуктивност, толкова по-голяма ще бъде продължителността на периода на всяко трептене. Естествената честота на трептенията във веригата ще бъде съответно по-малка. И обратно, с намаляване на индуктивността на бобината, периодът на трептене ще бъде намален - естествената честота на трептене във веригата ще се увеличи. Второ, естествената честота на трептенията във веригата зависи от капацитета на нейния кондензатор. Колкото по-голям е капацитетът, толкова повече заряд може да натрупа кондензаторът, колкото повече време е необходимо за презареждането му, толкова по-ниска е честотата на трептене във веригата. С намаляване на капацитета на кондензатора честотата на трептенията във веригата се увеличава. По този начин, естествена честотазатихващите трептения във веригата могат да се контролират чрез промяна на индуктивността на намотката или капацитета на кондензатора. Но в електрическа верига, както и в механична трептителна система, могат да се получат и незатихващи, т.е. принудителни трептения, ако при всяко трептене веригата се попълва с допълнителни порции електрическа енергия от произволен източник на променлив ток. Как тогава незатихналите електрически трептения се възбуждат и поддържат в приемната верига? Радиочестотни колебания, възбуждани в антената на приемника. Тези трептения придават на веригата нейния първоначален заряд и те също поддържат ритмичните трептения на електроните във веригата. Но най-силните незатихващи трептения в приемната верига възникват само в момента на резонанс на естествената честота на веригата с честотата на тока в антената. Какво означава? Хората от по-старото поколение казват, че в Санкт Петербург египетският мост се е срутил от войници, които вървят в крачка. И това може да се случи, очевидно, при такива обстоятелства. Всички войници крачеха ритмично по моста. Мостът започна да се люлее от това - да се клати. По случайно съвпадение естествената честота на моста съвпадна с честотата на стъпките на войниците и се казва, че мостът е влязъл резонанс . Ритъмът на сградата информира моста все повече и повече порции енергия. В резултат на това мостът се залюля толкова много, че се срути: съгласуваността на военната система навреди на моста. Ако нямаше резонанс на собствената честота на моста с честотата на стъпките на войниците, нищо нямаше да се случи с моста. Ето защо, между другото, когато войниците преминават през слаби мостове, обичайно е да се даде команда да „отбият крака си“. И ето го опитът. Пристъпете към някакъв низ музикален инструменти силно извикайте "а": една от струните ще отговори - ще прозвучи. Тази, която е в резонанс с честотата на този звук, ще вибрира по-силно от другите струни – тя ще реагира на звука. Още един опит с махало. Опънете тънко въже хоризонтално. Завържете същото махало от конец и пластилин към него (фиг. 9).

Хвърлете друго подобно махало върху въжето, но с по-дълга нишка. Дължината на окачването на това махало може да се променя чрез издърпване на свободния край на конеца с ръка. Приведете махалото в трептящо движение. В този случай първото махало също ще започне да трепти, но с по-малка амплитуда. Без да спирате трептенията на второто махало, постепенно намалете дължината на окачването му - амплитудата на трептенията на първото махало ще се увеличи. В този експеримент, илюстриращ резонанса на механичните вибрации, първото махало е приемник на вибрации, възбудени от второто махало. Причината, която кара първото махало да трепти, са периодични трептения на удължението с честота, равна на честотата на трептене на второто махало. Принудените трептения на първото махало ще имат максимална амплитуда, а собствената му честота ще съвпада с честотата на трептене на второто. Такива или подобни явления, само, разбира се, от електрически произход, се наблюдават и в колебателния кръг на приемника. От действието на вълните на много радиостанции в приемната антена се възбуждат токове с различни честоти. От всички флуктуации на радиочестотите трябва да изберем само носещата честота на радиостанцията, чиито предавания искаме да слушаме. За да направите това, трябва да изберете броя на завъртанията на намотката и капацитета на кондензатора на осцилаторната верига, така че неговата естествена честота да съвпада с честотата на тока, създаден в антената от радиовълните на станцията, която ви интересува нас. В този случай най-силните трептения ще възникнат във веригата с носещата честота на радиостанцията, към която е настроена. Това е, което е настройка на веригата на приемника в резонанс с честотата на предавателната станция . В този случай сигналите на други станции изобщо не се чуват или се чуват много тихо, тъй като колебанията, възбудени от тях във веригата, ще бъдат многократно по-слаби. По този начин, като настройвате веригата на вашия приемник в резонанс с носещата честота на радиостанцията, вие я използвате, така да се каже, за да изберете, подчертавайки честотните колебания, само на тази станция. Колкото по-добре веригата ще избере желаните трептения от антената, толкова по-висока е селективността на приемника, толкова по-слаби ще бъдат смущенията от други радиостанции.Досега ви говорих за затворен колебателен кръг, т.е. верига, чиято собствена честота се определя само от индуктивността на бобината и капацитета на образуващия я кондензатор. Входната верига на приемника обаче включва също антената и земята. Това вече не е затворен, а отворен колебателен кръг. Факт е, че проводникът на антената и земята са "плочи" на кондензатор, който има някакъв електрически капацитет. В зависимост от дължината на проводника и височината на антената над земята, този капацитет може да бъде няколкостотин пикофарада. Но в крайна сметка антената и земята също могат да се считат за непълна намотка от голяма намотка. Следователно антената и земята, взети заедно, също имат индуктивност. А капацитетът заедно с индуктивността образуват колебателен кръг (фиг. 10).

Такава схема, която е отворена осцилаторна верига , също има своя собствена честота на трептене. Като включим индуктори и кондензатори между антената и земята, можем да променим нейната естествена честота, да я настроим в резонанс с честотите на различни радиостанции. Как се прави това на практика, вече знаете. Няма да сбъркам, ако кажа, че трептящият кръг е "сърцето" на радиоприемника. И не само радиото. Затова му дадох повече внимание. Обръщам се към втория елемент на приемника - детектора.

