Как осуществляется прием радиосигналов. Как осуществляется прием радиосигналов Контуры радиопередатчика и радиоприемника настроены

Трудно преувеличить роль резонанса в радиотехнике. Все радиопередатчики и радиоприемники - связные, вещательные, телевизионные, радиолокационные и др. - обязательно содер­жат колебательные контуры. Это необходимо, чтобы передат­чик излучал сигнал в пределах узкого частотного спектра, не «засоряя» эфир, а приемник мог выделить из множества сиг­налов только сигнал нужного корреспондента. Для этого в радиоаппаратуре используются самые разные резонансные системы - от одиночных контуров до фильтров сосредоточен­ий селекции, содержащих сложные системы соединений индуктивностей, емкостей и резисторов.

Наряду с использованием колебательных контуров широко используются кварцевые резонаторы, электромеханические Фильтры (ЭМФ), фильтры на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), активные фильтры на операционных усилителях и др. Они обладают большими достоинствами: высокой стабиль­ностью характеристик, чрезвычайно высокой добротностью и возможностью применения передовой технологии изготовления.

В аппаратуре дециметровых волн колебательные контуры должны иметь ультравысокую собственную частоту f 0 . Согласно фор­муле их индуктивность и емкость должны быть очень малыми. Колебательные контуры с сосредоточенными параметра­ми становятся непригодными, так как индуктивность даже одного витка и емкость конденсатора с практически выполнимыми об­кладками очень малых размеров оказываются слишком болъшими. На дециметровых волнах в качестве резонансных колебатель­ных систем используются отрезки длинных линий, короткозамкнутые на конце.

Реактивная составляющая входного сопротивления отрезка короткозамкнутой линии длиной λ/4 рав­на нулю, а активная составляющая входного сопротивления имеет большую величину. В этом отношении данный отрезок эквивален­тен параллельному колебательному контуру, настроенному в ре­зонанс на частоту генератора, и может быть использован в каче­стве такого контура.

Колебательные контуры в виде отрезков линии просты по кон­струкции, имеют небольшие размеры и легко настраиваются. В качестве колебательных контуров применяются отрезки откры­тых (неэкранированных) и коаксиальных линий. Отрезки откры­тых линий используются в коротковолновой части метрового диа­пазона и длинноволновой части дециметрового диапазона. Кон­струкция контура, выполненного в виде отрезка двухпроводной открытой линии, изображена на рисунке 2.11.

Контур настраивается изменением длины отрезка линии путем перемещения короткозамыкающего мостика 1 при помощи винта 2 из диэлектрика. Мос­тик устанавливается на расстоянии, примерно равном λ/4 от на­чала линии, где λ - длина волны, на которую необходимо на­строить контур.

К недостаткам колебательных контуров, выполненных в виде отрезков открытых линий, относятся значительные потери энергии на излучение, увеличивающиеся с уменьшением длины волны, а также большие потери энергии в проводах линии за счет поверх­ностного эффекта. В этом отношении лучшими качествами обла­дают контуры, выполненные в виде короткозамкнутых отрезков коаксиальных линий (рисунок 1.15б).

Рисунок 2.11 Колебательные контуры в виде отрезка двухпроводной линии (а , и отрезка коаксиальной линии (б)

Контур состоит из двух концен­трических трубок 1 и 2, разделенных воздухом. Короткое замыка­ние на конце осуществляется металлическим поршнем 3. Настраи­вают контур перемещением данного поршня вдоль линии. Потери энергии в трубках малы, так как их поверхность, особенно внешней, довольно большая. Потери энергии на излучение здесь отсут­ствуют ввиду того, что электромагнитное поле сосредоточено меж­ду трубками и, следовательно, полностью экранировано от окру­жающего пространства. Благодаря этим факторам добротность таких контуров на дециметровых волнах довольно большая. Од­нако на сантиметровых волнах добротность рассматриваемых кон­туров резко снижается вследствие возрастания потерь энергии за счет поверхностного эффекта, особенно во внутреннем проводе, имеющем сравнительно небольшой диаметр.

