Физика | А. С. Поповтың радионы ойлап табуы

а) Радиобайланыс принциптері.

Радиобайланыстың дамуындағы ең бір маңызды кезең 1913 жылы өшпейтін электромагниттік тербелістердің генераторын жасау болды.
Электромагниттік толқындардың қысқа және ұзақтау импульстеріненқұралатын телеграф сигналдарын ғана жеткізумен қатар, электромагниттік толқындардың көмегімен сөзді, музыканы жеткізу мүмкіндігі туды, яғни сенімді және жоғары сапалы радиотелефон байланысы іске асырылады.
Радиотелефон байланысы. Радиотелефон байланысында дыбыс толқынындағы ауа қысымының тербелісі микрофонның көмегімен дәл сондай электр тербелістеріне айналдырады. Бір қарағанда, егер осы тербелістерді күшейтіп, антеннаға жеткізсе, электромагниттік толқындар арқылы сөз бен музыканы алысқа жеткізуге болатын сияқты. Бірақ шынында ондай тәсілмен жеткізу іске аспайды. Мәселе былай: дыбыс жиілігіндегі тербелістер едәуір баяу тербелістер болады, ал жиілігі төмен (дыбыстікіндей) электромагниттік толқындар мүлде дерлік шығарылып таратылмайды.


2-сурет
Модуляция. Радиотелефон байланысын жүзеге асыру үшін, антенна күшті шығарып тарататын, жиілігі жоғары тербелістерді пайдалану қажет. Жиілігі жоғары өшпейтін гармоникалық тербелістерді генератор, мысалы транзисторлы генератор өндіріп береді.

3-сурет
Дыбыс жеткізу үшін осы тербелістерді өзгертеді, яғни басқаша айтқанда, модуляциялайды. Оны жиілігі төмен (дыбыстікіндей) электр тербелістерінің көмегімен жасайды. Мысалы, жиілігі жоғары тербеліс амплитудалық модуляция деп атайды. 2-суретте үш график көрсетілген: а) жиілігі жоғары тербелістердің графигі, осы әкелуші жиілігі деп атайды; ә) дыбыс жиілігіндей тербелістердің, яғни модуляциялайтын тербелістердің графигі, в) амплитудасы бойынша модуляцияланған тербелістердің графигі. Модуляциясыз ең әрі кеткенде, станция жұмыс істей ме, жоқ па соны ғана бақылай аламыз, одан басқа еш нәрсені істей алмаймыз. Модуляциясыз телеграфпен де, телефонмен де, телевизиямен де ешбір хабар беруге болмайды.
Модуляция – баяу процесс. Бұл жоғары жиілікті тербелмелі. Бұл жоғарғы жиілікті тербелмелі жүйедегі өзгерістер процесі, онда ол өздерінің амплитудасы елерліктей өзгертуден бұрын, өте көп жоғары жиілікті тербелістер жасап үлгереді.

б) Модуляция мен детектирлеу қалай жүзеге асырылады.

Жиілігі жоғары тербелістерді амплитудалық модуляциялық өшпейтін тербелістер генераторына арнайы әсер ету арқылы жүзеге асырылады. Атап айтқанда, тербелмелі контурға көздің беретін кернеуін өзгерте отырып, модуляцияны жүзеге асыруға болады (22-парагрофты қара). Генератор контурындағы кернеу неғұрлым көп болса, контурға бір период ішінде энергия көзінен келетін энергия соғұрлым көп болады.
4-сурет
Бұл контурдағы тербелістердің амплитудасын үлкейтуге себебші болады. Кенеу кеміген кезде контурға берілетін энергия да кемиді. Сондықтан контурдағы тербелістер амплитудасы да кемиді.
Егер контурдағы кернеуді генератор өндіретін тербелістердің жиілігінен көп кіші жиілікпен өзгертетін болсақ, онда бұл тербелістердің амплитудасының өзгерістері шамамен кернеудің өзгерістеріне тура пропорционал болады. Амплитудалық модуляцияны жүзеге асыратын ең қарапайым құрылғыда тұрақты кернеу көзіне тізбектей, қосымша төменгі жиіліктегі айналмалы кернеу көзін қосады. Бұл кернеу көзі ретінде мысалы, трансформатордың екінші реттік орамасы (бірінші реттік орамасымен жиілігі дыбыс жиілігіндей ток ағатын болса) қызмет атқарады. Нәтижесінде тербелмелі амплитудасы транзистордағы кернеудің өзгерістерімен үйлесе өзгереді. Жоғары жиіліктегі сигналмен амплитудасы бойынша модуляцияланады дегеніміз осы.
5-сурет
Егер тербелмелі контурдан кернеуді оциллографқа берсе, онда модуляцияланған тербелістердің уақыттық қаймасын оциллографтың экранынан тікелей бақылауға болады.
6-сурет
Бағзы бір жағдайларда амплитудалық модуляциядан басқа жиілік модуляциясы қолданылады – мұнда тербеліс жиілігін басқарушы сигналға сәйкес өзгертеді. Мұның артықшылығы ол бөгеттерге қатысты көбірек орнықты болады.

