Борьба с радиопомехами
Борьба с помехами ведется с тех пор, как появилось радио. По своей природе помехи сходны с радиосигналами - вот почему так трудно преградить им путь в радиоприемник и подавить их внутри приемника.
Несмотря па это, советские ученые ведут успешную борьбу с помехами. Большую ценность представляют посвященные этому вопросу научные работы А. Н. Щукина, Н. Н. Крылова, В. А. Котельникова, В. И. Бунимовича, В. И. Сифорова и других наших радиоспециалистов. Разработано много способов, улучшающих радиоприем и увеличивающих устойчивость радиосвязи.
Несколько лет назад радиоинженеры применили совершенно новое средство в борьбе с помехами: частотную модуляцию. Они решили изменить физическую природу радиосигналов, чтобы ослабить действие помех, и получили прекрасные результаты, доказавшие, что «бесшумное радио» уже осуществимо.
Модуляция, как известно, один из основных процессов в работе каждого радиопередатчика. Изменение силы передаваемых звуков вызывает соответствующее изменение амплитуды радиоволн; в результате меняется мощность колебаний, излучаемых радиостанцией.
Именно благодаря такому изменению мощности, повторяющему все изменения звука, радиоприемник и может воспроизвести то, что передается. Так совершается амплитудная модуляция, которая до сих пор применялась на всех радиостанциях.
При частотной модуляции звук модулирует не амплитуду, а длину волны. Высокочастотные колебания то ускоряются, то замедляются. Эти изменения происходят в такт изменениям звука.
Более громкий звук вызывает более сильные колебания частоты, и наоборот. Меняется частота, а вместе с нею и длина волны радиостанции, но сила или мощность излучаемых колебаний остается неизменной.
Рис. 1. При частотной модуляции изменяется не амплитуда, а частота колебаний: они то ускоряются, то замедляются в такт изменениям звука.
Такой способ модуляции прежде всего дает возможность создать для радиопередатчика более выгодные условия работы.
Если при амплитудной модуляции излучаемые колебания достигают полной мощности только в очень редкие моменты времени (при передаче самых громких звуков), то при частотной модуляции передатчик может излучать колебания с такой мощностью в течение всей передачи, так как мощность в данном случае изменяться не должна, как бы ни менялась громкость звука.
Это увеличивает силу радиосигналов. Но главные преимущества частотной модуляции выявляются при радиоприеме.
Теория приема частотно-модулированных колебаний отличается большой сложностью. Впервые она была разработана В. И. Сифоровым, В. Б. Пестряковым и другими советскими учеными.
Если мы попытаемся принимать частотно-модулированную передачу на обычный приемник, мы ничего не услышим, так как он приспособлен для приема радиосигналов, амплитуда которых меняется, а при частотной модуляции амплитуда колебаний постоянна.
Прием частотно-модулированных колебаний ведется на особый радиоприемник. Вместо обычного детектора в нем установлен частотный детектор и, кроме того, добавлено специальное электрическое устройство - ограничитель. На ограничитель возложена очень важная задача. Это своеобразный заградитель от помех.
Подвергая «атаке» радиосигнал, посланный радиостанцией, помехи искажают его, вызывая изменения амплитуды принимаемых колебаний. Ясно, что амплитудные изменения могут в данном случае только помешать радиоприему и от них нужно избавиться.
Эту задачу и выполняет ограничитель. Каждое высокочастотное колебание подвергается его контролю. Ограничитель выравнивает амплитуды и устраняет одно из глазных искажений радиосигнала, вызванное помехами.
Но помехи воздействуют не только на амплитуду сигнала, он и навязывают ему совершенно ненужные изменения частоты, которые ограничитель устранить не может. В результате радиошум проникает вместе с радиосигналом в самую главную часть радиоприемника - в частотный детектор.
Этот детектор отзывается на все изменения частоты сигнала. Ускорение или замедление принимаемых колебаний вызывает соответствующие изменения тока.
В результате на выходе детектора выделяются электрические колебания звуковой частоты, которые после усиления, как и в обычном радиоприемнике, попадают в громкоговоритель.
Казалось бы, туда должны проникнуть и все помехи, которые повлияли на частоту сигнала, и нам придется слушать передачу в сопровождении обычных шорохов и тресков.
В действительности этого нет. Частотная модуляция дает сильное оружие для подавления помех. Процесс модуляции на радиостанции приводит к тому, что даже еле заметное изменение громкости звука влечет большое изменение частоты излучаемых колебаний. Это как раз и дает им «силу» противостоять помехам.
Частотные изменения сигнала, вызванные помехой, оказывают гораздо более слабое действие на приемник, чем значительные колебания частоты, созданные звуком.
При таких условиях помеха не в силах состязаться с сигналом по громкости, и мы ее почти не услышим. Будут ослаблены даже внутренние шумы приемника, бороться с которыми, казалось бы, невозможно.
Применение частотной модуляции вместо амплитудной дает такой же результат, как если бы электрическое напряжение всех помех уменьшилось в 10—30 раз. А благодаря этому можно значительно повысить чувствительность приемника.
Когда вы ставите регулятор громкости обычного приемника на самый громкий прием, то из громкоговорителя можно услышать грохот, напоминающий отдаленную пальбу пушек.
Вы невольно тянетесь к регулятору и небольшим поворотом ручки снижаете усиление радиоприемника. Грохот помех смолкает, но за одно с ним замирают и звуки радиостанции. Таким образом, если вы хотите слушать передачу, приходится мириться с помехами.
При частотной модуляции дело меняется. Вы без опаски можете ставить регулятор на самую большую громкость - и тіреск радиопомех не помешает.
Можно ли с применением амплитудной модуляции добиться такого же ослабления помех, как и при частотной модуляции? Можно. Но для этого потребовалось бы увеличить мощности радиостанций в десятки и даже в сотни раз.
При частотной модуляции радиопередатчик должен излучать значительно большую полосу частот, чем обычно. И чем шире эта полоса частот, тем сильнее сказываются преимущества частотной модуляции и тем выше качество передачи.
Это обстоятельство не позволяет применить частотную модуляцию на длинных и средних волнах: слишком «узок» и «перегружен» этот диапазон. Ее можно применить только там, где такого ограничения нет, поэтому частотная модуляция тесно связана с диапазоном УКВ.
Именно здесь она может полностью раскрыть свои возможности. Так применение УКВ повышает качество нашего радиовещания, способствует тому, чтобы радиопередачи шли без помех и искажений и сохраняли всю прелесть натурального звучания.
Частотная модуляция широко применяется на ультракоротких волнах в военной радиосвязи Подавляя многочисленные помехи от систем зажигания автомашин, танков и самолетов, она тем самым увеличивает надежность радиоприема.
Ультракоротковолновые передатчики становятся в этом случае еще более компактными, так как от них требуется совершенно незначительная мощность.
XIX съезд Коммунистической партии в директивах по пятому пятилетнему плану поставил задачу развернуть работы по внедрению ультракоротковолнового радиовещания.
В этом коротком указании отражается глубокая забота нашей партии о советской радиотехнике. Наше радиовещание должно быть безукоризненным не только в идейно-политическом отношении, но и по качеству звучания передач.
Продолжение: Новый способ радиосвязи - из истории радио.
Источник: Ф. Честнов - "В мире радио", 1954г.