|
| |
|
Главная Журналы тебаний, то каждое из них даст пару спектральных линий в спектре модулированного высокочастотного сигнала. Каждая пара спект-)альных линий симметрична относительно несущей. В 20-х годах нащего столетия, когда начинались экспериментальные радиотелефонные передачи немногими построенными к тому времени радиостанциями, в научных журналах разгорелся .пор, существуют ли боковые полосы сигнала на самом деле, или гго только удобная для расчетов математическая функция? Хороших )ильтров, позволяющих выделить из передаваемого спектра одну 1есущую или одну боковую полосу тогда еще не было. Сейчас такие )ильтры используют в каждом профессиональном связном передат-шке и приемнике. При радиосвязи на коротких волнах уже никто не плучает весь спектр сигнала. С помощью фильтров «вырезается» и 1атем излучается в эфир только одна боковая полоса сигнала. 1есущая не излучается, поскольку никакой информации она не leccT, а вторая боковая полоса зеркально (по спектру) отображает юрвую, следовательно, передавать ее тоже не обязательно. Переход на передачу только одной боковой полосы в радио-хязи привел к подлинной революции: эффективность радиопередат-ппсов повысилась в 8... 16 раз (что эквивалентно такому же увеличе-шю их мощности), и это без дополнительных энергетических затрат. 3 то же время занимаемая передатчиком полоса частот сократилась 1двое, что позволило вдвое увеличить число радиостанций, работающих одновременно на различных частотах в выделенном частот-юм диапазоне и не создающих взаимных помех. Попробуйте после гтого сказать, что боковые полосы сигнала всего лишь математическая функция! К сожалению, перейти на излучение одной боковой полосы в эадиовещании пока не удается из-за наличия громадного парка гриемвиков у радиослушателей, не приспособленных для обработки :игиала с одной боковой полосой. Но об этом мы поговорим юдробнее в главе, специально посвященной радиовещанию. Колебательный контур Не пора ли нам с вами немного поговорить и о том, как издаются электрические колебания. Вообще-то ничего нет проще! Раз маятник колеблется по синусоидальному закону, то не так уж ложно преобразовать его механические колебания в электрические. йтплитУАМ  ЧАСТ01А1 Спектр сигнала при AM синусоидальным колебанием  Преобразователь колебаний маятника в электрический сигнал И устройство, вполне пригодное для этой цели, нам уже встречалось. Вспомните простейший датчик углового положения фюзеляжа самолета. Если жесткий отвес с грузом на конце заставить колебаться подобно маятнику, то с движка потенциометра можно будет снять синусоидальный электрический сигнал. Есть только два существенных «но», из-за которых подобные устройства не нашли практического применения. Первое «но»-частота генерируемых колебаний оказывается слишком низкой. Сколько раз в секунду может качнуться маятник? Два, три, от силы десять, если маятник достаточно короткий. А нужны гораздо большие частоты. И второе «но»-однажды запущенный маятник покачается-покачается да и остановится. Колебания с постоянно уменьшающейся до нуля амплитудой называются затухающими. Обычно же требуются колебания с неизменной амплитудой, то есть незатухающие. Нельзя же, например, допустить, чтобы громкость приема радиостанции постепенно уменьшалась и сходила на нет! Следовательно, необходимо устройство, подталкивающее наш маятник в такт его собственным колебаниям. Такое устройство есть в любых часах. Масса гирь или сила пружины через анкерное колесо периодически подталкивают маятник, и часы не останавливаются. Воистину это гениальное изобретение-часы-является механическим аналогом электронного генератора незатухающих колебаний. Чтобы повысить частоту, надо уменьшить размеры маятника. При этом удобнее использовать для возвращения маятника в исходное положение после каждого колебания не силу тяжести, а силу упругости. Так устроен пружинный маятник. Его частота повышается с увеличением упругости подвеса и уменьшением массы груза. Тогда можно и совсем отказаться от пружины-пусть работает упругость самого материала грузика! Образец такого маятника-упругий стерженек или пластинка, колеблющаяся по толщине. Остается открытым вопрос, как заставить пластинку колебаться. Можно ударом. Но колебания будут затухающими. Играли когда-нибудь на ксилофоне? Если даже и не играли, то представляете себе устройство этого музыкального инструмента. Удар молоточка по пластине вызывает звук, а высота тона соответствует частоте колебаний пластинки. Обратите внимание: чем меньше пластинка, тем выше частота создаваемых ею колебаний, тем выше и тон звучания. А частота колебаний упругой пластинки при размерах ее менее санти- ay., fmefefffi/rffiYrffi  I------ Пружинный маятник и колебания стержня по толи(ине lexpa будет лежать в неслышимом ультразвуковом диапазоне и южет достигать десятков миллионов колебаний в секунду (десятков lerarepu). Как же построить анкерное колесо, пригодное для столь ысоких частот? К счастью, природа сама позаботилась о том, тобы изобретатели не выдумывали подобных «микроколес». Некоторые кристаллические вещества, в том числе кварц, сегне-ова соль и рад искусственных керамик, обладают пьезоэлектри-еским эффектом. Если кристалл сжать, на его поверхности появятся лектрические зар5щы. Растянуть-снова появятся зар5щы, но уже [ротивоположного знака. Как это объяснить физически? Да очень фосто, на житейском примере. Из подошвы вашего ботинка высту-иет гвоздь, и ходить стало больно-при каждом шаге гвоздь олется. Вы вооружаетесь молотком и плоскогубцами, снимаете ютинок и... никакого гвоздя не обнаруживаете. Надели ботинок нова, наступили колет! Причина очевидна: гвоздь выступает толь-о под тяжестью ноги, сжимающей подошву, которая при этом .сформируется, уменьшается по толщине. Пьезокристалл содержит сшетку положительных ионов и такую же решетку отрицательных юнов, как бы вложенную в первую. При деформации кристалла юложительные ионы выступают наружу, подобно гвоздям из по-[ошвы, создавая на этой поверхности положительный зарад. А на ротивоположной поверхности выступают отрицательные ионы, оздавая такой же зарад противоположного знака. Изменился знак .еформации (сжали, вместо того чтобы растягивать)-изменился и нак зарадов на поверхностях кристалла. При колебаниях пьезоэлемента (так называют пьезоэлектри-ескую пластинку, вырезанную из кристалла) на поверхности плас-инки появляется переменный зарад, изменяющийся по синусои-эльному закону с частотой ее колебаний. Зарад можно снять, силить специальным усилителем электрических колебаний и снова одвести к пластинке. Вступит в действие обратный пьезоэффект-ри сообщении пластинке зарада она деформируется. Таким обра-ом, в пластинке пьезоэлектрика можно поддерживать незатуха-эщие колебания. Особо высокой стабильностью к изменениям температуры и ругих параметров окружающей среды обладают кварцевые пьезо-пементы-резонаторы. Поэтому генераторы с кварцевыми резона-орами широко используют для получения незатухающих колебаний ысокой частоты. Видели кварцевые часы? Может быть, такие часы у ас уже есть? Их сердце-кварцевый генератор. Его высокочастотные 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 |