Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
4. Обратимся теперь к приему модулированных колебаний. Под действием модулированной волны передающей антенны в приемной антенне возникают такие же модулированные колебания, только более слабые. Однако даже после предварительного усиления они еще не годятся для непосредственного воспроизведения посланного сигнала. Дело в том, что модулированные колебания, если их разложить на синусоидальные составляющие, будут содержать только высокие частоты, с которыми мембрана телефона (благодаря своей инерционности) не может колебаться с заметными амплитудами. Если даже изготовить малоинерционную мембрану (что в принципе возможно), то все равно возбуждаемые ею звуковые колебания (с частотами 105 — 108 Гц) будут находиться вне пределов слышимости человеческого уха. Поэтому принятые модулированные колебания подвергаются в приемнике демодуляции, или детектированию, превращаясь в колебания низких частот, соответствующих частотам посланного сигнала.
Демодуляция состоит в том, что высокочастотные колебания выпрямляются (с помощью кристаллического детектора или электронной лампы), а затем сглаживаются цепью, обладающей подходящим временем релаксации (постоянной времени). На рис. 383 изображена одна из возможных схем детектирования. Выпрямление производится с помощью кристаллического детектора D, сглаживание — с помощью цепи из параллельно соединенных конденсатора С и сопротивления R. Допустим, например, что модулирующий сигнал радиопередатчика состоит из одинаковых равноотстоящих прямоугольных импульсов длительностью ti каждый, следующих друг за другом через равные промежутки времени t2 (рис. 384, а). На вход приемника подается модулированный сигнал (рис. 384, б).
664
КОЛЕБАНИЯ 11 ВОЛНЫ
І.ГЛ. X
Детектор D «срезает» верхнюю часть этого сигнала. Если бы ке было конденсатора С, то на сопротивлении R появилось бы переменное напряжение Vft, представляемое кривой па рис. 384, в. В течение времени ti оно состояло бы из большого числа равноотстоящих одинаковых микроимпульсов длительностью Ті2 каждый, где Т период высокочастотных колебаний. В последующий промежуток времени t2 оно было бы равно нулю. При наличии конденсатора С большая часть тока от первого микроимпульса пойдет на конденсатор, заряжая его до напряже-
ния, малого по сравнению с высотой микронмпульса. Такое же напряжение появится на сопротивлении R. В промежутках между микроимпульсами заряд конденсатора и напряжение на нем убывают экспоненциально по закону е~і/т, где т — RC — время релаксации (постоянная времени) RC-цепи. Если т велико по сравнению
-А-
х
я\
'ЫХ
X
а)
f
Рис. 383.
с промежутком времени At между последовательными мпкроим-пульсами, то за время At заряд и напряжение на конденсаторе при разряде изменятся мало. Второй микроимпульс сигнала немного повысит это напряжение. За ним последует второй разряд и т. д. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока повышение напряжения от микроимпульса при заряде конденсатора не сделается равным последующему понижению того же напряжения при разряде. С этого момента на сопротивлении R установится практически постоянное напряжение. Когда через систему пройдет последний микроимпульс, напряжение на выходе начнет экспоненциально убывать к нулю. Напряжение появится вновь, когда детектор пропустит второй импульс, и т. д. Если время установления напряжения мало по сравнению с и Ь, то напряжение на выходе будет иметь вид, представленный на рис. 384, г. При надлежаще выбранных параметрах системы форма выходного импульса практически не будет отличаться от формы низкочастотного сигнала, посланного передающей радиостанцией. Так же обстоит дело и
§ 1-16]
ПРИНЦИПЫ РАДИОСВЯЗИ
665
в случае передачи низкочастотных сигналов непрямоугольной формы.
Для выпрямления колебаний при детектировании по схеме рис. 383 кристаллический детектор можно заменить двухэлектродной электронной лампой — диодом. Однако вместо диода обычно применяют трехэлектродную лампу (триод), которая не только выпрямляет, но и усиливает колебания. Соответствующая схема с сеточной демодуляцией показана на рис. 385. Ясно, что для получения выпрямляющего действия необходимо, чтобы рабочая точка электронной лампы лежала в нелинейной части характеристики, например у ее нижнего загиба.
5. Теперь можно понять действие радиоприемника. Высокочастотные колебания, возбужденные в приемной антенне, попадают
сначала в усилитель высокой частоты. Входной колебательный контур этого усилителя должен быть настраиваемым, чтобы мокко было выделять волну определенной радиостанции. Настройка, однако, не должна быть слишком острой, чтобы практически одинаково усиливались колебания с несущей частотой и колебания с частотами боковых полое (см. пункт 2). Усиленные колебания
Рис. 385.
Рис. 386.
высокой частоты попадают в демодулятор п там преобразуются в колебания низких частот, содержащихся в передаваемом сигнале. Эти низкочастотные колебания опять усиливаются и попадают в громкоговоритель или другой индикатор. Приемник, работающий по такому принципу, называется «приемником прямого усиления». Блок-схема такого приемника приведена на рис. 386. Следует отметить, однако, что в радиовещании обычно применяются так называемые супергетеродинные приемники, работающие по несколько измененной схеме (см. пункт 7),
