Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Н. — Я не знаю, в чем здесь дело.

Л. — Чтобы избежать искажений, изменения анодного тока должны быть строго пропорциональны изменениям напряжения на сетке. Заставляя лампу работать на прямолинейной части характеристики, мы тем самым и создаем условия сохранения пропорциональности между изменениями сеточного напряжения и изменениями анодного тока.

Но представь себе, что мгновенные значения напряжения на сетке приходятся на нижнюю криволинейную часть характеристики (рис. 34). В этом случае положительный полупериод обусловит изменение анодного тока в области АБ, большее, чем в области ВГ, вызываемое отрицательным полупериодом сеточного напряжения.

Рис. 34. Лампа работает на нижнем изгибе, вследствие чего искажается форма тока.

Н. — Да, кривая анодного тока получилась не такой симметричной, как кривая сеточного напряжения.

Л. — Отлично, теперь ты уже знаешь, какие условия необходимы, чтобы лампа работала в качестве усилителя.

Н. — Да, но я еще не знаю, как сделать радиоприемник, который бы, наконец, работал. Кроме того, я не знаю, для чего служат многочисленные сетки в современных лампах, о которых ты говорил.

Л. — У нас еще много тем для наших бесед,

Беседа девятая

В этой беседе, целиком посвященной радиотелефонной передаче, Любознайкин излагает принцип работы лампового генератора и процесс модуляции, служащий для передачи низкой частоты на высокой частоте.

Незнайкин. — Извини, что я возвращаюсь к своим горестям, но ты обещал объяснить, почему собранная мною схема не могла работать.

Любознайкин. — Чтобы это понять, надо знать, какова форма тока, который электромагнитные волны наводят в твоей антенне. А для этого мне необходимо объяснить действие радиотелефонного передатчика.

Н. — Я знаю, что существует студия, а в ней микрофон.

Л. — Отлично. Я вижу, что ты «основательно» изучил вопрос. Однако знаешь ли ты, что такое микрофон?

Н. — Конечно. Один из них имеется в нашем телефонном аппарате. На днях я вскрыл микрофон и нашел там маленькие крупинки угля. Именно с этого дня наш телефон стал так плохо работать…

Л. — Итак, ты знаешь, что микрофон служит для улавливания звуков и для…

Н. — …преобразования их в электрический ток.

Л. — Это еще не все. Микрофон состоит из тонкой металлической мембраны и металлической чашечки, наполненной угольным порошком (рис. 35). Мембрана изолирована от металлической коробочки и соединяется с нею только через угольный порошок. Ток от батареи идет от мембраны к металлической чашечке через угольный порошок. Величина этого тока зависит, очевидно, от сопротивления угольного порошка. Сопротивление порошка может изменяться в зависимости от давления, производимого на него мембраной.

Рис. 35. Микрофон.

1 — мембрана; 2 — изолятор; 3 — угольный порошок; 4 — чашечка.

Н. — Я понимаю: при сжатии порошка мембраной крупинки имеют большую поверхность соприкосновения и ток проходит легче. Но что может изменить давление мембраны на порошок?

Л. — Звуковые волны, которые заставляют ее вибрировать. Не учил ли ты, мой дорогой, в курсе физики, что звук — это не что иное, как колебания молекул воздуха, распространяющиеся в направлении звуковой волны. Звуковые колебания имеют частоту от 16 колебаний в секунду (герц) для самого низкого слышимого тона до 16 000 для самого высокого. Впрочем, некоторые ученые полагают, что особо чувствительные уши ощущают звуки с частотой колебаний 40 000 гц. Собаки, например, воспринимают эти звуки.

Н. — Значит, если я хорошо понял, звуковые волны ударяются о мембрану микрофона и, заставляя ее колебаться, сжимают больше или меньше угольный порошок и изменяют проходящий через него ток.

