Последовательный колебательный контур представлен на рис. 10.41.
Рис. 10.41. Последовательный колебательный контур
Во время резонанса общее сопротивление цепи равно Rпот — сопротивлению потерь контура. Реактивное сопротивление катушки индуктивности равно по величине и противоположно по знаку реактивному сопротивлению конденсатора, в результате чего они взаимоисключаются. Напряжение на конденсаторе в Q раз (значение добротности) больше напряжения генератора G. Ток, протекающий по цепи, максимален и равен:
Параллельный колебательный контур представлен на рис. 10.42.
Рис. 10.42. Параллельный колебательный контур
При резонансе общее сопротивление контура определяется из выражения:
Это сопротивление называют резонансным сопротивлением параллельного колебательного контура. Оно представляет собой большую величину, так что ток во внешней цепи при резонансе мал и равен:
А ток внутри колебательного контура в Q раз больше тока во внешней цепи.
Резонансная частота последовательного и параллельного колебательных контуров вычисляется по формуле Томсона.
* * *
Вот мы и подошли вплотную к практической главе, рассказывающей о создании несложных радиоприемников. Но, прежде чем перейти к увлекательному занятию конструирования, расскажем о человеке, который очень много сделал для. современного радиовещания. На основании его идей создается современная аппаратура, осуществляется высококачественное УКВ-ЧМ-вещание.
Эдвин Говард Армстронг (1890–1954) — американский изобретатель и инженер-электрик. Он сделал такие известные технические открытия и изобретения, как обратная связь, регенеративный радиоприемник, супергетеродинный радиоприемник, ввел в обиход частотную модуляцию (ЧМ).
Рис. 10.43. Пропуск в компанию Western Electric, выданный Э. Армстронгу перед Первой мировой войной
Удивительно, но сам — изобретатель трехэлектродной лампы Ли де Форест не смог досконально разобраться в принципах ее работы, а вот 22-летний Армстронг в 1912 г. не только разобрался с аудионом, но снял сигнал с выхода лампы и подал обратно на ее вход, что позволило значительно улучшить параметры существовавших тогда радиоприемников. Этот способ, названный регенеративным, сегодня используется широко не только в области радиотехники, но еще и в других областях электроники. Правда, название он получил другое — положительная обратная связь.
В 1919 г. Армстронг изобрел супергетеродинный приемник (о нем мы поговорим в следующей главе). Талантливый теоретик и большой умелец, Армстронг собственноручно изготовил один из первых «супергетеродинов» и подарил его своей невесте. Этот приемник развлекал молодоженов во время их свадебного путешествия. Ученый в свадебной поездке не только отдыхал, но и всесторонне проверял работу своего изобретения.
В начале 1930-х гг. Армстронга увлекает идея радиовещания с помощью частотной модуляции. Он пытается теоретически доказать преимущества высококачественного. ЧМ вещания, но владельцы мощных коммерческих AM радиостанций не принимают его идеи, чувствуя источник конкуренции. И тогда Армстронгу ничего не остается делать, как экспериментально доказать преимущества ЧМ. Все работы по созданию экспериментальной аппаратуры ЧМ Армстронг финансирует из личных средств.
Первые испытания ЧМ были проведены 9 июня 1934 г. в Нью-Йорке. Вещание велось с мачты, установленной на знаменитом небоскребе «Empire State Building». Принималась передача на расстоянии нескольких десятков километров — была передана органная музыка двумя способами: AM и ЧМ. Оказалось, что звучание органа, переданное частотно-модулированным сигналом, намного чище, намного громче и гораздо свободнее от зашумленности атмосферными помехами. AM версия, по словам изобретателя, «была в сотни тысяч раз более зашумленной».
В течение лета этого же года Армстронг провел еще несколько экспериментов с ЧМ, в результате которых удалось передать практически полный диапазон частот, слышимых человеческим ухом, — от 50 до 15000 Гц. Слушатели могли различать не только слова диктора, но и интонации его голоса. Интересное техническое предложение, высказанное Армстронгом и нашедшее реализацию в сегодняшней аппаратуре в виде системы RDS, заключалось в возможности передачи на одной несущей звукового сообщения и цифровых данных.
