Прием электромагнитных волн

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

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.

Звонок будет звонить все время, пока поступают электромагнитные волны. В отличие от схемы Лоджа, в которой когерер встряхивался непрерывно, в схеме Попова встряхивание производится только во время прихода электромагнитной волны, и что самое главное, начало встряхивания привязано к моменту прихода электромагнитной волны.

2. Начальный этап развития беспроволочного телеграфа

Успех первых опытов беспроволочной телеграфии привлек к работе в этой области многих специалистов. Приемные устройства стали очень быстро усовершенствоваться.

На начальном этапе развития беспроволочного телеграфа главной задачей было увеличение дальности приема. Так как от передающей станции к месту приема доходило лишь ничтожно малое количество электромагнитной энергии, то для надежного телеграфирования на большие расстояния необходимо было, чтобы способность каждого приемника к улавливанию этой энергии, или, как теперь говорят, чувствительность приемного устройства, была по возможности большой.

Сначала добивались этого увеличением размеров антенны. Напомним, что первым антенну использовал А. С. Попов, прикрепивший в 1895 г. к своему приемнику кусок наружного провода. Первые же экспериментальные наблюдения показали, что дальность приема заметно возрастала при подъеме антенны над землей. Поэтому для увеличения дальности беспроволочного телеграфирования стали строить высокие антенные мачты и в отдельных случаях даже поднимать антенные провода на воздушных змеях и аэростатах.

Следующий путь повышения чувствительности был в обеспечении лучшей связи между антенной и когерером. Для повышения напряжения, прикладываемого к когереру, Маркони предложил передавать сигнал от антенны к когереру через трансформатор. Так, в 1898 г. появился широко известный в свое время радистам «джиггер» — высокочастотный трансформатор, первичная обмотка с которого включалась в антенную цепь, а вторичная d подсоединялась к когереру.

Схема приемника усложнилась, так как потребовалось разделить цепь высокочастотного сигнала и цепь постоянного тока.

В приведенной схеме проводники а и b обозначают антенну и заземление, между которыми включается первичная обмотка с джиггера. Колебания высокой частоты с вторичной обмотки d джиггера попадают на когерер j. Если вторичную обмотку подсоединить к когереру непосредственно (заменив конденсатор е проводником), то постоянный ток от батареи в' будет протекать через параллельное соединение когерера и обмотки джиггера. А так как сопротивление обмотки (десятки витков провода) много меньше сопротивления когерера, то постоянный ток в основном будет проходить через обмотку джиггера, и изменение сопротивления когерера практически не скажется на токе, проходящем через пишущий аппарат К. Поэтому обмотка d подсоединяется к когереру через конденсатор е. Для постоянного тока сопротивление конденсатора равно бесконечности (модуль сопротивления конденсатора равен 1/щС, где щ — частота сигнала, С — емкость конденсатора) и постоянный ток через обмотку проходить не будет. В то же время сопротивление конденсатора для высокочастотного сигнала близко к нулю, и для высокочастотного сигнала включение конденсатора никак не скажется.

С другой стороны, высокочастотный сигнал с обмотки d подается не на один только когерер, а на параллельное соединение когерера и цепи питания от батареи bґ. Для высокочастотного сигнала батарея представляет собой конденсатор большой емкости. И чтобы из-за этого конденсатора не уменьшилась амплитуда высокочастотного сигнала, цепь питания подсоединяется к когереру через катушки индуктивности (дроссели) f. Дроссели имеют высокое сопротивление для высокочастотного сигнала (модуль их сопротивления равен L, где — частота сигнала и L — индуктивность дросселя) и предотвращают попадание высокочастотного напряжения в цепь питания.

Такой принцип разделения цепей постоянного и переменного тока с использованием разделительных конденсатора и дросселя используется в электрических схемах и до сих пор.

Применение джиггера позволило увеличить дальность приема примерно в 2,5 раза.