Л. — Это правильно. Таким путем микрофонный ток точно повторяет все колебания звука. Впрочем, в радио мы имеем дело со звуком только на концах передающей цепи: вначале — перед микрофоном, а в конце — после громкоговорителя. Между ними звук будет представлен микрофонным током, который называют током низкой частоты, так как его частота много меньше частоты токов, служащих для образования электромагнитных волн и называемых токами высокой частоты.

Н. — Какое несчастье! Еще одна мысль, которая потеряла смысл прежде, чем я ее изложил!.. Я только что собирался предложить послать микрофонный ток прямо в антенну передатчика так, чтобы он создал радиоволны…. и я вижу, что для этого следует использовать токи высокой частоты.

Л. — Видишь ли, Незнайка, микрофонный ток можно уподобить пассажиру, который использует поезд токов высокой частоты, чтобы добраться до отдаленного места назначения. Он садится на станции отправления (передатчик) и сходит на станции назначения (приемник). Таким образом, высокая частота играет вспомогательную роль средства передвижения для тока низкой частоты.

Н. — То, что ты объясняешь, очень просто, но в действительности это должно быть дьявольски сложно, потому что я совсем не представляю себе, как низкая частота «садится» на высокую, переносится ею, а затем оставляет ее.

Л. — Однако все это очень просто и ты это поймешь, когда я объясню тебе действие генератора, который в некоторых случаях применения называется гетеродином.

Н. — Я читал в объявлениях о продаже «супергетеродинов», но никогда не слыхал просто о гетеродинах. Не рекламное ли это преувеличение?

Л. — Нет, успокойся. Супергетеродин — приемная схема, о которой я тебе позже расскажу. А просто гетеродин — это устройство, служащее для создания переменных токов высокой или низкой частоты. Генератор, производящий мощные токи высокой частоты, которые направляются в антенну, называется радиопередатчиком. Если, кроме того, микрофонный ток воздействует на ток высокой частоты или, как говорят, он его модулирует, мы имеем дело с радиотелефонным передатчиком.

Н. — Но я бы очень хотел узнать, как устроен генератор. Не похож ли он на генераторы переменного тока, которые установлены на центральных электростанциях?

Л. — Нет, дружище. Так же, как искусный повар знает тысячи способов приготовления яиц, так и радиотехники умеют приспособить лампу для различных применений. Очень простая схема генератора изображена на рис. 36,а. Что ты на ней видишь?

Н. — Я вижу колебательный контур LC, включенный между сеткой и катодом лампы. С правой стороны изображена катушка L1, включенная в анодную цепь лампы. Наконец, имеется батарея Бс, создающая отрицательное напряжение на сетке лампы относительно ее катода.

Л. — Заметь также, что катушки L и L1 располагаются так, что между ними существует индуктивная связь, а обмотки их идут в одном направлении, т.е. ток от катода к сетке в катушке L идет в том же направлении, что и в катушке L1 (от анода к положительному полюсу батареи высокого напряжения Ба).

Н. — Все это ясно из рисунка, но для чего все это?

Л. — Подумай. Что произойдет в момент включения схемы?

Н. — Ничего особенного… Излученные катодом электроны притянутся анодом через сетку; затем они пройдут по катушке L1 слева направо и через батарею Ба снова вернутся на катод. Больше я ничего не вижу.

Л. — Не забудь, что между катушками L и L1 имеется индуктивная связь, поэтому произойдет еще что-то…

Н. — Это верно… Значит, когда через катушку L1 пойдет ток слева направо, в катушке L наведется по закону индукции ток противоположного направления.

Л. — Правильно. Так как ток в катушке L1 увеличивается, то индуктированный ток в катушке L будет иметь противоположное направление, чтобы оказать сопротивление возрастанию индуктирующего тока.

Н. — Теперь этот ток, идущий через катушку L справа налево, увлечет электроны сетки и правой пластины конденсатора С и соберет их на катоде и левой пластине (рис. 36,б).