Детектор и детекция на радиосигнали

Детекторът е двуелектродно полупроводимо устройство (високочестотен диод) с едностранна електропроводимост: добре провежда ток в една посока и не провежда или слабо провежда ток в обратна посока. За да опростим обяснението на работата на диода като детектор, ще приемем, че той изобщо не провежда обратния ток и е като че ли изолатор за него. Това свойство на диода е илюстрирано от графиката, показана на (фиг. 11), диодът свободно пропуска през себе си положителни полувълни на променлив ток и изобщо не пропуска отрицателни полувълни. Отрицателните полувълни на диода, така да се каже, прекъсват. В резултат на това действие на диода, променливият ток се преобразува в пулсиращ ток в една посока, но променящ се по големина с честотата на тока, преминал през него. Този процес на преобразуване, наречен AC ректификация, е в основата на откриването на получените радиосигнали.

Вижте графиките, показани на (фиг. 12). Те илюстрират процесите, протичащи в детекторната верига на най-простия приемник. Под действието на радиовълни в приемната верига се възбуждат модулирани радиочестотни трептения (фиг. 12, а). Към веригата е свързана верига, състояща се от диод и телефони.

За тази верига осцилаторната верига е източник на радиочестотен променлив ток. Тъй като диодът пропуска ток само в една посока, модулираните радиочестотни трептения, влизащи в неговата верига, ще бъдат коригирани от него (фиг. 12, b), с други думи, открити. Ако нарисувате прекъсната линия около върха на коригирания ток, получавате "модел" на тока на аудио честотата, който модулира тока, влизащ в антената на радиостанцията по време на предаване. Токът в резултат на детекцията се състои от радиочестотни импулси, чиито амплитуди се променят с честотата на звука. Може да се разглежда като общ ток и да се разложи на два компонента: висока честота и ниска честота . Те се наричат ​​съответно високочестотна и аудиочестотна компонента на пулсиращия ток. В най-простия приемник аудиочестотният компонент преминава през телефоните и се преобразува от тях в звук.

Слушалки и тяхното устройство

Телефонът е третото, последно звено на най-простия приемник, който, образно казано, "издава готови продукти" - звук. Това е един от най-старите електрически уреди, който е запазил основните си характеристики почти непроменени и до днес. За детектор и много прости транзисторни приемници се използват слушалки, например типове TON-1, TG-1, TA-4. Това са два телефона, свързани последователно, държани на лентата за глава. Нека развием капака на един от телефоните (фиг. 13, а).

Под него има кръгла тенекиена пластина - мембрана. Внимателно отстранявайки мембраната, ще видим две намотки, монтирани върху полюсите на постоянен магнит, притиснати в корпуса. Бобините са свързани последователно, а крайните проводници са запоени към прътите, към които е свързан кабел с еднополюсни щепсели отвън със затягащи винтове. Как работи телефона? Мембраната, произвеждаща звук, е разположена близо до полюсите на магнита и лежи отстрани на корпуса (фиг. 13, а). Под действието на магнитното поле, той се огъва малко в средата, но не докосва полюсите на магнита (на фиг. 13, b) - плътна линия. Когато през намотките на телефона тече ток, той създава магнитно поле около намотките, което взаимодейства с магнитното поле на постоянния магнит. Силата на това магнитно поле, а оттам и силата на привличане на мембраната към полюсните накрайници зависи от посоката на тока в намотките. В една посока, когато посоките на линиите на магнитното поле на намотките и магнита съвпадат и техните полета се сумират, мембраната е по-силно привлечена от полюсите на магнита (на фиг. 13, b - долната пунктирана линия) . При различна посока на тока силовите линии на намотката и магнита са насочени противоположно и общото поле става по-слабо от полето на магнита. В този случай мембраната е по-слабо привлечена от полюсните части и, изправяйки се, донякъде се отдалечава от тях (фиг. 13, b - горна пунктирана линия). Ако променлив ток със звукова честота премине през телефонните намотки, общото магнитно поле или ще се увеличи, или ще отслабне и мембраната ще се приближи до полюсите на магнита, след което ще се отдалечи от тях, т.е. ще осцилира с честотата на течението. Докато осцилира, мембраната създава звукови вълни в околното пространство. На пръв поглед може да изглежда, че в телефона не е необходим постоянен магнит: намотките могат да се поставят върху желязна немагнетизирана обувка. Но не е. И ето защо. Желязна обувка, магнетизирана от променлив ток, ще привлече мембраната, независимо дали токът протича през намотките в едната или другата посока. Това означава, че в един период на променлив ток мембраната ще бъде привлечена през първия полупериод, ще се отдалечи от него и ще бъде привлечена отново през втория полупериод, т.е. за един период на променлив ток (фиг. 14, а) той ще направи две трептения (фиг. 14, б).

Ако например текущата честота е 500 Hz, тогава мембраната на телефона ще направи 500 * 2 = 1000 трептения за 1 s и звуковият тон ще бъде изкривен - ще бъде два пъти по-висок. Малко вероятно е такъв телефон да ни подхожда. При постоянен магнит ситуацията е различна: с един полупериод магнитното поле се засилва - вече привлечената мембрана ще се огъне още повече; при друг полупериод полето отслабва и мембраната, изправяйки се, се отдалечава от полюсите на магнита. По този начин, при наличие на постоянен магнит, мембраната прави само едно трептене за един период на променлив ток (фиг. 14, c) и телефонът не изкривява звука. Постоянен магнитсъщо увеличава силата на звука на телефона. Сега нека анализираме следния въпрос: защо блокиращ кондензатор е свързан паралелно със слушалките? Каква е неговата роля? Електрическият капацитет на блокиращия кондензатор е такъв, че високочестотните токове преминават свободно през него и осигурява значително съпротивление на аудиочестотните токове. Телефоните, напротив, пропускат звукови честотни токове добре и показват голяма устойчивост на високочестотни токове. В този участък от веригата на детектора високочестотният пулсиращ ток се разделя (на фиг. 15 - в точка а) на компоненти, които отиват по-нататък: високочестотен - през блокиращия кондензатор Сbl и аудиочестотния компонент през телефоните. След това компонентите се свързват (на фиг. 15 - в точка b) и след това отново вървят заедно.