B сантиметровом диапазоне волн в качестве колебательных контуров используются так называемые объемные резонаторы. Объемный резонатор представляет собой колебательную систему в виде металлической поверхности, ограничивающей некоторый объем пространства. На рисунке 2.12а изображен резонатор тороидальной формы. В таком резонаторе электрическое поле сосредотачи­вается в основном между дисками 1 и 2 в средней части резонато­ра, а магнитное поле - в полости, ограниченной тороидальной по­верхностью 3. Ток протекает в виде тока проводимости по внутрен­ней поверхности тороида и замыкается в виде тока смещения меж­ду дисками. Поскольку он протекает по большой внутренней по­верхности резонатора, потери энергии в ней оказываются неболь­шими. Потери на излучение вообще отсутствуют, так как электро­магнитные колебания совершаются во внутренней полости резона­тора, экранированной его стенками от внешнего пространства.

Как звуки преобразуют в электрические сигналы? Как эти сигналы вводят в электромагнитные волны? Как эти волны принимают, выделяют, усиливают? Как из них извлекают звуковые сигналы и как эти сигналы вновь преобразуют в звуки? Все это объясняет профессор Радиоль.

Слушая вашу последнюю беседу, я убедился, что вы подошли непосредственно к радиотехнике. Не вдаваясь в детали, я попытаюсь изложить вам основные принципы этой области знаний.

Звуковые волны

С помощью электромагнитных волн устанавливают связь между передатчиком и приемниками. И ты, Незнайкин, хотел бы знать, каким образом эти волны передают звуки и изображение?

Рис. 47. Форма тока высокой частоты, не модулированного (а) и модулированного звуковым сигналом (б).

Рис. 48. Активное сопротивление угольного порошка в микрофоне изменяется под воздействием звуковых волн.

Рис. 49. Динамический микрофон, в котором катушка колеблется в поле постоянного магнита.

Ток высокой частоты, изображенный на рис. 47, а, имеет постоянную амплитуду и частоту; он не несет никакой информации, а только порождает высокочастотные волны. Конечно, передавая такие волны с перерывами, т. е. короткими отрезками времени, соответствующими точкам, и несколько более продолжительными отрезками времени, соответствующими тире, можно передавать сигналы азбуки Морзе; это типичная телеграфия без проводов.

Я же хочу объяснить тебе принцип радиотелефонии, позволяющей передавать звуки. Не знаю, имеешь ли ты представление об элементарных понятиях акустики.

Что такое звук? Это последовательность волн, распространяющихся в воздухе со скоростью около . Они могут излучаться нашими голосовыми связками (это и происходит сейчас, когда я говорю), вибрирующими струнами музыкальных инструментов, а говоря в общей форме - всеми возбуждениями, приводящими поочередно к сжатию и разрежению воздуха. Частота колебаний звуков, которые мы слышим, находится в пределах от Гц. Они охватывают всю гамму звуков - от самых низких, имеющих небольшие частоты, до самых высоких. Впрочем, по мере увеличения возраста человек хуже воспринимает самые высокие звуки; верхняя граница слышимых частот снижается до 15000 или даже до 12 000 Гц. Такое изменение объясняется тем, что у пожилых людей барабанные перепонки становятся менее эластичнми, а именно эти перепонки приходят в колебание под воздействием звуков. Их колебания, действуя на слуховые нервы, создают в нашем мозгу ощущение звуков. Попутно можешь отметить некоторую аналогию между излучением и приемом радиоволн и излучением и восприятием звуков.

А теперь рассмотрим, как звуки могут передаваться с помощью электромагнитных волн. Для этой цели прежде всего необходимо преобразовать звуки в электрические сигналы, а затем наложить их на токи высокой частоты, порождающие радиоволны (рис. 47, б).

При приеме токи обычно бывают очень слабыми, следовательно, их нужно усилить. Затем из них нужно извлечь звуковые сигналы. После этого эти сигналы необходимо усилить и преобразовать в звуковые волны.

Как выполнить все эти операции? У меня нет времени описывать их все, но я тем не менее покажу тебе их общий характер.

