Прием электромагнитных волн

Содержание

Введение

1. Первые устройства для приема электромагнитных волн

2. Начальный этап развития беспроволочного телеграфа

3. Передача радиотелеграфных сигналов волнами различной длины

4. Гетеродинный метод приема

5. Использование электронной лампы как усилительного элемента

6. Приемники прямого усиления

Заключение

Список литературы

Введение

Подобно световым волнам, радиоволны могут практически без потерь распространяться на большие расстояния в земной атмосфере, и это делает их полезнейшими носителями закодированной информации.

После появления уравнений Максвелла стало ясно, что они предсказывают существование неизвестного науке природного явления — поперечных электромагнитных волн, представляющих собой распространяющиеся в пространстве со скоростью света колебания взаимосвязанных электрического и магнитного поля. Сам Джеймс Кларк Максвелл первым и указал научному сообществу на это следствие из выведенной им системы уравнений. В этом преломлении скорость распространения электромагнитных волн в вакууме оказалась столь важной и фундаментальной вселенской константой, что ее обозначили отдельной буквой с в отличие от всех прочих скоростей, которые принято обозначать буквой v.

В XX веке электромагнитные волны начали прочно входить в быт людей. Еще до войны в квартирах горожан появились радиолы, затем – телевизоры, в 60-е годы распространившиеся необычайно широко. В 90-х годах в наш быт стали проникать радиотелефоны, микроволновые печи, пульты дистанционного управления телевизорами, видеомагнитофонами и т.д. Все эти приборы излучают или принимают электромагнитные волны.

1. Первые устройства для приема электромагнитных волн

Первое технически реализуемое устройство для приема электромагнитных волн было создано Александром Степановичем Поповым в 1895 г. Годом позже появилось сообщение об аналогичном изобретении Гуильемо Маркони. Как выяснилось впоследствии, в 1897 г., когда было опубликовано изобретение, приемник Маркони содержал те же элементы, что и приемник Попова. Г.Маркони получил в Англии патент на свое устройство. Попов же свой приемник не патентовал. На этом основании время от времени поднимается вопрос, кого же считать изобретателем радио. Фактически первым был Попов, формально по английскому патенту – Маркони. Маркони пытался запатентовать свой приемник в Германии, Франции, США, России, но там ему отказали, ссылаясь на приоритет Попова. Ярые сторонники приоритета Попова говорили также, что Маркони все украл у Попова. Сам Попов такого мнения не придерживался. Бесспорно одно – каждое из устройств имело один и тот же прототип: индикатор электромагнитных волн О.Лоджа, который, в свою очередь, использовал схему Бранли.

Бранли исследовал электропроводность опилок при действии на них электрического разряда. К тому времени было известно, что для некоторых материалов проводимость опилок резко возрастает при электрическом разряде вблизи их В 1980 г. он продемонстрировал опыт, собрав показанную ниже схему.

Вначале, до электрического разряда, стрелка гальванометра находится в нулевом положении. Значит, трубка с опилками имеет большое сопротивление и ток через нее очень мал.

Затем шарики, подсоединенные к обкладкам лейденской банки (накопителя электрической энергии) сближались, пока не происходил разряд. В момент разряда стрелка гальванометра отклонялась и далее оставалась в таком положении, не реагируя ни на разряд, ни на его отсутствие. Значит, сопротивление опилок стало небольшим и остается таким, даже при отсутствии разряда.

Чтобы опилки опять стали непроводящими, требуется встряхнуть трубку. Англичанин сэр Оливер Лодж сделал это, дополнив схему часовым механизмом с молоточком, который постоянно постукивал по трубке с опилками. Таким образом, получилось устройство, способное восстанавливать свои свойства и быть готовым реагировать на последующий разряд. Но Лодж не сумел увидеть возможность использования этого устройства для приема электромагнитных колебаний и, в конечном счете, для связи. Потом он с горечью писал, что “ не увидел какой бы то ни было практической возможности телеграфирования через пространство”.

Это увидели другие. Первыми были Попов и Маркони. Запоздай они, и первыми были бы другие. За ними по пятам шли англичанин Г.Джексон, немцы А.Слаби и Ф.Браун, американцы Ли де Форест и Г.Шумейкер Кстати, трубку Бранли Лодж назвал когерером, что переводится как “сцеплятель”. Когерер в течение десятка лет был главным элементом приемников.

Когерер, разработанный Поповым, представлял собой стеклянную трубку, внутри которой к стенкам были приклеены две полоски тонкой листовой платины.

Трубка заполнялась порошком примерно наполовину и затыкалась с обоих сторон пробками.

В когерере Маркони использовались два маленьких цилиндрика с диаметром, равным внутреннему диаметру трубки. Пространство между цилиндриками заполнялось (не на всю высоту) опилками. Воздух из трубки откачивался, что гарантировало совершенную сухость внутри нее, предотвращало окисление и , как следствие, повышало надежность работы.

Видим, что когерер Маркони конструктивно представлял собой более совершенное устройство, чем когерер Попова.

Обратимся теперь к схеме приемника А.С.Попова.

Приемник содержит две цепи постоянного тока. Первая образована источником питания (контакты P и Q), когерером (контакты А и В) и обмоткой электромагнитного реле. Ток в этой цепи небольшой из-за сопротивления когерера и недостаточен для срабатывания звонка. Но маломощное электромагнитное реле от такого тока срабатывает, якорь реле притягивается и замыкает контакт С. Через этот контакт замыкается вторая цепь, в которую входит батарея (PQ) и обмотка электромагнита звонка. Ток в этой цепи достаточен для притягивания якоря с молоточком. Таким образом, Попов в своем приемнике использовал слабый электрический ток для управления сильноточной цепью, то есть осуществил усиление слабого тока.

Электромагнитное поле в когерере создается цепью MN. К контакту M подсоединялся кусок провода, который потом стали называть антенной, а к контакту N – заземление. (Электрической связи между ними внутри когерера нет). Подсоединение антенны увеличивает электромагнитное поле внутри когерера. Когда электромагнитная волна отсутствует, сопротивление когерера большое, и ток в первой цепи мал. Контакт С разомкнут, цепь электрического звонка обесточена.

Когда появляется электромагнитное излучение, сопротивление когерера становится малым, через цепь реле протекает ток, якорь реле притягивается и через контакт С замыкает цепь электрического звонка. Электромагнит звонка притягивает якорь, и молоточек ударяет по звонку. При притягивании якоря электрический контакт между якорем и пружинкой D нарушается, цепь звонка обесточивается и при обратном движении якоря молоточек ударяет по когереру. Сопротивление когерера увеличивается, ток в первой цепи уменьшается, якорь электромагнитного реле отпускается, размыкается контакт С. Схема возвращается в исходное состояние.

 Скачать реферат