Рис. 52. Упрощенная схема радиоприемника (а) и формы токов в его различных блоках (б).
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).
Рис. 53. Устройство телефонной трубки.
1 — электромагнит; 2 — корпус; 3 — мембрана; 4 — крышка, фиксирующая мембрану на корпусе.
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. 54). В такой головке используется довольно большой диффузор конической формы, сделанный из пропитанной специальным составом бумаги. На узком конце диффузора укреплена катушка цилиндрической формы, через которую пропускается ток НЧ. Эта катушка помещается в зазор между полюсами мощного постоянного кольцевого магнита.
Рис. 54. Электродинамический громкоговоритель.
1 — постоянный магнит; 2 — эластичные подвески; 3 — диффузор; 4 — подвижная катушка; 5 — головка громкоговорителя.
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 (рис. 55).
Рис. 55. Волны, излучаемые громкоговорителем.
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 большинство 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.
Беседа шестая
ОТ РАМОЧНОЙ АНТЕННЫ К ЭЛЕКТРОВАКУУМНОМУ ДИОДУ
Антенна позволяет улавливать электромагнитные волны. Любознайкин объясняет своему другу, как для этой цели используют рамочную антенну. Затем он рассматривает устройство и принцип работы лампы — электровакуумного диода, как она используется для выпрямления тока и для детектирования. Свой рассказ он заканчивает упоминанием о некогда использовавшемся кристаллическом детекторе.
Рамочные антенны
Любознайкин. — Теперь, дорогой Незнайкин, благодаря объяснениям моего дядюшки ты имеешь достаточно ясное представление о том, каким образом осуществляется радиотелефонная связь. И мы можем перейти к изучению основных устройств, которые используются для этой цели. Начну я с электронных ламп.
Незнайкин. — Повремени немного. Есть один вопрос, вызывающий у меня беспокойство. Как сказал твой дядюшка, волны наводят слабые токи в приемной антенне. Я предполагаю, что антенна представляет собой провод определенной длины. Однако мой портативный транзисторный приемник очень хорошо работает совсем без антенны. Для того чтобы услышать передачу, достаточно сориентировать его в том или ином направлении, которое изменяется в зависимости от того, какой передатчик я хочу принять. Как это происходит без антенны?
Л. — Ты ошибаешься, говоря об отсутствии антенны. В твоем приемнике имеется превосходная антенна. Но это не наружная, а рамочная антенна.
Н. — До сих пор я знал только рамки у картин… Что же это за рамка, которая принимает волны?
Л. — Это просто катушка, в которой переменные магнитные поля радиоволн наводят токи (рис. 56).
Рис. 56. Рамочная антенна для приема электромагнитных волн.
Раньше пользовались рамочными антеннами, расположенными вне ящика, содержащего электрические блоки приемника. Рамочную антенну делали из нескольких витков проволоки, намотанных на соединенные крестообразно две деревянные рамки. Таким образом получали катушку квадратной формы. Одна из двух рамок устанавливалась вертикально и служила осью вращения, позволяющей ориентировать катушку в любом направлении.
Электромагнитные волны, как говорит само их название, одновременно имеют электрические и магнитные силовые линии.
Н. — Я даже думаю, что они взаимно перпендикулярны. Электрические силовые линии направлены вдоль распространения волн (рис. 57). Они образуют своеобразные радиусы окружностей, которые образуют магнитные силовые линии. Можно сказать, что радиус окружности перпендикулярен участку окружности, которого он касается.
Рис. 57. Направление электрических и магнитных силовых линий. Передающая антенна находится в центре. Электрические силовые линии показаны стрелками, а магнитные силовые линии — пунктирными окружностями.
Радиопеленгация
Л. — Учитель геометрии поправил бы тебя, сказав, что радиус перпендикулярен касательной, проходящей через данную точку окружности. Но то, что ты сказал, верно. Теперь ты легко можешь понять, что для того чтобы магнитные силовые линии радиоволн навели токи в катушке рамочной антенны, необходимо, чтобы ее ось совпадала с направлением этих силовых линий. А так как они направлены перпендикулярно направлению на передатчик, нужно плоскость витков рамочной антенны сориентировать в этом направлении. Следовательно, для приема того или иного передатчика нужно сориентировать на него рамочную антенну. Это явление, позволяющее точно определить, откуда приходят волны, легло в основу радиопеленгации.
Ты знаешь, какую пользу приносит этот метод в морской и воздушной навигации? С помощью двух радиопеленгаторов, расположенных достаточно далеко друг от друга, точно определяют направление на излучающий радиоволны корабль или самолет (рис. 58). Затем, вычертив на карте соответствующие прямые, легко устанавливают место, где этот корабль или самолет находится. Движущийся объект находится в точке пересечения этих линий.