Различные микрофоны

Для начала рассмотрим, как можно преобразовать звуки в электрические сигналы. Ты догадываешься, что для этой цели пользуются микрофонами. Все преобразователи независимо от принципа работы имеют эластичную мембрану, вибрирующую под воздействием звуковых волн. Как ты видишь, микрофон в принципе можно уподобить электрическому уху. Для преобразования вибраций мембраны в переменный электрический ток или напряжение нужно заставить мембрану своими движениями воздействовать на активное сопротивление, индуктивность или емкость. Микрофон, используемый в домашних телефонах, относится к первому случаю. Пространство между металлической мембраной и металлической коробочкой заполнено угольным порошком. Под воздействием переменного давления мембраны сопротивление этого порошка изменяется: при каждом сжатии оно уменьшается, а затем, когда мембрана перестает сжиматьсяг вновь увеличивается (рис. 48). Теперь достаточно приложить напряжение между мембраной и коробочкой и мы получим ток, сила которого изменяется в такт звуковым волнам и пропорционально их амплитуде.

Можно также сделать микрофон, прикрепив к мембране маленькую катушку, помещенную в магнитное поле постоянного кольцевого магнита. Имеющий такую конструкцию динамический микрофон отличается высокой верностью воспроизведения (рис. 49). Легко понять, что перемещение катушки в результате пересечения силовых линий магнитного поля создает в катушке токи, точносоответствующие звуковым колебаниям.

И, наконец, воздействием звуковых волн можно изменять емкость электростатического микрофона.

Такой микрофон состоит из очень тонкой мембраны, помещенной совсем близко к плоскому и параллельному ей электроду (проводнику). Под воздействием звуковых волн мембрана изменяет емкость конденсаторов, который она образует вместе с плоским электродом; емкость составляет несколько десятков пикофарад. К обкладкам этого конденсатора прилагается напряжение. Ты легко понимаешь, что таким образом изменения емкости определяют зарядные и разрядные токи конденсатора, характер изменения которых точно соответствует звуковым колебаниям.

Устройство передатчика

Микрофон любого типа позволяет нам получить токи низкой частоты (НЧ) или, иначе, звуковой частоты, которые используются для модуляции тока высокой частоты, создающего радиоволны.

Рис. 50. При амплитудной модуляции изменяется амплитуда тока в соответствии с изменением модулирующего сигнала (а), а при частотной модуляции - частота высокочастотных колебаний (б).

Модуляция заключается в изменении в соответствии с формой тока НЧ одной из двух основных характеристик тока высокой частоты (ВЧ): его амплитуды или частоты. На этом основаны два разных вида радиовещания: передачи с амплитудной модуляцией и передачи с частотной модуляцией. В первом случае частота тока, порождающего волны, остается постоянной; изменяется лишь амплитуда ее различных периодов (рис. 50).

При частотной модуляции амплитуда тока высокой частоты - остается постоянной. Изменения претерпевает сама частота, которая отклоняется в ту или иную сторону от своего среднего значения.

Модулированный ток усиливается и только после усиления подается в передающую антенну, вокруг которой создает переносящие звук радиоволны (рис. 51).

Устройство приемника

Последуем за радиоволнами и посмотрим, что происходит с ними в приемниках. В приемных антеннах наши волны порождают токи, имеющие такую же форму, что и токи в передающих антеннах, но бесконечно уступающие им по величине. В самом деле, представьте себе, что мощность, которая в больших радиовещательных передатчиках может достигать нескольких сотен киловатт, затем рассеивается во всех направлениях на сотни и даже тысячи километров.

Ты, несомненно, понимаешь, что твоя антенна примет лишь ничтожную долю энергии; исключение может иметь место в том случае, когда владелец радиоприемника живет в непосредственной близости от передатчика, но к тебе это, как мне известно, не относится.

Прежде всего необходимо усилить принятый слабый ток. Но усиливать надо не любой ток: ведь в одной и той же антенне наводятся токи от волн многочисленных передатчиков. Для отбора волны передатчика, который ты желаешь послушать, необходимо воспользоваться избирательностью входного колебательного контура, настроив его на частоту нужного передатчика.

Обычно для обеспечения хорошей избирательности в высокочастотной (ВЧ) части приемника используют несколько настроенных контуров. После того, как ток достаточно усилен, нужно выделить из него ток НЧ, который был использован для модуляции.

Рис. 51. Структурная схема радиотелефонного передатчика.

Рис. 52. Упрощенная схема радиоприемника (а) я формы токов в его различных блоках (б).

