Радио?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

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).

Л. — Ты видишь, что сетка станет более положительной.

Рис. 36. Четыре фазы колебаний тока в генераторе.

1 — кривая изменения тока в анодной катушке L1; 2 — то же в сеточной катушке L.

Обратите внимание на распределение электронов на пластинах конденсатора С.

Н. — Но тогда она будет способствовать увеличению тока анода, который наведет в катушке L еще более сильный ток, сделающий сетку еще более положительной, и…

Л. — Стой!.. Если ты будешь продолжать в том же духе, то договоришься вскоре до миллиона ампер. Не забудь, однако, что анодный ток не может бесконечно возрастать.

Н. — Действительно, он ограничен величиной тока насыщения. Стало быть, когда сетка будет достаточно положительной, чтобы анодный ток достиг насыщения, он больше не будет увеличиваться. А так как он больше не будет изменяться, никакого тока в катушке L не будет.

Л. — Какое заблуждение! Конечно, не будет больше тока, индуктированного катушкой L1. Однако разве ты не видишь, что тогда конденсатор С будет заряжен?

Н. — В самом деле. И он начнет, следовательно, разряжаться, причем потенциал сетки лампы окажется более отрицательным. Но мне кажется, что в этих условиях анодный ток начнет убывать.

Л. — Конечно. И это новое изменение тока в катушке L1 вызовет в катушке L новый индуктированный ток; но в каком направлении он пойдет теперь?

Н. — Несомненно, слева направо. Прежде всего потому, что ты спрашиваешь таким тоном…, а затем и потому, что ток в катушке L1 уменьшается, а ток в катушке L с его духом противоречия пойдет в том же направлении, т. е. слева направо, чтобы оказать сопротивление этому уменьшению.

Л. — Вот это логично! И, таким образом, когда конденсатор С будет разряжен (рис. 36, в), процесс на этом не закончится. Ток в катушке L1 будет продолжать индуктировать ток в катушке L, в результате чего потенциал сетки лампы будет становиться все более и более отрицательным и анодный ток в конце концов совсем прекратится.

Н. — Однако, как я вижу (рис. 36,г), конденсатор будет в этот момент снова заряжен. Следовательно, он начнет разряжаться. Потенциал сетки лампы станет менее отрицательным. Снова появится анодный ток, который начнет возрастать…

Л. — И все начнется сначала! Разве ты не видишь, что мы вернулись к исходной точке наших рассуждений?

Н. — Это правда. Но это ведь дьявольски сложно!

Л. — Не настолько, как тебе кажется. Рассмотрим токи в сеточной и анодной цепях. Ты видишь, что в сеточной цепи ток идет сначала в одном направлении, увеличивается и уменьшается, затем меняет направление и снова увеличивается…

Н. — Следовательно, это переменный ток?

Л. — Да. А какова его частота?

Н. — Конечно, его частота равна собственной частоте колебательного контура LC, находящегося в сеточной цепи лампы. Ведь в этом контуре, как ты мне раньше объяснял, конденсатор С попеременно заряжается и разряжается на катушку индуктивности L.

Л. — Это правильно. Только эти колебания не затухают и не прекращаются после нескольких колебаний, а поддерживаются путем постоянного добавления энергии, которую поставляет анодная батарея Ба через катушку L1, связанную индуктивно с катушкой контура L.

Н. — Мне кажется, что я понял. Итак, движение электронов в колебательном контуре похоже, как мы уже отмечали, на движение маятника стенных часов. Точно так же, как маятник останавливается после определенного количества колебаний, если ничто не поддерживает это движение, так и электроны колебательного контура не будут постоянно двигаться через катушку индуктивности попеременно с одной пластины конденсатора на другую. Чтобы поддерживать движение маятника, имеющаяся в часах натянутая пружина должна сообщать каждому колебанию маятника совсем небольшой толчок. В генераторе роль пружины играет батарея Ба.

Л. — А что же играет роль спускового устройства?

Н. — Сетка.

Л. — Незнайкин, я тебя поздравляю и предсказываю блестящую карьеру в радио.

Н. — Спасибо! Но теперь, когда я знаю, как генератор вырабатывает незатухающие колебания высокой частоты, можешь ты мне объяснить, как происходит излучение колебаний?

Л. — Это очень просто. Вырабатываемый переменный ток высокой частоты необходимо направить в антенну. Это можно сделать, связав индуктивно катушку L с катушкой L2, включенной между проводом антенны и землей (рис. 37). Поместив в анодную цепь манипулятор К (ключ Морзе), мы сможем подавать короткие или длинные сигналы, соответствующие точкам и тире азбуки Морзе. Таким образом происходит радиотелеграфная передача.

Рис. 37. Простейшие схемы радиопередатчиков.

а — радиотелеграфный с ключом К; б — радиотелефонный с микрофоном М.

Н. — Но меня интересует радиотелефонная передача. И ты мне обещал объяснить, как усаживаются пассажиры низкой частоты в поезд тока высокой частоты.

Л. — Ты прав. Это очень легко сделать. Мы можем, например, включить микрофон в цепь антенны. Так как сопротивление микрофона меняется под действием звуковых волн, ток в антенне будет меняться в свою очередь. Иначе говоря, вместо незатухающих колебаний с постоянной амплитудой (рис. 38, а) мы будем иметь колебания с изменяющейся амплитудой (рис. 38, в), или модулированный ток высокой частоты.

Рис. 38. Диаграммы токов в радиопередатчике.

а — немодулированный ток высокой частоты; б — модулирующие низкочастотные колебания; в — модулированный высокочастотный ток.

Н. — Я понимаю. Когда сопротивление микрофона увеличивается, амплитуда высокочастотных колебаний уменьшается. Именно в этом изменении амплитуд высокой частоты и заложен низкочастотный ток.

Беседа десятая

В простейшем приемнике необходимы три элемента: приемная антенна, детектор и телефонные наушники. В этой беседе два наших друга обсуждают назначение и механизм детектирования. Само собой разумеется, что сначала они рассмотрят простейший метод — диодное детектирование. Не забудут они и о кристаллическом детекторе, который до сих пор имеет горячих сторонников. Затем Любознайкин расскажет об анодном детектировании.

Незнайкин. — Я очень сержусь, что ты меня бросил для сдачи своих экзаменов в самый захватывающий момент. Мы остановились на том, что посадив пассажира (низкую частоту) в поезд (высокую частоту), мы дали сигнал отправления… и наш поезд высокой частоты все еще движется.

Любознайкин. — В самом деле, наступило время его остановить. Ты знаешь, конечно, что волны остановятся на станции назначения, которую называют приемной антенной. В антенне эти волны возбуждают модулированный ток высокой частоты, который является точным, хотя и более слабым повторением тока, текущего в передающей антенне.

Н. — Я вспоминаю даже, что для получения определенной избирательности мы включаем в приемную антенну (или связываем с нею индуктивно) колебательный контур, на зажимах которого образуется переменное напряжение. Я хотел подать это напряжение на телефонные наушники, но ты сказал, что я ничего не услышу. И, действительно, я ничего не мог обнаружить.

Л. — Сегодня ты легко поймешь причины неудачи. Не забывай, что на наушники ты хотел подать модулированное напряжение высокой частоты. Мембрана наушников слишком «тяжела», чтобы колебаться на высокой модулированной частоте. Этому препятствует инерция мембраны.

Н. — Но если бы сумели изготовить тонкую и легкую мембрану, которая могла бы вибрировать при высокой частоте….