Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 3. Электромагнитные колебания и волны

§ 24. Развитие средств связи

Радиопередача и радиоприём

1. После того как Герцем были осуществлены излучение и приём электромагнитных волн, начали создавать устройства, которые позволили бы с помощью электромагнитных волн передавать информацию. Первое такого рода устройство было сконструировано А. С. Поповым в 1895 г. Поскольку передающее устройство в то время было достаточно хорошо разработано, Попов особое внимание обратил на устройство приёмника волн. К 1895 г. уже было известно, что при электрическом разряде мельчайшие металлические опилки сцепляются, при этом их сопротивление уменьшается. На этом основано действие прибора для регистрации электромагнитных волн — когерера.

Александр Степанович Попов (1859—1906) — русский физик и электротехник, изобретатель радио, почётный инженер-электрик и почётный член Русского технического общества. Сконструировал генератор электромагнитных колебаний; изобрёл приёмную антенну, грозоотметчик — прототип первой приёмной радиостанции; построил первый в мире радиоприёмник; обнаружил явление отражения электромагнитных волн от кораблей.

Когерер представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке находятся мелкие металлические опилки. Когда электромагнитная волна, созданная вибратором Герца, достигает когерера, соединённого с источником тока и чувствительным гальванометром, то сопротивление опилок резко падает и стрелка гальванометра отклоняется. Сопротивление опилок восстанавливается после их встряхивания.

Попов, включив в приёмник электромагнитных волн когерер 1 (рис. 87), сделал его встряхивание автоматическим. Он соединил когерер с источником тока 2 и телеграфным реле 3. При замыкании когерера реле срабатывало, замыкалась цепь электрического звонка 4, молоточек 5 звонка, притягиваясь к электромагниту 6, ударял когерер и встряхивал его. Чувствительность этого прибора сильно увеличилась после того, как Попов подключил к приёмнику антенну в виде провода.

Первые экспериментальные испытания прибора Попов провёл в Кронштадтской гавани, установив связь между кораблями «Россия» и «Африка», находившимися на расстоянии 640 м друг от друга. Целью последующей работы Попова было увеличение дальности радиосвязи.

Дальнейшие разработки в области радиопередачи и радиоприёма были направлены на создание устройств, позволяющих передавать голосовые сообщения. Проблема заключается в том, что звуковые волны, имеющие низкую частоту, не могут передаваться на большие расстояния, поскольку сильно поглощаются в атмосфере. Для передачи звукового сигнала используют электромагнитные волны (высокочастотный сигнал), амплитуду которых изменяют в соответствии со звуковой частотой. Этот процесс называют амплитудной модуляцией.

На рисунке 88 приведена блок-схема простейшего детекторного радиоприёмника. Передатчик (рис. 88, а) состоит из генератора колебаний высокой частоты, микрофона (источника колебаний низкой частоты), модулятора, осуществляющего модуляцию колебаний, усилителя и излучающей антенны. На рисунке 89 приведены графики зависимости от времени: силы тока в микрофоне (рис. 89, а), силы тока, даваемого генератором (рис. 89, б), силы тока в антенне (график модулированного сигнала) (рис. 89, в).

В приёмнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяют низкочастотные колебания. Такой процесс называют детектированием. Приёмник (рис. 88, б) состоит из антенны, принимающей модулированный сигнал, и колебательного контура, содержащего конденсатор переменной ёмкости, что позволяет настраивать контур в резонанс с излучённым сигналом.

Кроме того, приёмник включает усилитель высокой частоты, детектор — устройство, пропускающее модулированный сигнал в одном направлении, и параллельно соединённые громкоговоритель и конденсатор, разделяющие высокочастотный и низкочастотный сигналы. На рисунке 90, а приведён график зависимости от времени силы тока после детектирования, а на рисунке 90, б — график зависимости от времени силы тока в громкоговорителе.

Современные радиоприёмники имеют более сложное устройство, они включают полупроводниковые многокаскадные усилители высокой и низкой частот, способные принимать сигналы в широких частотных диапазонах.

Спутниковая связь

2. Спутниковая радиосвязь осуществляется между земными станциями через искусственные спутники Земли (ИСЗ), которые используются в качестве ретрансляторов. Преимущество такой связи перед наземной связью заключается в том, что ретранслятор, установленный на ИСЗ, находится на очень большой высоте относительно поверхности Земли — от сотен до десятков тысяч километров. Зона его «видимости» существенно увеличивается и составляет почти половину земного шара, поэтому отсутствует необходимость в создании серии ретрансляторов.

Продолжение >>>