Для этой цепи применяют демодулирующую схему, роль демодулятора в которой выполняет детектор (рис. 52). После выделения тока НЧ или, как принято говорить, детектирования его нужно усилить и затем преобразовать в звук.

Телефоны и громкоговорители

Эта последняя операция выполняется с помощью головного телефона, если ты хочешь слушать один, не нарушая покоя окружающих, или с помощью громкоговорителя, если ты любезно хочешь доставить удовольствие всем присутствующим.

Наиболее распространена электромагнитная модель телефона (рис. 53). Он «состоит из тонкой стальной мембраны, расположенной перед электромагнитом. Когда через обмотку электромагнита протекает ток НЧ, магнит заставляет мембрану вибрировать, создавая при этом звуковые волны.

Громкоговорители, выпускавшиеся раньше, были основаны на том же принципе, что и описанный мною телефон. Перед мембраной устанавливался бумажный диффузор конической формы, который излучал звуковые волны. В наши дни в основном используют электродинамические головки громкоговорителей, основанные на том же принципе, что и динамические микрофоны

Рис. 53. Устройство телефонной трубки: 1 - электромагнит; 2 - корпус; 3 - мембрана; 4 - крышка, фиксирующая мембрану на корпусе.

Рис. 54. Электродинамический громкоговоритель: 1 - постоянный магнит; 2 - эластичные подвески; 3 - диффузор; 4 - подвижная катушка; 5 - громкоговорителя.

Рис. 55. Волны, излучаемые громкоговорителем.

Вы легко поймете, что здесь происходит явление, обратное тому, которое имеет место в динамическом микрофоне: при каждом полупериоде тока подвижная катушка смещается вперед или назад в зависимости от взаимодействия собственного переменного магнитного поля и поля постоянного магнита. Катушка увлекает за собой диффузор, который приводит в колебание прилегающие к нему слои воздуха, образующие достаточно мощные звуковые волны . Однако то обстоятельство, что диффузор посылает эти волны как вперед, так и назад, приводит к ослаблению звуков низкой частоты.

Дело в том, что соответствующие этим звукам волны имеют достаточно большую длину. Когда идущие сзади волны встречаются с волнами, исходящими от передней поверхности диффузора, они противодействуют друг другу и взаимно ослабляются.

Для устранения этого явления нужно каким-либо образом разделить распространяющиеся в разные стороны волны. Для этой цели можно использовать деревянный экран. Однако для достижения желаемой эффективности потребовалось бы сделать экран диаметром в несколько метров, который занял бы слишком много места, если только не использовать в качестве экрана стену, прорезав в ней отверстие по размерам диффузора. Более простое и практическое решение заключается в использовании ящика достаточных размеров, который поглощает волны, излучаемые задней поверхностью диффузора.

В настоящее время именно таким образом выполняется большинства громкоговорителей. Роль ящика в радиовещательных приемниках выполняет футляр самого приемника. У портативных приемников футляр слишком мал чтобы обеспечить высокое качество звука. Вот почему в системах высококачественного воспроизведения звука, т. е. в установках высокой верности воспроизведения, головки размещают отдельно от всех прочих устройств в акустических колонках достаточного объема.

Я полагаю, что сегодня достаточно полно дал тебе общее представление об устройстве радиопередатчиков и радиоприемников. Но я совершенно не касался способов усиления, модуляции или детектирования и принципов создания высокочастотных колебаний. Для понимания этого необходимо предварительно изучить принципы работы электронных ламп, транзисторов и других компонентов.

Я думаю, что в своей следующей беседе вы с Любознайкиным займетесь этими вопросами.

1 вариант

1. В каких направлениях совершаются колебания в поперечной волне

1) во всех направлениях;

2) только по направлению распространения волны;

3) только перпендикулярно направлению распространения волны;

4) по направлению распространения волны и перпендикулярно этому направлению.

2. Радиоприёмник настроен на длину волны 100 м. Собственная частота входного колебательного контура равна

1) 3 Гц 2) 300 кГц 3) 3 кГц 4) 3 МГц.

3. Рассмотрите два случая движения электрона в вакууме : А) электрон движется равномерно и прямолинейно; Б) электрон движется равноускоренно и прямолинейно. В каких случаях происходит излучение электромагнитных волн?

