Поделиться ссылкой
Список тегов
Популярное
Наши друзья
RadioStorage.net - электронные схемы, статьи и программы радиолюбителю, самоделки своими руками

Как осуществляется прием радиосигналов

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.

Как осуществляется прием радиосигналов

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.

Как осуществляется прием радиосигналов

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).

Как осуществляется прием радиосигналов

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.

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


 голосов: 0  просмотров: 541   → Статьи для начинающих  


Добавить комментарий
Ваше имя:

Ваш E-Mail:



Введите код с картинки