Целта на блокиращия кондензатор може да се обясни по следния начин. Телефонът, поради инертността на мембраната, не може да реагира на всеки високочестотен токов импулс във веригата на детектора. Това означава, че за да работи телефонът, е необходимо по някакъв начин да се „изгладят“ високочестотните импулси, да се „запълнят“ текущите спадове между тях. Този проблем се решава с помощта на блокиращ кондензатор, както следва. Отделни високочестотни импулси зареждат кондензатора. В моментите между импулсите кондензаторът се разрежда през телефона, като по този начин се запълват "празнините" между импулсите. В резултат на това през телефона протича ток в една посока, но с промяна на големината със звукова честота, която се преобразува от него в звук. Още по-накратко ролята на блокиращия кондензатор може да се каже по следния начин: той филтрира звуковия честотен сигнал, изолиран от диода, т.е. "изчиства" го от радиочестотния компонент. Качеството на телефона се оценява основно по отношение на неговата чувствителност - способността да реагира на слаби колебания в електрическия ток. Колкото по-слаби са вибрациите, на които телефонът реагира, толкова по-висока е неговата чувствителност. Чувствителността на телефона зависи от броя на навивките в намотките му и от качеството на магнита. Два телефона с абсолютно еднакви магнити, но с бобини, съдържащи различен брой навивки, са различни по чувствителност. Най-добрата чувствителност ще бъде тази, в която се използват намотки с голям брой завои. Чувствителността на телефона зависи и от позицията на мембраната спрямо полюсите на магнита. Най-добрата чувствителност ще бъде в случай, че мембраната е много близо до полюсните накрайници, но, вибрирайки, не ги докосва. Телефоните обикновено се разделят на високоустойчиви - с голям брой навивки в намотките и нискосъпротивителни - с относително малък брой навивки. Само телефони с висок импеданс са подходящи за приемника на детектора. Бобините на всеки телефон тип TON-1 например са навити с емайлиран проводник с дебелина 0,06 mm и имат 4000 навивки. Постоянното им съпротивление е около 2200 ома. Този номер, който характеризира телефоните, е щампован върху калъфите им. Тъй като два телефона са свързани последователно, те общо съпротивление DC е 4400 ома. DC съпротивлението на телефони с ниско съпротивление, например тип TA - 56, може да бъде 50 - 60 ома. Телефони с нисък импеданс могат да се използват за някои приемници с транзистор. Как да проверите здравето и чувствителността на слушалките? Притиснете ги към ушите си. Намокрете щепселите в края на кабела със слюнка и след това ги докоснете един до друг - в телефоните трябва да се чуе леко щракване. Колкото по-силно е това щракване, толкова по-чувствителни са телефоните. Получават се щракания, защото мокрият контакт между металните тапи е много слаб източник на ток. Груба проверка на телефони може да се направи с батерия за фенерче. При свързване на телефони към батерията и изключване от нея трябва да се чуят остри щраквания. Ако няма щраквания, значи някъде в намотките или кабела има прекъсване или лош контакт.

Практическа работа

В тази практическа работа ще проектираме най-простия радиоприемник (детекторен приемник), без който според мен е немислимо по-нататъшното развитие на всяко радиоприемно оборудване. Попитайте всеки специалист в областта на радиоелектрониката (HF - VHF радиокомуникации) какво е детекторен радиоприемник и мисля, че той ще ви даде разбираем отговор без забавяне. С една дума, това е класика, основата - основите, с които са започнали нашите бащи и дядовци. И ние ще се опитаме да бъдем в крак с тях.

Основното предимство на тази версия на най-простия радиоприемник е, че е лесно да правите промени и допълнения към него, да коригирате грешки чрез превключване на свързващите проводници, тъй като всички негови детайли ще лежат пред вас в разширена форма. Експериментирането с него ще ви помогне да разберете основните принципи на работа на всеки излъчващ приемник и да придобиете някои практически умения в радиотехниката. За такъв приемник ще ви трябва: индуктор, прът от ферит клас 400NN или 600NN с диаметър 7 - 8 mm и дължина 120 - 140 mm (такива пръти се използват за магнитни антени на транзисторни приемници), полупроводников точков диод, който ще бъде детектор в приемника, няколко контейнера с постоянни кондензатори и слушалки (фиг. 1).

Направете сами индуктора (от предишните уроци знаете как да го направите). Останалите детайли са готови. Диодът може да бъде всеки от серията D9, D2. Кондензаторите също са от всякакъв вид - слюдени, керамични или хартиени с капацитет от няколко десетки до няколко хиляди пикофарада (съкратено: pF). Слушалките са с високо съпротивление, т.е. с намотки със съпротивление от 1500 - 2200 ома, например тип TON - 1 или TA - 4. Малко по-късно, когато започнете да експериментирате, ще ви трябват някои други части и материали. Бобината ще изисква намотаващ проводник марка PEV - 1 (тел с емайлирана изолация с висока якост в един слой), PEV - 2 (същият, но с изолация в два слоя) или PEL (тел с изолация, устойчива на емайлиран лак) с диаметър 0,15 - 0,2 mm. Проводниците за намотаване на тези марки и техният диаметър са обозначени, както следва: PEV - 1 0,15, PEV - 2 0,18, PEL 0,2. Подходящи са и проводници за намотаване на други марки, например PBD - с изолация от два (буква D) слоя памучна прежда (буква B) или PELSHO - с изолация, устойчива на емайлиран лак и един (буква O) слой естествена коприна (буква Ш). Важно е само изолацията на проводника да е непокътната, в противен случай може да възникне късо съединение между завоите на намотката, което не трябва да се допуска. Вътрешният диаметър на рамката на намотката, залепена от хартия за писане в 3 - 4 слоя, трябва да бъде такъв, че феритна пръчка да влезе в нея с малко триене. Преди да навиете бобината, поставете пръта в рамката. Не дърпайте жицата твърде силно, в противен случай рамката ще се свие и ще бъде трудно да издърпате пръчката от нея. Общо 300 оборота тел трябва да бъдат навити на рамката в един ред, като се правят завои под формата на бримки на всеки 50 оборота. Получавате еднослоен шестсекционен индуктор с два крайни проводника и пет крана. Да се екстремни завоипроводниците на готовата намотка не паднаха, закрепете ги към рамката с пръстени, изрязани от гумена или PVC тръба, или ги увийте с конци. Освен това навивките на жицата на намотката могат да бъдат закрепени с тънък слой лепило Moment. Внимателно отрежете краищата на рамката с остър нож. Случва се по време на навиването на намотката жицата да се счупи или едно парче тел да не е достатъчно за цялата намотка. В този случай краищата на свързващия проводник трябва да бъдат лишени от изолация, плътно усукани, запоени и задължително увити с тънка изолационна лента. Ако връзката е близо до крана, тогава е по-добре да не пестите няколко завъртания на проводника и да го направите в цикъл. Сега започнете да сглобявате първото си радио (фиг. 2).