Другой практически чрезвычайно важный шаг в направлении увеличения чувствительности приемника и повышения дальности телеграфирования был сделан в результате чисто экспериментального наблюдения. Во время практической работы с приемником 10 июня 1899 г. помощники А. С. Попова П.Н.Рыбкин и Д. С. Троицкий совершенно случайно обнаружили возможность приема радиотелеграфных сигналов с помощью телефонной трубки непосредственно на слух, если телефонную трубку использовать вместо электромагнитного реле. Этот приемник был запатентован А. С. Поповым.

Понять, как этот приемник преобразовывает электромагнитные волны в звук, в то время было непросто. Очевидно, когерер обладал детекторным эффектом. Эффект детектирования проявляется, если сопротивление элемента (в данном случае когерера) для положительных и отрицательных полуволн высокочастотного колебания различно.

Для идеального детекторного элемента, вольт-амперная характеристика которого, т. е. зависимость протекающего через него тока от приложенного к нему напряжения I(U), показана на рисунке, сопротивление R = U/I для отрицательной полуволны напряжения равно, а для положительной полуволны конечное и небольшое. Поэтому ток через детектор будет проходить только от положительных полуволн.

В то время использовались искровые передатчики, которые излучали последовательность коротких высокочастотных импульсов. Длительность этих импульсов равна времени существования искры (десятки микросекунд). Элементы азбуки Морзе — точка и тире — передавались соответственно короткой или длинной последовательностью этих импульсов. На рисунке ниже показано несколько импульсов этой последовательности При знакопеременном входном напряжении U ток через диод течет только от положительных полуволн, и среднее значение его (жирная линия на рисунке) будет пульсирующим. Если частота повторения высокочастотных импульсов попадает в звуковой диапазон, то колебание будет прослушиваться телефоном.

Увеличение дальности объяснялось тем, что ухо оказалось более чувствительным устройством, чем реле. Кроме того, повышалась помехоустойчивость приема, так как прием на слух при известном навыке телеграфиста давал большие возможности для выделения правильно чередующихся телеграфных знаков на фоне хаотического треска помех.

Открытие Рыбкиным и Троицким в 1899 г. явления прямого детектирования принимаемых радиосигналов, с возможностью их регистрации на слух при помощи телефонной трубки, радикально изменило технику радиоприема и позволило резко увеличить дальность радиосвязи. Однако утратилась возможность автоматической записи принимаемых сигналов. Наступила эра искровых передатчиков и «телефонных» приемников. Создание больших антенных сооружений, применение мощных искровых передатчиков и «телефонных» приемников позволили в первые годы ХХ века осуществить телеграфную радиосвязь на расстояниях в тысячи километров.

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».

Нить накала (катод) F запитывается от батареи А и испускает электроны. Между катодом и анодом b включена батарея В плюсом к аноду. Так как потенциал анода выше потенциала катода, то электроны должны двигаться от катода к аноду. Они так и двигались бы, если бы на их пути не находилась сетка а. Если потенциал сетки будет ниже потенциала катода, то электроны будут отталкиваться от нее и только самые быстрые пройдут к аноду. При большом отрицательном потенциале сетки относительно катода все электроны будут отталкиваться, в анодной цепи тока не будет, лампа заперта. Небольшие изменения напряжения между сеткой и катодом должны приводить к довольно большим изменениям анодного тока. Этим обусловлены усилительные свойства триода.

В рассматриваемой схеме де Фореста лампа работает в режиме детектирования. В самом грубом приближении процесс можно описать следующим образом. Высокочастотное напряжение с колебательного контура I_zСґ через конденсатор С поступает на сетку. Во время отрицательной полуволны этого напряжения электроны не пропускаются на анод, а во время положительной пропускаются. Значит, в анодной цепи будет протекать прерывистый ток, соответствующий положительной полуволне входного сигнала. На среднее значение этого тока будет реагировать телефон Т.

Первые лампы были еще очень несовершенны, и усиление скорее было потенциально возможным, а не реально достижимым. Но все-таки вслед за использованием электронной лампы в качестве детектора появились схемы, где лампы использовались для усиления сигналов.

