Прием электромагнитных волн

3. Передача радиотелеграфных сигналов волнами различной длины

Но увеличение чувствительности выявило существенный недостаток приемников того времени. Если приемник находился в зоне действия нескольких передатчиков, то прослушивались сигналы всех передатчиков, и разобрать что-либо было невозможно. Необходимо было найти средства, обеспечивающие прием сигнала только от одного выбранного

передатчика и защиту приемника от воздействия на него других работаюших поблизости передающих станций, а также разного рода атмосферных помех. Другими словами, требовалось обеспечить избирательность приема. Повышение избирательности (селективности) приемного устройства, становилось все более важным с расширением сети передающих станций и увеличением их мощности.

Выход был найден в передаче радиотелеграфных сигналов волнами различной длины (каждая станция работала на своей длине волны) и использованием для их выделения в приемном устройстве явления резонанса. В мае 1897 г. Лодж (тот самый, который создал прототип приемника и не догадался предложить его для беспроволочной телеграфии) предложил систему так называемой “синтонической телеграфии без проводов”, в которой настройка и передающей и приемной станций в резонанс достигалась подбором индуктивностей и емкостей в антенных контурах. Почти одновременно с Лоджем успешно решили эту задачу Слаби и Маркони.

Ниже показаны принципиальные схемы передающего и приемного устройств, предложенных Маркони. В них используются резонансные контура и индуктивная связь с антенной.

В верхней части рисунка изображена схема приемника. В приемнике появилась входная цепь, связывающая антенну с когерером. Она содержит два индуктивно связанных колебательных контура. В антенную цепь включен колебательный контур, содержащий индуктивность g1 и конденсатор С1. Колебательный контур в цепи когерера образован индуктивностями g2 и g3 и конденсатором С3. Настройка контуров осуществляется изменением индуктивностей g1, g2 и g3. Конденсатор С2 большой емкости является разделительным.

В передатчике (нижняя схема на рисунке) тоже используется индуктивная связь искрового генератора и антенной цепи. Постоянное напряжение от батареи через телеграфный ключ подается на катушку Румкорфа. С вторичной обмотки катушки снимаются высоковольтные импульсы, вызывающие разряд и генерацию коротких высокочастотных импульсов. Генерация импульсов происходит в течение всего времени, пока телеграфный ключ замкнут. Настройка на нужную частоту осуществляется изменением индуктивности g.

После первых удачных опытов резонансные контуры становятся неотъемлемой частью всех, как приемных, так и передающих устройств. Были предложены и испытаны на практике самые разнообразные варианты выполнения входных цепей, в том числе и трехконтурных, предложенных в 1907 г. независимо друг от друга Дж.Стоуном и К. Франклином.

4. Гетеродинный метод приема

Уже в первом десятилетии ХХ века стала ясной необходимость перехода радиотехники на работу незатухающими колебаниями. Это повышало среднюю мощность, а следовательно, и дальность действия, уменьшало уровень помех, связанных с импульсным характером излучения и, наконец, позволяло перейти от телеграфной к телефонной связи. Сначала появились дуговые и электромашинные передатчики непрерывных волн, а затем и ламповые, которые постепенно вытеснили всех остальных.

Но переход к непрерывному излучению поставил свои проблемы. В искровой телеграфии символы азбуки Морзе – точка или тире – воспринимались телеграфистом на слух, так как после детектирования высокочастотные затухающие импульсы преобразовывались, как мы видели, в низкочастотное напряжение, частота которого равна частоте излучаемых импульсов.

При незатухающих колебаниях структура сигналов, состоящих из точек и тире, была уже другой. Это была последовательность кусков незатухающих колебаний, длительность которых была равна длительности символов азбуки Морзе. Каждый из этих кусков после детектирования превращался в импульс постоянного тока, который притягивал мембрану телефона и поддерживал ее в таком состоянии во все время прохождения точки или тире. Поэтому в телефоне слышался совершенно неразборчивый треск.

Чтобы иметь возможность принимать передаваемое сообщение, как и раньше, на слух, нашли совершенно очевидное решение – прерывать постоянное напряжение, получавшееся после детектирования, со звуковой частотой. Так появился “тиккер”. Это было решение проблемы “в лоб”. Нашлось и другое, более красивое, решение, использующее биения высокочастотных колебаний. Этот метод приема называется гетеродинным.

Мысль о возможности приема по методу биений впервые высказал в девяностых годах XIX столетия Н.Тесла. Сущность этого метода заключалась в том, что принятое колебание смешивалось с колебанием, генерируемым в самом приемном устройстве. Частоты этих колебаний немного отличались друг от друга. В результате смешивания появлялось колебание разностной частоты, которое и воспринималась телефоном. Практическое применение этого метода ограничивалось стабильностью частоты генерируемого в приемнике колебания. Малейшее отклонение от установленной вспомогательной частоты уводило частоту биений за пределы слышимого диапазона частот, что делало колебания недоступными нашему слуху.

Как одно из ранних технических воплощений этой идеи приведем схему, предложенную в 1906 г. Фессенденом. Вспомогательные колебания генерируются электромашинным генератором 1. Они поступают на телефонные трубки вместе с принятыми колебаниями. В результате смешивания этих колебаний возникают биения звуковой частоты, которые воздействуют на мембраны 2 телефонных трубок.

5. Использование электронной лампы как усилительного элемента

Дальнейшее совершенствование приемной техники связано с появлением усилительного элемента – электронной лампы.

Американский инженер де Форест в 1907 г. изобрел трехэлектродную лампу, в дальнейшем названную триодом (это название дал известный английский радиоинженер Иклз). Сам де Форест назвал свою лампу “аудионом”. Начало он взял от латинского глагола “слышать”, а окончание – от греческого глагола “идти”. Таким образом, весь термин в целом должен был по замыслу автора обозначать прибор, способный сделать слышимым движущееся электричество. К уже известным до него электродам: катоду и аноду (диод Флеминга) де Форест добавил еще один электрод, который он назвал сеткой. В том же году де Форест предложил схему приемника с “аудионом”.

 Скачать реферат