Оголете краищата на проводниците и завоите, бобините от изолацията, само внимателно, за да не счупите проводника. Ще наречем един от крайните изводи началото на намотката и ще го обозначим с буквата (n). Свържете го към диод. Свържете втория край на намотката, нейния край (k), към един от контактните щифтове на кабела на слушалките. Останалият свободен изход на диода и извода на телефоните също са свързани помежду си. Към проводника, преминаващ от началото на бобината към диода, завийте здраво проводника на антената, след като го премахнете от изолацията. Този проводник на приемника ще се нарича антена. Завийте заземяващия проводник към проводника, свързващ края на бобината с телефоните. Това ще бъде заземеният проводник. По време на експериментите ще трябва да се превключва от един изход на бобината към друг (показан на фиг. 2 с прекъсната линия със стрелка), без да се променят заземяващите връзки с телефоните. Нека направим "разходка" през веригите на получения приемник. От началото на намотката (n) по проводника на антената стигаме до диода, а от него до слушалките. Чрез телефоните, след това по протежение на заземения проводник и през всички завъртания на бобината стигаме до началната точка (n). Оказа се затворено електрическа верига, състоящ се от намотка, диод и телефони. Викат я детектор . Ако някъде в тази верига има прекъсване, лош контакт между части или свързващи проводници, например хлабаво усукване, приемникът, разбира се, няма да работи. Най-краткият път от антената до земята е през бобината. По този път ще премине високочестотен ток, възбуден в антената от радиовълни. Този ток ще създаде високочестотно напрежение в краищата на намотката, което ще индуцира ток със същата честота в цялата верига на детектора. Верига, състояща се от антена, намотка и маса, се нарича антена или антенна верига. Моля, обърнете внимание: бобината на приемната верига е включена както във веригите на антената, така и в детекторната верига. След такава разходка през веригите на приемника можете да продължите към неговия тест. Сложете телефоните на главата си, притиснете ги по-близо до ушите си, слушайте. Възможно е да не чуете нищо веднага дори и с известна изправна антена и заземяване, предварително тестван диод и телефони. Това е така, защото изглежда, че приемникът не е настроен на носещата честота на излъчваща станция, която се чува добре във вашия район, или сте попаднали в прекъсване на предаването. Можете да настроите такъв приемник, като промените броя на завъртанията на намотката, включена във веригата на антената. В (фиг. 2) всичките 300 навивки на бобината са включени във веригата на антената. Ако заземеният проводник е изключен от края на бобината и е свързан например към кран 5, тогава във веригата ще бъдат включени не 300, а 250 оборота. Ако този проводник се превключи на кран 4, във веригата ще бъдат включени 200 навивки. При превключване на кран 3 във веригата на антената ще бъдат включени 150 оборота и т.н. В този случай долните секции няма да бъдат включени във веригата и няма да участват в работата на приемника. По този начин, чрез превключване на заземения проводник, можете да включите различен брой завъртания във веригата след 50 завъртания. Запомнете: колкото по-голяма е дължината на вълната на излъчващата станция, към която приемникът може да бъде настроен, толкова по-голям брой завъртания на намотката трябва да бъдат включени във веригата на антената. Вашият опитен приемник може да се настрои на излъчващи станции както в средните, така и в дългите вълни. Но, разбира се, не можете да получавате предавания от всяка станция. Приемникът на детектора няма да може да реагира на слаби сигнали от далечни станции - чувствителността е ниска. Сега започнете да настройвате приемника, като свържете заземения проводник първо към щифт 5, след това към щифт 4 и така нататък до щифт 1. В същото време се уверете, че крановете на бобината и свързващите проводници не се докосват и контактите в завъртанията не са счупени. В противен случай приемникът изобщо няма да работи или в телефоните ще се чуват пукания и шумолене, които пречат на приемането. Електрическите контакти ще бъдат по-надеждни, ако съединенията на проводниците и частите са запоени. След като настроите приемника на една станция, запомнете броя на завъртанията, включени във веригата, при които станцията се чува с най-висока сила на звука. След това опитайте да "намерите" друга станция по същия начин. Дано имаш някакъв успех. Опитайте се да подобрите работата на приемника. Без да променяте настройките на приемника, свържете кондензатор паралелно на телефоните (между контактните му изводи). Капацитетът на този кондензатор, наречен в този случай блокиращ, може да бъде от 1000 до 3000 pF. В същото време силата на звука на телефоните трябва леко да се увеличи. И ако излъчващите станции се намират на повече от 150 - 200 км от мястото, където живеете, включете блокиращия кондензатор в самото начало на експеримента. Методът за настройка на приемника само чрез прескачане на броя на завъртанията на намотката е много прост. Но не винаги ви позволява да настроите приемника точно на носещата честота на станцията. Фината настройка може да се постигне по допълнителен начин, например с помощта на пирон. Опитайте се да настроите приемника по познатия начин на вълната на радиостанцията и поставете дебел пирон или желязна пръчка с подходящ диаметър в рамката на намотката. Какво стана? Силата на приемане ще се увеличи леко или, обратно, ще намалее. Издърпайте гвоздея от намотката - обемът ще бъде същият. Сега бавно поставете гвоздея в намотката и също толкова бавно го извадете от намотката - обемът на приемника ще се промени леко, но плавно. Емпирично можете да намерите такова положение на метален предмет в намотката, при което силата на звука ще бъде най-добра. Този опит ни позволява да заключим, че метален прът, поставен в намотка, влияе върху настройката на веригата. С този метод за настройка на приемника, само, разбира се, с помощта на феромагнитна сърцевина, по-добра от пирон, ще се запознаете по-късно. Междувременно предлагам следния опит - настройте приемника на сигналите на излъчваща станция с помощта на променлив кондензатор. За удобство при провеждането на този и няколко следващи експеримента с приемник на детектора, върху шперплатова плоскост с размери приблизително 30 x 70 mm, монтирайте блок с щепселни гнезда, две скоби, блокиращ кондензатор, свързвайки ги под платката, както е показано на Фиг. 3.