Чтобы окончательно доказать преимущества ЧМ, в 1938 г. Э. Армстронг построил на свои средства в Нью-Джерси действующую радиостанцию и антенну. Эти уникальные памятники техники сохранились до нашего времени. Началось распространение ЧМ вещания. В 1939 г. в США насчитывалось около 40 станций, а в 1940-м — уже 500! В эти же годы было решено принять ЧМ в качестве стандарта для передачи звукового сопровождения телевидения.
В конце Второй мировой войны ученый разработал ЧМ радар, сигналы которого впервые отразились от поверхности Луны и вернулись на Землю. Он доказал, что волны УКВ диапазона могут проникать через ионосферу.
Видя распространение ЧМ-вещания и у себя в стране, и за рубежом, Армстронг высказал смелое предположение: «Верю, что скоро количество слушателей ЧМ будет превышать количество слушателей АМ». И он оказался прав!
На прилагаемом к книге лазерном диске вы можете познакомиться с внешним видом одного из первых приемников частотно-модулированных сигналов, разработанного Э. Армстронгом (1938), видом антенны экспериментальной радиостанции W2XMN, впервые передавшей в эфир частотно-модулированный (ЧМ) сигнал (построена Э. Армстронгом в Нью-Джерси, США в 1938 г.) и рядом других исторических материалов.
Литература
1. Материалы рассылки «Энциклопедия ламповой аппаратуры» http://subscribe.ru.
2. Газета «Алфавит» http://www.alplhabet.ru.
3. Сайт http://www.radio.uralregion.ru
4. Сайт компании «Viol» http://www.viol.uz.
5. Виртуальный музей А. С. Попова http://radiomuseum.ur.ru
6. Е. Н. Armstrong Web Site, http://users.erols.com/oldradio/ehal.htm
7. Ф. М. Дягилев. «Из истории физики и жизни ее творцов». — М.: «Просвещение». 1986.
8. В. Г. Борисов. «Кружок радиотехнического конструирования». — М.: «Просвещение». 1986.
9. В. Т. Поляков. «Техника радиоприема: простые приемники АМ сигналов». — М.: ДМК. 2001.
10. В. Т. Поляков. «Посвящение в радиоэлектронику». — М.: «Радио и связь». 1988.
11. Б. М. Богданович и др. «Краткий радиотехнический справочник». Минск: «Беларусь». 1976.
12. Н. В. Бобров. «Радиоприемные устройства». — М.: «Энергия». 1976.
Глава 11
КАКИЕ БЫВАЮТ РАДИОПРИЕМНИКИ
В этой главе мы ближе познакомимся с различными типами радиоприемников на основе практических конструкций. Некоторые из них уже стали достоянием истории, а другие живут полной жизнью и не собираются «сходить» с дистанции. Любой из описанных далее радиоприемников можно будет взять с собой на дачу, в поход, в турпоездку, не говоря уже об использовании дома.
Надеемся, что эта глава доставит вам массу приятных часов, проведенных с паяльником в руках.
Иногда детекторный приемник называют «прадедушкой современных средств связи». Этот вид радиоприемника считается родоначальником радиоприемной техники. Задача выделения сигнала из несущей в детекторном радиоприемнике решается чрезвычайно просто — с помощью всего лишь одного диода. Как мы помним, на заре радиотехники в качестве детекторов использовались кристаллические полупроводники, затем их сменили электронные лампы. Ныне мы смело можем детектировать модулированные колебания полупроводниковым диодом.
Детекторный приемник очень прост в сборке, не нуждается в кропотливой настройке и работает без источника питания — необходимую для работы электрическую энергию он извлекает непосредственно из принимаемой электромагнитной волны. К значительным недостаткам этого приемника относятся низкая чувствительность к принимаемому сигналу, низкая избирательность, возможность принимать только амплитудно-модулированные колебания и малый уровень громкости звука. Поскольку уровень энергии радиоволны очень мал, для громкоговорящего приема сигнал необходимо усиливать. Для повышения уровня принимаемого сигнала используются различные виды усиления, а это уже довольно сложные схемы, содержащие десятки, a то и сотни элементов. С введением усилительных устройств приемник перестает быть детекторным, и мы поговорим об усилении чуть позже.