1) А 2) Б 3) А и Б 4) ни А, ни Б.

4. Период колебаний равен 1 мс. Частота этих колебаний равна

1) 10 Гц 2) 1 кГц 3) 10 кГц 4) 1 МГц.

5. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора для его нормальной работы?

А) переменный Б) постоянный

1) только А 2) только Б 3) А и Б 4) ни А, ни Б.

6. Повышающий трансформатор на электростанциях используют для

2) увеличения силы тока в линиях электропередач;

3) увеличения частоты передаваемого напряжения;

4) уменьшение частоты передаваемого напряжения;

5) уменьшение доли потерянной энергии на линии электропередач.

7. Как изменится период колебаний в электрическом контуре, если ёмкость конденсатора увеличится в 2 раза, а индуктивность катушки уменьшится в 4 раза?

8. Контуры радиопередатчика и радиоприёмника настроены в резонанс. Параметры этих контуров С1 = 500 пФ, L1 = 4 мГн и С2 = 2,5·10-11 Ф. Определите индуктивность L2.

2 вариант

1. Модуль наибольшего значения величины, изменяющейся по гармоническому закону, называется

1) периодом 2) амплитудой 3) частотой 4) фазой.

2. Период свободных колебаний в контуре с ростом электроёмкости 1) увеличивается; 2) уменьшается; 3) не изменяется; 4) всегда равен 0.

3. Какие параметры высокочастотного генератора электромагнитных колебаний определяют их период?

1)только электроёмкость конденсатора С;

2) только индуктивность катушки L.

3) только напряжение батареи U.

4) параметры L и C колебательного контура генератора.

4. Какое из перечисленных устройств не является необходимым в радиопередатчике?

1) антенна 2) колебательный контур 3) детектор 4) генератор незатухающих колебаний.

5. Среди радиоволн длинного, короткого и ультракороткого диапазона наибольшую скорость распространения в вакууме имеют волны 1) длинного диапазона; 2) короткого диапазона; 3) ультракороткого диапазона; 4) скорости распространения волн всех диапазонов одинаковы.

6. При распространении в вакууме электромагнитной волны 1) происходит только перенос энергии; 2) происходит только перенос импульса; 3) происходит перенос и энергии, и импульса; 4) не происходит переноса ни энергии, ни импульса.

7. Как изменится частота колебаний в электрическом контуре, если ёмкость конденсатора увеличится в 2 раза, а индуктивность катушки уменьшится в 8 раз?

8. Передающий контур имеет параметры С1 = 10 –5 Ф, L1 = 4·10 –3 Гн. Какой ёмкости надо подобрать конденсатор, чтобы настроить приёмный контур в резонанс, если индуктивность L2 = 1,6 мГн?

Говорит Москва! —сказал диктор у микрофона. И целое множество звуковых колебаний пронеслось по воздуху, достигло мембраны микрофона, заставило ее колебаться. Колебания мембраны превратились в колебания электрического тока. Последние, пройдя через усилители, с большой скоростью промчались по проводам к генератору радиостанции, который возбуждает колебания высокой частоты. Ток низкой частоты здесь воздействует с помощью модулятора на высокочастотные токи, т. е. как. бы отпечатывает на них свою форму Затем усиленный радиолампами ток высокой частоты попадает в антенну. Вокруг антенны радиостанции образуется переменное электромагнитное поле, излучающееся и распространяющееся в окружающем пространстве со скоростью света.

Проследим теперь дальнейший путь радиопередачи до громкоговорителя радиоприемника.

У входа в радиоприемник

Для приема радиопередач необходима приемная антенна. Она не отличается от передающей антенны, но назначение ее — другое. Она должна уловить энергию, которую несут радиоволны.

Когда переменное электромагнитное поле встречает на своем пути металлический провод антенны, оно воздействует на свободные электроны, заключенные в проводнике. Электроны приходят в колебательное движение и послушно повторяют все изменения электромагнитного поля. В результате в приемной антенне возникает переменный ток.

Этот ток очень мал. Но его изменения совершаются в такт с колебаниями приходящих радиоволн и, значит, в точности совпадают с изменениями тока, который протекает в антенне, излучающей радиоволны.