Монтирайте блока с гнезда върху платката, както следва: пробийте в него два отвора с диаметър 6 - 8 мм с разстояние 20 мм между центровете и вкарайте "опашките" на щепселните гнезда в тях. Закрепете блока към дъската с винтове или винтове с гайки. Свържете началото на бобината и антената към терминала, към който е свързан диодът, и свържете края на бобината и земята към втория терминал, свързан към телефонния жак. Променливият кондензатор може да бъде с въздух или с твърд диелектрик. Но функцията на променлив кондензатор може да се изпълнява от две метални плочи с размер приблизително 150 x 150 mm, изрязани например от калай от големи кутии. Към плочите се запояват проводници с дължина 250 - 300 mm. С помощта на тези проводници свържете едната пластина към скобата на антената, а другата към клемата за заземяване. Поставете плочите на масата една до друга, но така че да не се допират, и настройте приемника на радиостанцията само чрез превключване на секциите на намотката със заземен проводник. Сега донесете заземителната плоча до плочата, свързана към антената. Ако обемът се увеличи, доближете чиниите една до друга и накрая поставете една чиния върху друга, като между тях поставите лист суха хартия (за да няма електрически контакт). Намерете такова взаимно разположение на плочите, което ще бъде фино настроено. Ако обаче, докато плочите се приближават една към друга, обемът на приемане ще намалее, превключете заземения проводник към изхода, който е най-близо до началото на бобината, и отново приближете плочите, за да постигнете най-висок обем. В този експеримент приемникът беше настроен на носещата честота на радиостанцията по два начина: грубо - чрез промяна на индуктивността на бобината чрез превключване на нейните секции, точно - чрез промяна на капацитета на пластинчатия кондензатор.Запомнете: индуктивността на бобината и капацитетът на кондензатора при настройка на приемника към радиостанцията са взаимосвързани. Една и съща радиостанция може да се слуша чрез включване на по-голям брой навивки в антенната верига на приемника, т.е. повече индуктивностнамотки, но с по-малък капацитет на кондензатора или, обратно, с по-ниска индуктивност на намотката, но по-голям капацитеткондензатор. Сега отново настройте приемника на всяка радиостанция, запомнете силата на приема на предаване и след това, без да променяте настройките, включете кондензатор с капацитет 47 - 62 pF между антената и антенната скоба (фиг. 4) .

Какво стана? Силата на приемане е намаляла леко. Това се случи, защото кондензаторът, включен в антенната верига, промени параметрите на цялата верига. Регулирайте веригата с променлив кондензатор към предишния обем на телефоните. Ако преди включването на допълнителен кондензатор във веригата, докато приемате една станция, се слуша друга радиостанция, близка по честота, сега тя ще се чува много по-слабо и вероятно няма да пречи изобщо. Приемникът започна по-ясно да разграничава сигналите на станцията, на която е настроен, или, както се казва, неговата селективност, т.е. селективност, се подобри. Вместо постоянен кондензатор, свържете променлив кондензатор между антената и приемника. С него можете не само да промените селективността на приемника, но евентуално да го настроите на различни станции. Следващият експеримент е настройка на приемника с феритен прът (фиг. 5).

Ориз. 5 Приемник, настроен с феритен прът.

Отстранете пластинчатия кондензатор и вместо това между антената и земните клеми, т.е. успоредно на намотката, включете слюден или керамичен кондензатор с капацитет 120 - 150 pF. Притиснете телефоните по-близо до ушите си, концентрирайте се и много бавно вкарайте феритната пръчка в рамката на намотката. Постепенно задълбочавайки пръта в намотката, трябва да чуете предаванията на всички онези радиостанции, които могат да бъдат получени във вашия район на детекторен приемник. Колкото по-дълга е радиовълната, толкова по-дълбоко пръчката трябва да бъде вкарана в намотката. Намерете емпирично такова положение на пръта в намотката, при което сигналите на станцията се чуват най-силно, и направете съответния знак върху пръта с молив. Използвайки го като деление на скалата, можете бързо да настроите приемника на честотата на тази станция. Продължавайки експеримента с помощта на феритен прът, свържете друг кондензатор паралелно с намотката с капацитет 390 - 470 pF. Как се отрази това на настройката на приемника? Силата на звука остава същата, но за да се настрои на същата станция, пръчката трябва да бъде вкарана в намотката по-малко. Отстранете напълно кондензатора, оставяйки само намотката включена. Какво стана? За да настроите приемника на същата станция, прътът трябва да бъде поставен по-дълбоко в намотката. Какви изводи могат да се направят чрез провеждане на експерименти с тази версия на приемника на детектора? Основни две. Първо, феритният прът влияе много по-силно върху индуктивността на бобината и следователно върху настройката на веригата, отколкото метален предмет. Второ, с помощта на феритен прът можете плавно и точно да настроите веригата на приемника към желаната радиостанция.Още един експеримент. Изключете антената и земята от приемника, включете диода между тях и паралелно - телефони без блокиращ кондензатор. Това е целият приемник. Върши работа? Може би тихо? Освен това е възможно предаванията на две или три излъчващи станции да се чуват едновременно. Не трябва да очаквате по-добро от такъв приемник. вероятно сте забелязали, че когато докосвате части или свързващи проводници с ръка, обемът на работата се променя леко. Това се дължи на разстройката на антенната верига, въведена в нея от електрическия капацитет на вашето тяло.