7-сурет
Дитектірлеу. Жиілігі жоғары модуляцияға сигналды қабылдағыш тұтқанан соң, тіпті күшейтілгеннен кейін де ол сигналдың, телефон мембранасында не дыбыс зорайтқыш рупорында тікелей дыбыстікіндей киілікпе тербеліс туғызарлық қабілеті жоқ. Ол тек біздің құлағымыз сезбейтін жиіелігі жоғары тербелістерді ғана қоздыра алады. Сондықтан қабылдағышта әуелі киелігі жоғары модуляцияланған тербелістерден дыбыстікіндей жиілігі бар сигналды бөліп алу керек.
Детектирлеу бір жақта өткізгіштігі бар элементтен-детектордан тұратын құрылғы арқылы іске асырылады. Ондай элемент қызметін электрондық шам (вакумдық диод) немесе дартылай өткізгіштік диод

атқара алады.
8-сурет
Жартылай өткізгіштік детекрордың жұмысын қарастырайық. Тізбікке осы прибор модуляцияланған тербелістер көзімен және жүктемемен тізбектей жалғанған делік (5-сурет). Берілген тізбекте ток көбінесе бір бағытпен ағады (суретте бағдарсызықпен көрсетілген), өйткені тура бағыттағы диодтың кедергісі кері бағыттағыдан көп кіші. Жалпы алғанда, кері тоқты ескермей тастап, диод бір жақты өткізгіш деп есептеуімізге болады. Диодтың вольтемперлік сипаттамасын шамамен түзу сызықты екі кесіндіден тұратын сызық түрінде көрсетуге болады (4-сурет).
Сондықтан импульстар арасындағы интервалда ток жүктеме арқылы бәрібір әлгі жаққа қарай ағады (6-суреттегі үзік бағдарсызықтар.). Әрібір жаңа импульс конденсаторы астыртын зарядтайды. Осының әрқайсысында жүктеме арқылы жиілілігі дыбыстікіндей ток ағады да, тербеліс пішіні хабарлаушы станциядағы диілігі төмен сигналдың пішінін дәлме-дәл дерліктей жыртып береді (9-сурет).
Күрделі сүзгілер кіші сызықша кішігірім жоғарғы жиілікті толықсуларды тегістеп жібереді де, жиілілігі дыбыстікіндей тербелістер 9-суретте кескінделгеннен гөрі, жатығырақ болып өтеді.
Ең қарапайым радиоқабылдағыш. Ең қарапайым радиоқабылдағыш антеннамен байланысқан тербелмелі контурдан тұрады да, ол детектордан, конденсатордан және телефоннан тұратын тізбек контурына жалғанады (10-сурет).
Тербелмелі контурда модуляцияланған тербелістерді радиотолқын тербелістерді радиотолқын қоздырады. Телефондардың катушкалары жүктеме ролін атқарады. Олар арқылы дыбыс жиілігіндей жиілігі бар ток ағады. Жоғары жиіліктің аздаған толықсулары мембрананың тербелістеріне елеулі әсер етпейді де, құлаққа сезілмейді.
Тербелістердің амплитудасы немесе жиілігін модуляциялауға болады. Амплитудалық модуляциялауды жүзеге асыру жеңілірек түседі.
Дедектірлеу кезінде айнымалы ток түзеліп, жоғары жиілікті толықсулар сүзгіде тегістеледі....