Приемная антенна соединяется с радиоприемником, к которому и подводятся электрические колебания, со_зданные в антенне. Теперь очередь за ним. Какие сложные задачи предстоит выполнить приемнику? Электрические явления, происходящие в схеме этого маленького радиоаппарата, пожалуй, сложнее тех, какие происходят в радиопередатчиках, занимающих иногда целые здания.

Как сортируются радиоволны. Включив радиоприемник, мы начинаем его настраивать, вращая одну из ручек.

Что же происходит при настройке приемника и почему она необходима? В настоящее время имеется очень много передающих радиостанций. Они находятся в разных городах и ведут различные передачи. Одна из них передает доклад, другая — последние известия, третья — концерт и т. д.

Каждая станция излучает радиоволны, которые доходят до приемных антенн и возбуждают в них электрические колебания. Антенна в одно и то же время принимает все передачи. Если бы слушали их одновременно, то услышали бы такую смесь звуков, из которой ничего нельзя было бы понять. Чтобы этого не было, все радиостанции работают на разных волнах. Это значит, что каждая из них излучает электромагнитные колебания лишь определенной, только для нее установленной частоты.

Рис. 1. Контур пропускает колебания с частотой, на которую он настроен.

Следовательно, в приемной антенне любая радиостанция возбуждает колебания своей частоты, отличной от частот других станций. И вот, чтобы можно было слушать каждую передачу в отдельности, приемник отбирает из всех колебаний, возбуждаемых в антенне, только колебания одной радиостанции (рис. 1). Такая сортировка радиоволн происходит в колебательном контуре радиоприемника, куда попадают электрические колебания, принятые антенной. Здесь используются свойства электрического резонанса колебательного контура.

Явление резонанса нам приходится наблюдать очень часто. Струну любого музыкального инструмента можно заставить звучать, не прикасаясь к ней, стоит только вблизи нее издать такой же звук, какой она сама может издавать. Например, положим на стол две одинаково настроенные гитары и заставим струну одной из них сильно звучать. Если прекратить тотчас же (прижав рукой) колебания этой струны, можно легко заметить, что одинаково настроенная струна другой гитары будет слабо звучать, хотя к ней и не прикасались.

Резонанс широко используется в музыке. Но в строительном деле стараются, наоборот, избежать резонанса. Строителям приходится вести с ним борьбу, так как механический резонанс может привести к разрушениям.

Лет 50 назад в Петербурге неожиданно рухнул висячий Египетский мост, когда по нему «в ногу» проходила войсковая часть. Возник резонанс, мост недопустимо сильно раскачался ритмическими толчками ног, и произошел обвал.

Резонанс — это отклик

Раскачиваемое устройство как бы «откликается» на толчки той же частоты, с какой оно способно колебаться само, если нарушить его покой. При совпадении ритма толчков с частотой собственных колебаний устройства размах колебаний такого устройства резко возрастает. Если же частота толчков не совпадает с, собствен ной частотой, колебания получаются слабыми.

Поэтому, для того чтобы при одновременной работе нескольких станций Вы могли принять по желанию только одну из них, Вам нужно настроить Вашу антенну в резонанс с -колебаниями, которые происходят в антенне нужной вам радиостанции.

Для этого как будто нужно изменить длину антенны, но это неудобно, да и почти невозможно. Вместо этого в антенну включают проволочную катушку. Оказывается, что в зависимости от того, какое число витков катушки включено в антенну, меняется частота, на которую она настроена. Увеличение числа витков катушки как бы удлиняет антенну: чем больше число витков, тем меньше становится собственная частота электрических колебаний в антенне.

Для того чтобы было удобно включать то или иное число витков, делают отводы. Передвигая ползунок переключателя, Вы включаете в антенну большее или меньшее число витков катушки и, таким образом, настраиваете ее в резонанс с колебаниями той или иной станции.

Это будет все же очень грубая настройка, так как она изменяется не плавно, а скачками. Поэтому переключателем обычно настраиваются на определенный участок (диапазон) волн, а затем подстраиваются точно на нужную станцию с помощью конденсатора переменной емкости, который вместе с катушкой и антенной образует колебательный контур приемника. Изменяя емкость конденсатора, мы также изменяем собственную частоту электрических колебаний антенны и заставляем ее отзываться на приходящие радиоволны той станции, передачу которой хотим слушать.

