В связи с этим кружковцев надо научить «читать» и строить такие графики, и в первую очередь графики переменных токов различных частот, лежащих в основе передачи информации по радио. Вначале желательно показать, как выглядит переменное напряжение на экране осциллографа, назвать его параметры: период, амплитуду, частоту. Затем, подключив к осциллографу микрофон, показать, как изменяется частота электрических колебаний при изменении тона звука перед микрофоном. Можно даже попросить кого-то из кружковцев спеть перед микрофоном, чтобы продемонстрировать осциллограмму всего спектра звуковых колебаний, преобразованных микрофоном в электрические колебания звуковой частоты. Учащимся следует дать некоторые сведения о переменном токе. Так, они должны знать, что графически простейший переменный ток и напряжение изображают в виде синусоиды, идущей вдоль горизонтальной оси времени t (рис. 10). Положительные и отрицательные полуволны символизируют движение носителей тока (электронов) в противоположных направлениях. Движение электронов в проводнике в одном направлении, а затем в другом называют колебанием тока, а время, в течение которого происходит одно полное колебание, — периодом.
Половину периода называют полупериодом, наибольшее абсолютное значение тока во время каждого полупериода — амплитудой, а число периодов в секунду — частотой переменного тока.
За единицу частоты переменного тока принят герц (сокращенно чпишут Гц), соответствующий одному колебанию в секунду. Частота тока в электроосветительных сетях равна 50 Гц. При таком токе электроны в проводах в течение одной секунды движутся 50 раз в одном направлении и столько же раз в обратном. Если ток этой частоты, напряжение которого трансформатором понижено до нескольких вольт, пропускать через катушки электромагнитных систем излучателей головных телефонов, их мембраны будут колебаться с такой же частотой — телефоны преобразуют переменный ток в колебания воздуха, воспринимаемые в виде звука низкой тональности. С помощью выпрямительных устройств переменный ток электроосветительной сети,можно преобразовать в постоянный ток для питания радиоаппаратуры, измерительных приборов.
Герц — сравнительно мелкая единица частоты. Более крупные единицы частоты — килогерц (кГц), равный 1000 Гц, и мегагерц (МГц), равный 1000 кГц, или 1 000 000 Гц. В радиотехнике используют переменные токи частотой от нескольких герц до тысяч мегагерц и более. Например, антенны передатчиков радиовещательных станций питаются токами частотой примерно от 150 кГц до 50...60 МГц.
Всю огромнейшую полосу частот переменных токов, используемых в радиосвязи, условно подразделяют на несколько участков — поддиапазонов. Токи частотой от 20 Гц до 20 кГц, соответствующие колебаниям воздуха, воспринимаемым нашим органом слуха как звуки разной тональности, называют токами звуковой частоты, а переменные токи частотой от 20 до 100 кГц — токами ультразвуковой частоты.
Токи частотой от 100 кГц до 30 МГц относят к токам высокой частоты, а токи частотой свыше 30 МГц - к токам ультравысокой и сверхвысокой частоты. Затем следует подробно остановиться на передаче звуковой информации по радио.
В упрощенном виде взаимодействие аппаратуры передающей радиовещательной станции можно представить в.виде структурной схемы (рис. 11, а). Генератор колебаний радиочастоты (РЧ), обозначенный на схеме прямоугольником, является «сердцем» всего комплекса передающей аппаратуры и приборов радиостанций. Он вырабатывает (генерирует) ток высокой, но строго постоянной для данной радиостанции частоты. Эту стабильную частоту f обычно называют несущей, так как она определяет длину волны радиостанции.
От генератора РЧ переменный ток поступает к усилителю мощности — треугольник на структурной схеме. После усиления до необходимой мощности колебания радиочастоты поступают в передающую антенну W и возбуждают вокруг нее электромагнитные колебания точно такой же частоты, распространяющиеся в окружающем пространстве со скоростью света. Чтобы узнать длину излучаемой радиоволны X (в м) этой радиостанции, надо скорость распространения электромагнитной энергии, выраженную в метрах в секунду, разделить на ее несущую частоту f в герцах. По известной же длине волны радиостанции нетрудно установить значение ее несущей частоты.
В студии радиовещательной станции, откуда ведется передача, установлен микрофон В, преобразующий речь диктора в электрические колебания звуковой частоты, которые усиливаются до необходимого напряжения усилителем звуковой частоты (34). Ко входу усилителя вместо микрофона может быть подключен звукосниматель электропроигрывателя или магнитофон. От студийного усилителя 34 колебания звуковой частоты подают на один из каскадов передатчика, называемый модулятором, для воздействия на амплитуду тока, поступающего к усилителю мощности от генератора РЧ. В результате мощные колебания несущей частоты оказываются амплитудно-модулированньши и антенна передатчика излучает радиоволны — ампди-тудно-модулнрованные электромагнитные колебания радиочастоты. Электрические процессы, происходящие в аппаратуре передатчика радиовещательной станции, можно проиллюстрировать графиками, приведенными на рис. 11, б.
Излученные радиовещательной станцией радиоволны, встречая на своем пути проводники радиоприемных антенн, возбуждают в них точно такие же амплитудно-модулированные колебания радиочастоты, как те, что поступают в антенну радиовещательной станции, только несравненно меньшей мощности. В радиовещательном приемнике они преобразуются в электрические колебания звуковой частоты, а затем в звук. В простейшем детекторном приемнике, собранном по схеме на рис. 9, первое преобразование осуществляется детектором, функцию которого выполняет диод VI, а второе — головными телефонами В1. Но, чтобы принимать сигналы определенной радиостанции, приемник надо настроить точно на ее несущую частоту. В рассматриваемом детекторном приемнике это достигается подбором индуктивности катушки L1 образующей вместе с электрической емкостью, сосредоточенной между антенной и заземлением (на рис. 9 эту емкость символизирует конденсатор Са, обозначенный штриховыми линиями), селективный (избирательный) элемент приемника — колебательный контур. Чем больше емкость Са и чем большее число секций катушки индуктивности включено в колебательный контур, тем меньше будет его собственная частота, тем, следовательно, на более длинноволновую радиостанцию может быть настроен приемник.
Помочь кружковцам разобраться в сущности физических процессов, происходящих в детекторном приемнике, помогут графики, приведенные на рис. 12. Пока студийный микрофон радиостанции не включен, в колебательном контуре приемника, настроенном на несущую частоту этой станции, под действием радиоволн возбуждаются незатухающие колебания радиочастоты постоянной амплитуды, а во время передачи — колебания такой же частоты, но изменяющиеся по амплитуде со звуковой частотой (рис. 12, а).
С контура приемника амплитудно-модулированные колебания радиочастоты поступают на детектор, функцию которого выполняет диод. Этот полупроводниковый прибор обладает свойством односторонней электропроводности: хорошо пропускает через себя ток одного направления и почти не пропускает ток обратного направления. При пропускании через диод переменного тока он как бы «срезает» полупериоды обратного направления. В результате в цепи диодного детектора приемника протекает ток одного направления, но пульсирующий с частотой принятого сигнала, (рис. 12, б). Низкочастотная составляющая этого тока (огибающая импульсов радиочастоты), проходя через электромагнитные системы головных телефонов, преобразуется ими в звук (рис- 12, в). Высокочастотной же составляющей тока телефоны оказывают большое сопротивление, и она идет параллельным путем через конденсатор (на рис. 9 — С1).