6. Приемники прямого усиления

Первыми появились приемники прямого усиления, в которых усиливалось напряжение, снимаемое с детектора. Для обеспечения большого усиления требовалось увеличение количества ламп. Стремление добиться большого усиления от схемы с одной лампой привело к появлению усилителя с положительной обратной связью, названного регенеративным усилителем или автодином

Трудно установить точную дату появления этой схемы, и еще сложнее, пожалуй, указать на первого ее изобретателя. Среди радиоинженеров, предложивших регенеративную схему, следует отметить, прежде всего, американцев Армстронга и де Фореста, англичан Франклина и Раунда, немцев Мейсснера и Арко.

Работа регенеративной схемы основывается на использовании специально создаваемой в ней связи между анодной и сеточной цепями. Принимаемые колебания высокой частоты усиливаются лампой и затем из анодной цепи вновь передаются на сетку, опять усиливаются и т. д. Тем самым достигался очень большой коэффициент усиления. Особое распространение получила регенеративная схема в 1918 — 1920 гг. Рассмотрим схему, предложенную в СССР профессорами Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси в 1923 г.

На входной колебательный контур L₁L₂C, включенный в сеточную цепь лампы подаются два высокочастотных колебания: с антенны А через индуктивную связь L_AL₁ и с анодной цепи через индуктивную связьL_aL₂. Причем, колебание, поступающее в контур из анодной цепи должно совпадать по фазе с входным.

Поясним подробнее работу этой схемы. Пусть на вход начинает поступать гармоническое колебание. Пройдя через усилитель, оно из анодной цепи через трансформатор L_aL₂ снова попадет в сеточную цепь. Причем, обязательно фазовый сдвиг этого колебания относительно входного должен быть равен 2. В этом случае оно сложится с входным. К следующему периоду с анодной цепи придет еще большее напряжение и т. д. Таким образом, амплитуда колебания будет возрастать от периода к периоду по закону геометрической прогрессии.

Если коэффициент обратной связи К_ос, т. е. отношение амплитуды колебания, пришедшего из анодной цепи, к амплитуде входного колебания меньше 1, то после многократного прохождения амплитуда колебания увеличится в 1 / (1 — К_ос) раз по сравнению с усилителем без положительной обратной связи. Чем ближе К_ос к 1, тем больше увеличивается коэффициент усиления. Например при К_ос = 0,99 коэффициент усиления увеличится в 100 раз. Но очень трудно обеспечить стабильность коэффициента обратной связи, и с таким К_ос регенеративная схема склонна к самовозбуждению.

Очень большой коэффициент усиления можно получить в сверхрегенеративной схеме. Для нее берется К_ос > 1. Но так как при таком коэффициенте обратной связи схема неустойчива (амплитуда колебаний на выходе усилителя всегда будет максимальной и не зависящей от амплитуды входного колебания), то обратная связь периодически размыкается. Связь между амплитудами входного и выходного колебаний показана ниже. Так как амплитуда выходного колебания начинает возрастать с значения, равного амплитуде входного колебания, то среднее значение амплитуды выходного колебания растет с ростом амплитуды входного колебания.

Сначала к этой схеме проявили большой интерес, так как она позволяла получить от одного каскада коэффициент усиления порядка миллиона для слабых сигналов, но из-за присущих ей недостатков — нелинейных искажений сигнала, узкой полосы пропускания, сильного обратного излучения и др. от этой схемы отказались.

Использование регенеративной схемы для многократного усиления высокочастотного сигнала навело изобретателей на мысль об использовании одной и той же лампы для усиления как высокой, так и низкой частоты. Так возникли «рефлексные» схемы или схемы «двойного усиления». Одну из первых схем двойного усиления описал в 1913 г. в своем патенте английский инженер Томсон.

Графическое изображение процессов в рефлексных схемах показано на рисунке.