Принципна схема на приемника на детектора

За да свържете правилно частите на приемника, сте използвали чертежите. На тях видяхте бобина, телефони, диод - детектор и други части, устройства и връзки, както изглеждат в натура. Това е много удобно за начало, докато трябва да се справите с много прости радиотехнически структури, състоящи се от малък брой части. Но ако се опитате да изобразите устройството на модерен приемник по този начин, ще получите такава „мрежа“ от части и проводници, която би била неразбираема. За да се избегне това, всеки електрически уред или радиоустройство се изобразява схематично, т.е опростен чертеж - диаграми . Има три основни типа схеми: структурни, основни електрически и електрически схеми. Блокова диаграма е опростен чертеж, в който групи от части и устройства, които изпълняват определени функции на радиотехническо устройство, са условно изобразени с правоъгълници или други символи. Структурната схема дава само Главна идеяза работата на това устройство, за неговата структура и връзките между функционалните му групи. Можем да служим като пример за блокова схема (фиг. 2), според която ви разказах за принципа на работа на радиоразпръсквателна станция. Възможно ли е да се изобрази устройството на детекторен приемник по този начин? Разбира се можете да. Начертайте четири правоъгълника в един ред и ги свържете с линии със стрелки, вървящи отляво надясно. В най-левия правоъгълник въведете думата "Антена", в следващия правоъгълник - "Вергия на трептене", в третия правоъгълник - "Детектор", в четвъртия - "Телефони". Вземете блокова схема на приемника на детектора. Можете да го „четете“ по следния начин: модулираните радиочестотни трептения, възбудени в антената, влизат в осцилаторната верига на приемника и след това към детектора, детекторът извлича аудиочестотни трептения от получения сигнал, които телефоните преобразуват в звук. Преди това такива рисунки се наричаха скелетни диаграми или блокови диаграми . Тази терминология вече се счита за остаряла. фундаментален електрическа схемачесто наричан принцип или просто диаграма. На него са изобразени всички детайли на радиотехническо устройство и редът на тяхното свързване конвенционални знаци, символизиращи тези детайли, линии. "Четене" електрическа схема, като географска карта или чертеж на някакъв механизъм, не е трудно да се разберат веригите и принципът на работа на устройството. Но не дава представа за размерите на устройството и разположението на частите му върху платките. Схемата на свързване, за разлика от принципа, информира как частите на устройството са разположени в структурата и свързани помежду си. Когато сглобява приемник, усилвател или друго радиоустройство, радиолюбителят подрежда частите и проводниците приблизително както в препоръчаната електрическа схема. Но монтажът и всички връзки на частите се проверяват съгласно електрическата схема на устройството. Да може правилно да чертае и чете радио вериги - абсолютно необходимо условиеза всеки, който иска да стане радиолюбител. В (фиг. 6) виждате части и устройства, които вече са ви познати и някои други, с които ще трябва да се справите в бъдеще. И следващи в кръговете - техните символни графични изображения върху електрическите схеми.

Всеки индуктор без сърцевина, независимо от неговия дизайн и брой завъртания, е изобразен на електрическата схема като вълнообразна линия. Крановете на намотките са показани с тирета. Ако бобината има фиксирана феромагнитна сърцевина (феритен прът), която увеличава нейната индуктивност, това се обозначава с права линия по протежение на изображението на бобината. Ако веригата на приемника е настроена с такава сърцевина, както беше в експерименталния приемник, тя се обозначава на диаграмата със същата права линия, но пресечена със стрелка заедно с намотката. Настройващата феромагнитна сърцевина на намотката е обозначена с къса удебелена линия, пресичаща се с Т-образен символ. Всеки кондензатор с постоянен капацитет е изобразен с две къси успоредни линии, символизиращи две изолирани една от друга пластини. Ако кондензаторът е електролитен, неговата положителна пластина се обозначава с допълнителен знак "+". Кондензаторите с променлив капацитет са изобразени по същия начин като кондензаторите с постоянен капацитет, но пресечени наклонено със стрелка, символизираща променливостта на капацитета на това устройство. Гнездата за свързване на проводника на антената, слушалките или други устройства или части са обозначени с икони под формата на щепсел, а скобите са кръгове. Ново за вас е превключвателят. Вместо да усуквате и усуквате проводниците при настройване на приемника, както направихте по време на експерименти с приемник на детектора, проводниците и крановете на бобината могат да се превключват с обикновен плъзгач, плъзгач или друг дизайнерски превключвател. Проводниците, които свързват частите, са обозначени с прави линии. Ако линиите се събират и в точката на тяхното пресичане има точка, тогава проводниците са свързани. Липсата на точка в пресечната точка на проводниците показва, че те не са свързани. На схематичните диаграми до символичните обозначения на радиокомпонентите, устройствата, превключвателите и други устройства са написани съответните латински букви. Така, например, всички кондензатори, независимо от техните характеристики на дизайна и приложения, буквата C, резистори - буквата R, бобини - буквата L, полупроводникови диоди, транзистори и много други полупроводникови устройства - буквата VD, V, антени буквата W, гнезда и други свързващи устройства - буквата X, слушалки, глави за високоговорители, микрофони и други преобразуватели на електрически или звукови вибрации - буквата B, галванични клетки и батерии - буквата G, батерии от галванични клетки или батерии - буквите GB, лампи с нажежаема жичка - буквата H и др. Освен това на диаграмите частите са номерирани, т.е. до буквата, присвоена на частта, се изписва номер, например Cl, L1, L2, R1, VI и т.н. За да опростят схемите на веригата, понякога не показват антена, слушалки, ограничени само до обозначенията на гнезда или скоби за свързването им, но след това пишат съответните букви с цифри до тях: Wl, B1. Повече информация за условното буквено-цифрово обозначение на радиотехнически елементи и устройства на диаграми на радиооборудване можете да намерите в референтната литература или в Интернет. Сега, знаейки референтните обозначения на частите, можете да изобразите детекторните приемници, с които сте експериментирали със схематични диаграми. Принципната схема на първата версия на експерименталния приемник е показана на (фиг. 6, а). Настройвате го, като променяте броя на секциите на бобината, включени във веригата, като превключвате заземения проводник. Следователно превключвателят S1 се въвежда във веригата. Спомнете си нашата "разходка" през веригите на приемника и го направете отново, но според концепцията. От началото на намотката L1, обозначено с точка на диаграмата, ще стигнете до диода VI и през него - телефони B1, след това през телефоните по заземен проводник. Превключвател S1 и бобината завърта Ll - към началната точка. Това е детекторна верига. За високочестотни токове пътят от антената до земята е през секциите на бобината и превключвателя. Това е антенна верига. Приемникът се настройва на радиостанцията чрез рязка промяна в броя на завоите, включени във веригата. Паралелно на телефоните е свързан блокиращ кондензатор C1. На диаграмата пунктираните линии показват кондензатора Ca. В приемника нямаше такъв детайл. Но електрическият капацитет, който го символизира, присъстваше - той беше образуван от антена и заземяване и, така да се каже, свързан към персонализирана верига. Принципна схема на един от следващите варианти на експерименталния приемник е показана на (фиг. 6, b). Неговата входна верига за настройка се състои от намотка L1, която има един кран, променлив кондензатор C2, който въведе, антенно устройство и антенен кондензатор C1. Включването във веригата само на горната (според схемата) секция на бобината съответства на приемането на радиостанции в диапазона CB, включването на двете секции съответства на приемането на радиостанции в диапазона LW. По този начин в приемника преходът от един диапазон към друг се извършва от превключвател S1, а плавната настройка във всеки диапазон се извършва от променлив кондензатор C2. Последният вариант беше приемник, настроен с феритен прът. Можете да видите неговата принципна диаграма на (фиг. 6, c). Осцилаторната верига се формира от намотка L1 и кондензатор с постоянен капацитет C2. Бобината е без кранове, което означава, че приемникът е еднообхватен. За да приемате радиостанции от друг диапазон, трябва да включите намотка във веригата, предназначена да приема станции от този диапазон. Предвидени са жакове B1 за свързване на слушалки.