В «двери» радиоприемника «стучатся» радиоволны многих радиостанций. Но благодаря резонансу «вход открывается» сигналам только той радиостанции, на которую настроен приемник в данный момент.

Чтобы перейти на прием другой станции, необходимо изменить частоту собственных колебаний контура приемника путем изменения индуктивности или емкости.

Этот принцип настройки используется во всех современных радиоприемниках. Процесс настройки любого радиоприемника, который внешне сводится к вращению рукоятки ц наблюдению за перемещением стрелки на шкале, есть не что иное, как настройка колебательного контура в резонанс с частотой электромагнитных волн, создаваемых радиостанцией, которую мы хотим услышать.

Амплитуды принимаемых сигналов обычно очень малы и их нередко приходится усиливать. Для этого в приемнике имеется специальный усилитель, т. е. радиолампа, которая увеличивает амплитуду принимаемых колебаний, не меняя их частоты. Такой усилительный каскад радиоприемника называется усилителем высокой частоты.

Рис. 2. Устройство телефона.

От детектора к громкоговорителю. Теперь приемнику нужно преобразовать модулированные колебания высокой частоты в колебания низкой частоты.

Поскольку несущие высокочастотные колебания выполнили свою роль и донесли колебания звуковой частоты до приемника, они нам более не нужны. Ведь высокочастотный модулированный ток не может непосредственно привести в действие обычный электромагнитный телефон.

Нам нужны теперь лишь низкочастотные колебания.

Преобразование модулированных колебаний высокой частоты — процесс, обратный модуляции. Он называется демодуляцией или детектированием по имени простейшего прибора, применяемого для этой цели, — детектора.

Детектор слово латинское и значит — раскрывающий, обнаруживающий. Это — прибор, обнаруживающий, выделяющий колебания низкой частоты. Детекторы бывают кристаллические, применяемые, в основном в детекторных приемниках, и ламповые. В ламповых приемниках всегда есть лампа, служащая детектором.

Чтобы была ясна роль детектора, мы прежде рассмотрим принцип действия электромагнитного телефона.

Телефон представляет собой в сущности электромагнит, сердечник которого намагничен (так называемый поляризованный электромагнит). Вместо якоря электромагнита в телефоне употребляется тонкая стальная пластинка (мембрана), которая притягивается к электромагниту (рис. 2).

Если по обмотке электромагнита проходит ток, то он создает магнитное поле, которое либо усиливает притяжение постоянного магнита, либо ослабляет его (в зависимости от того, направлено ли поле электромагнита в ту же сторону, что и поле постоянного магнита, или в противоположную сторону).

Рис. 3. Как преобразуются колебания от микрофона до телефона или громкоговорителя при радиопередаче в радиоприемнике. 1 — ток в цепи микрофона —медленные колебания, управляющие амплитудой колебаний высокой частоты; 2 — колебания высокой частоты до модуляции; 3 — модулированные колебания; 4—проде-тектированные модулированные колебания; 5 — ток в цепи телефона.

В соответствии с этим мембрана либо больше, либо меньше притягивается к сердечнику электромагнита, т. е. совершает механические колебания, подобные тем электрическим колебаниям, которые происходят в обмотке телефона.

Таким образом, телефон превращает электрические колебания в звуки. А для того чтобы телефон воспроизводил передаваемые звуки, нужно, чтобы токи в цепи телефона как раз соответствовали тем низкочастотным колебаниям, которыми был промодулирован передатчик.

Детектор

Следовательно, модулированные высокочастотные колебания должны быть преобразованы в те более медленные колебания, которые соответствуют модуляции. Эту задачу выполняет детектор.

Упрощенно действие детектора можно объяснить так. Детектор — это выпрямитель, т. е. прибор, который пропускает ток только в одном направлении. Поэтому модулированные высокочастотные колебания детектор преобразует в токи, текущие в одном направлении.

Мембрана телефона вследствие своей инерции не успевает следовать за отдельными высокочастотными импульсами (толчками) тока и отзывается на среднюю величину силы, создаваемой этими импульсами. Если импульсы сильнее, то мембрана притягивается сильнее; когда импульсы слабее, и мембрана притягивается слабее.