В простой рефлексной схеме сначала через все каскады усиления проходит высокочастотное колебание. Затем оно детектируется, и с выхода детектора низкочастотное колебание проходит через каскады усиления в том же порядке, что и высокочастотный сигнал. При таком построении наиболее нагруженной оказывается последняя лампа, так как на нее подается и высокочастотное и низкочастотное колебания максимальной амплитуды. Более равномерная нагрузка всех ламп обеспечивается в инверсной схеме. В ней порядок соединения каскадов для высокочастотного и низкочастотного сигналов обратный.

Но рефлексные схемы не получили распространения из-за склонности к самовозбуждению, и в основном применялись приемники прямого усиления, в которых использовались отдельные многоламповые усилители высокой и низкой частоты.

Наметившийся в 20-х годах переход на более короткие волны поставил новые проблемы. С укорочением волны, т. е. с переходом в область более высоких частот, все труднее становилось обеспечить большой коэффициент усиления высокочастотных каскадов в приемниках прямого усиления. Сказывались паразитные связи между элементами схемы, проводами, межэлектродные емкости ламп, что приводило к возбуждению усилителей.

И здесь вспомнили о гетеродинном приеме, в котором колебание высокой частоты преобразовывалось в колебание низкой, звуковой частоты. Только в отличие от гетеродинного метода решили высокочастотное колебание преобразовывать опять в высокочастотное колебание только меньшей частоты, которую назвали промежуточной, и основное усиление проводить на промежуточной частоте. Значение промежуточной частоты целесообразно было выбирать по возможности низким, но обязательно выше диапазона звуковых частот. Если при обычном гетеродинном приеме выделялась разностная звуковая частота, то здесь разностная частота была уже сверхзвуковой, отчего сам метод получил название «сверхзвукового гетеродинного» или «супергетеродинного».

Супергетеродинные приемники были предложены почти одновременно в 1918 г. немцем Шоттки, французом Леви и американцем Армстронгом. Структурная схема такого приемника показана ниже Высокочастотный колебание от антенны через входную цепь проходит на смеситель, куда подается и колебание с гетеродина. Частота гетеродина отличается от частоты входного сигнала на значение промежуточной частоты. Частота колебания на выходе смесителя равна разности частот гетеродина и входного сигнала, то есть промежуточной частоте. На этой частоте производится основное усиление в усилителе промежуточной частоты (УПЧ).

В настоящее время приемники в основном строятся по супергетеродинной схеме.

Заметим, что преобразование частоты легко осуществимо и в сторону повышения частоты, если в смесителе приемника выделять не разностную, а суммарную частоту принимаемого сигнала и местного гетеродина. Такой приемник был предложен в 1926 г. Серджентом, назвавшим его «инфрадином». По ряду причин и особенно потому, что он противоречил самой цели гетеродинирования — понижению высокой частоты, инфрадин не использовался. И только в недавнее время в связи с внедрением цифрового радиовещания вспомнили о нем и стали применять в высококачественных приемниках.

Заключение

Живые объекты излучают электромагнитные волны. Клетки, ткани и органы являются структурами с точными электрическими характеристиками. Движение зарядов в организме человека связано с метаболическими процессами, происходящими в организме. Огромное количество биохимических реакций сопровождается разнообразными частотными характеристиками собственного электромагнитного излучения.

Бурное развитие отраслей народного хозяйства привело к использованию во всех промышленных производствах, в медицине и в быту электромагнитных волн. Причем в ряде случаев человек оказывается подвержен их воздействию. Электромагнитные волны, взаимодействуя с тканями тела человека, вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном облучении эти изменения могут оказать вредное воздействие на организм человека.

Человек «приручает» электромагнитные волны, создает все более безопасные бытовые приборы, ведь знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым для дальнейшего успешного их применения все в более новых отраслях науки и техники.

электромагнитный волна телеграф электронная лампа

1. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 437−440.

2. С. П. Бортников «Безопасность жизнедеятельности» учебно-методический комплекс, Ульяновск, 2004.

3. Т. А. Хван, П. А. Хван. Основы экологии. Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов н/Д: «Феникс», 2003. — 256 с.

4. Физика, 9 кл. / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. М.: Дрофа, 2002