Малоразмерна 5-елементна антена тип "Вълнов канал".(Фиг. 10.23) е предназначен за монтаж в приемната (виж Фиг. 10.1). Антената може да приема телевизионни сигнали в групите канали, посочени в табл. 10.17. Дължината на носещата стрела за всички групи канали е 660 мм. Разстоянието D между центровете на тръбите на вибратора с активна верига е 52...56 mm, разстоянието S между краищата му е 26...30 mm. Диаметърът на тръбите за производство на вибратори е 6...10 mm. Елементите на антената са прикрепени към носещата стрела под формата на метална тръба с диаметър 20 ... 28 mm или към дървена греда със сечение 20 x 20 mm.

Таблица 10.17

Вибратор с активна верига е свързан към захранващото устройство с помощта на съвпадаща-балансираща верига (виж Фиг. 10.13). Дължината му се изчислява като средноаритметично за дадена група канали.

Усилването на малка 5-елементна антена е 6,5 dB. KZD широколентова антена както в хоризонтална, така и във вертикална равнина повече от 20 dB.

11-елементна широколентова антена тип "Вълнов канал"със скъсена носеща стрела е показано на фиг. 10.24, в табл. 10.18 са тя геометрични размериза групи канали.

Разстоянието между някои антенни елементи е еднакво, така че носещата стрела за всички групи канали е 2680 mm. Високият входен импеданс на антената се осигурява от близостта на първия директор до контурния вибратор. Следователно, антената е свързана към захранващото устройство с помощта на полувълнова съгласувателна-балансираща верига (виж Фиг. 10.13), чиято дължина е средно аритметичноза тази комбинация от канали (вижте Таблица 10.1).

Усилването на антената за всяка група канали е 10,5 dB. Ъгълът на отваряне на главния лоб на диаграмата на излъчване в хоризонталната равнина трябва да бъде най-малко 20 °, а във вертикалната - най-малко 12 °. На фиг. 10.25 показва дизайна на широколентова антена от типа "Вълнов канал" за работа в честотната лента на канали 6 ... 12. Усилването на такава антена е 9 dB. Ъглите на отваряне на диаграмата на излъчване са същите като тези на антената, показана на фиг. 10.24.

Широколентов вибратор на вентилатора.За разширяване на работната честотна лента е направен линеен полувълнов вибратор от тръба с голям диаметър. Недостатъкът на "дебелите" вибратори е значителното тегло, сложността на закрепването и монтажа. Това може да се избегне, ако вместо такава тръба се използват няколко тънки тръби, разположени в една и съща равнина, успоредни една на друга. Такива вибратори са направени от два конуса, обърнати един към друг. Те се наричат ​​биконични.

Най-простият тип биконичен вибратор е вибратор с вентилатор (фиг. 10.26), всяка половина от който се състои от няколко тръби, разположени в една и съща равнина и разминаващи се под някакъв ъгъл една спрямо друга. Вибраторът на вентилатора работи в честотната лента 48,5 ... 100 и 174 ... 230 MHz, т.е. във всичките 12 канала на обхвата на VHF измервателния уред. Алина на вибратора е приблизително l/2 при средна честота на канали 1...5 и 3*l/2 при средна честота на канали 6...12.