Но импульсы после детектора тем больше, чем больше амплитуда модулированных колебаний, подводимых к детектору. Поэтому мембрана совершает колебания, повторяющие те изменения амплитуды, которые происходят при модулированном колебании (рис. 3).

А это значит, что мембрана. телефона воспроизводит те колебания, которые действовал на микрофон передающей станции. Если полученные колебания низкой частоты дополнительно усиливаются после детектора, то вместо телефонных трубок применяется громкоговоритель.

Этим завершается сложный процесс радиопередачи. Как видно из сравнения кривых 1 и 5, ток в цепи телефона изменяется подобно току в цепи микрофона.

Любопытно отметить следующее. Если Вы находитесь, например, в 1 000 км от радиостанции, то каждый произнесенный в студии звук пройдет весь путь от микрофона до Вашего уха в 5 раз быстрее, чем он успеет достигнуть по воздуху стены той же студии, находящейся в 5 м от диктора. Так велика скорость всех радиотехнических процессов.

Сегодня мы рассмотрим, как и при помощи чего можно настроить радиопередатчик на нужную частоту. Поймать волну на приемник дело достаточно сложное, обычно после сборки радиожука новичек (а иногда даже опытный радиомастер) не может настроить жук в течении долгого времени. Но от правильной настройки зависит все - дальность приема, качество звука, режим потребления тока радиопередатчика и многое другое. Предварительную настройку передатчика производят на деревянном столе, с которого удалены все металлические предметы. При этом все сердечники вывинчивают из ВЧ катушек и подключают вместо микрофона НЧ генератор. Подают питание немного ниже рабочего, чтоб уменьшить спектр гармоник. Для настройки радиопередатчиков очень полезен простейший волномер, состоящий из колебательного контура, параметры которого зависят от рабочего диапазона. К нему подключается детекторный ВЧ диод, нагруженный на конденсатор 1-10 нанофарад и микроамперметр на 50-100 мкA. Подойдет стрелочный индикатор уровня записи от кассетника. От трети витков контура делают отводок и к нему через конденсатор в несколько pF подсоединяют отрезок провода, служащий антенной. Волномер настраивают в резонанс по генератору ВЧ или "на глазок", по имеющемуся передатчику. Более крутой вариант имеет операционный усилитель после детектора, повышающий его чувствительность, и градуированную шкалу. Если вы планируете много возиться с жучками, лучше потрудиться и смастерить именно такой волномер. Для разовых целей подойдет и простейший.

Убеждаются в работоспособности генератора ВЧ с помощью волномера, поднося его антену к контуру генератора. Если радиопередатчик работает в вещательном диапазоне, пытаются настроиться на волну с помощью приемника. Добиваются устойчивой генерации при сниженном напряжении питания и надежного запуска генератора. Плавно увеличивая напряжение питания, проверяют уход частоты от напряжения. При этом, если приемник позволяет, надо отключить в нем автоподстройку частоты. Слишком большой уход частоты связан с малой емкостью конденсатора обратной связи, включенным в цепи КЭ транзистора, так, что, собственная емкость транзистора, "плывущая" от изменения тока коллектора, сильно влияет на частоту настройки контура. Соответственно, исправляют увеличением емкости обратной связи и увеличением сопротивления в цепи эммитера.

Важно не переборщить, чтобы не возникало самовозбуждения генератора. Его признаками является "многочастотный" прием в нескольких точках диапазона, посторонние шипы и свисты по диапазону. Помогает избежать - использование других деталей, укорочение их выводов до минимальной длины, другое расположение элементов монтажа. Когда достигнута устойчивая генерация, к генератору подносят контур волномера и настраивают его на рабочую частоту. Затем подают полное напряжение питания, и, если есть, настраивают остальные усилительные каскады, пользуясь волномером как индикатором и постепенно удаляя его от передатчика. Мощные выходные каскады нельзя включать без нагрузки, поэтому на время настройки вместо антенны подключают резистор сопротивлением 50...75 Ом. Окончательно настройку проводят, поместив волномер на расстоянии не менее 3-х м от передатчика, подключив антенну радиопередатчика. В итоге настраивают звуковую часть, добиваясь необходимой чувствительности и отсутствия искажений звука в приёмнике. Удачи в настройке вашего жучка - АКА