От фиг. 10.26b се вижда, че ъгълът между равнините, в които са разположени тръбите на вибратора, е 120° (наклон към телевизионния предавател) и това не е случайно. Диаграмата на насоченост на линеен вибратор в хоризонталната равнина с дължина на вибратора, равна на l/2, има формата на осмица. В канали 6 ... 12 с дължина на вибратора 3 * l / 2, моделът на насоченост е изкривен: главният лоб се раздвоява и се появява потапяне в посоката на телевизионния предавател. За да коригирате модела на излъчване, т.е. да премахнете пропадането, направете наклона на равнините, в които са разположени тръбите

вибратор. Това не само елиминира потапянето в предния лоб на "осемте", но също така намалява нивото на задния му лоб, в резултат на което вибраторът в канали 6...12 става по-насочен, отколкото в канали 1...5 .

Усилването на полето (напрежението) на широколентовия вибратор на вентилатора е 1 (0 dB) в канали 1...5 и 1,15 (1,3 dB) в канали 6...12. Дължината на балансиращия късо съединение е равна на l/4 при средна честота на канали 1...5 и 3*l/4 в канали 6...12. [разделяне]

Антена за пътуващи вълни(ABV) е насочена антена, по геометричната ос на която се разпространява вълната на приемания сигнал. Обикновено ABV (фиг. 10.27) се състои от събирателна линия (1) и вибратори (2). ЕМП, индуцирани от електромагнитното поле във вибраторите, се добавят към събирателната линия във фаза и влизат в захранващото устройство. За разлика от антените от типа "Вълнов канал", АБВ

всички вибратори са активни, широколентови и не се нуждаят от настройка.

Събирателната линия ABV се формира от две тръби с диаметър 22 ... 30 mm, разминаващи се под лек ъгъл. Това е двупроводна линия с променлив импеданс. Шест тръби (вибратори) с еднакъв диаметър, огънати под ъгъл 120°, са свързани към всяка тръба на събирателната линия под ъгъл 60° на същото разстояние една от друга. Такива вибратори осигуряват значително намаляване на задния лоб на диаграмата на антената, поради което в по-голямата част от работния обхват на антената SAR на антената е най-малко 14 dB. Тръбите на колекторната линия са закрепени заедно с плочи от изолационен материал, разположени отгоре и отдолу. Средната плоча се използва за фиксиране на антената върху мачтата в центъра на тежестта.

Фидерът е свързан към антената с помощта на късо съединение, което се състои от две метални тръби (5) с метален джъмпер в долната част. Хранилка с

с вълново съпротивление 750 m влиза в тръбата на моста, която се намира вдясно. Към края му е свързан трансформатор от кабел с характерен импеданс от 50 ома (дължината на трансформатора е 700 ... 750 mm). Другият край на кабела минава горен крайдясна тръба. Тук кабелната оплетка е запоена към дясната тръба на моста, а централния проводник към лявата. Алина мост (1100 mm) и трансформатор (700...750 mm) се избира така, че в диапазона от канали 1...5 да съответства на около 1/4 от средната дължина на вълната, а за канали 6...12 - 3/4 от средната дължина на вълната. Това осигурява приемливо съвпадение на антената с фидера. На

На практика понякога се справят без съгласувателно устройство (за приемане на къси разстояния). В тези случаи се използва балансираща верига от сегменти на коаксиален кабел (виж Фиг. 10.12). Точки A и B на моста могат да бъдат защитени с капак (4). Коефициентът на усилване на антената на бягащата вълна в канали 1 и 2 е 3,5 dB, в 3...5 - 4,6, в канали 6...12 - 8 dB.

Таблица 10.19

Зигзагообразна метров вълнова антена.Конструкцията на антената е сравнително проста и отклоненията в една или друга посока от номиналните размери, които са неизбежни при нейното производство, практически не влияят на параметрите. Като телевизионна зигзагообразна антена (фиг. 10.28;

раздел. 10.19) могат да бъдат направени да работят в канали 1...5 (50...100 MHz) или 6...12 (174...230 MHz).

Устройство за зигзагова антена.Две хоризонтални релси (2) с напречно сечение 40 x 40 mm са прикрепени към дървен блок (1) със сечение приблизително 60 x 60 mm под ъгъл 90 °. Две метални пластини са прикрепени към краищата на щангата

(3), до краищата на релсите - същите метални пластини

(4), но чрез диелектрични дистанционери (5). Захранващата платка (7) се състои от две метални пластини, монтирани върху изолационна подложка. Дебелината на материала на плочите и техните размери се избират произволно, но разстоянието между плочите трябва да бъде 10 ... 15 mm за канали 1 ... 5 и 7 ... 10 mm за канали 6 ... 12 . Антенна тъкан се изтегля върху подготвената конструкция от три успоредни проводника (6) с диаметър 2 ... 3 mm или от антенен кабел. В местата на огъване проводниците са запоени към плочите (3), (4), (7).

Подаващото устройство (8) от коаксиален кабел с вълнов импеданс 75 Ohm се полага по един от вътрешните проводници на антенната мрежа към захранващата платка. Оплетката на кабела е запоена към плочата (7). Централният проводник на кабела е запоен към срещуположната пластина (3). Допълнителни устройства за съгласуване и балансиране не са необходими при свързване на фидера към зигзагообразна антена. Долната плоча (3) може да бъде заземена, ако е необходимо, тъй като е точката на нулев потенциал.

Зигзагообразната антена има два еднакви листа на диаграмата на излъчване в хоризонталната равнина, чиито максимуми са ориентирани перпендикулярно на равнината на лентата на антената. По този начин тези антени получават сигнали отпред и отзад, като линеен или кръгъл полувълнов вибратор, което създава опасност

получават смущения от противоположната посока. Значително подобряване на работата / зигзагообразна антена може да се дължи на нейното усложнение с помощта на рефлектор (фиг. 10.29). Рефлекторът се формира от хоризонтални проводници, които се закрепват върху дървена или метална рамка. Антенният лист се отдалечава от равнината на рефлектора на определено разстояние E (Таблица 10.19).

Диаграмата на излъчване на тази антена има един основен лоб и практически няма заден лоб. Наличието на рефлектор увеличава усилването с 1,5...2 пъти. В канали 1 ... 5 усилването на зигзагообразната антена плавно се увеличава от 7,8 dB в първия канал до 14 dB в петия, а в канали 6 ... 12 - от 7,8 до 10 dB.