Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Было открыто, что, с одной стороны, электроны ведут себя как элементарные частицы материи, а с другой — они обладают н некоторыми свойствами волн, например способностью к дифракции, т. е. огибанию препятствий. В свою очередь, электромагнитное излучение обладает корпускулярными, прерывными свойствами, т.

е. свойствами потока мельчайших частиц. Все эти факты привели к выводу, что электромагнитные волны представляют собой особую форму движущейся матерки. Теория электромагнитного поля Максвелла, за исключением гипотезы об эфире, правильно отражает объективную физическую реальность, являясь обобщением основных законов электричества, установленных опытным путем. В ней содержится очень важный вывод, что переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле. Если же учесть, что закон электромагнктной кндукцни устава~вливает обратную зависимость, то следует за. ключить, что переменные электрические и магнитные поля всегда существуют совместно и связаны между собой определенной количественной зависимостью.

Переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле. Поэтому любое возмущение, т. е. изменение электрического или магнитного поля, приводит к возникновению единого переменного электромагнитного поля. Важнейшим свойством переменного электромагнитного поля является то, что оно не локализуется в месте возникновения. От точки, где оно возникло, возмущение начинает распространяться во все стороны в окружающем пространстве, порождая электромагнитные волны, подобно тому, как всплеск воды от камня, брошенного в пруд, создает разбегающиеся по его поверхности волны.

Электромагнитные волны являются носителями энергии. За счет лучистой энергии, приносимой ими с поверхности Солнца,, существует жизнь на Земле. Следовательно, создание электромагнитного излучения должно явиться результатом процессов преобразования энергии. Такое преобразование произойдет, например, если заставить электрон дви. гаться с ускорением. Энергия, затрачиваемая устройством, вынуждающим электрон двигаться с уокорением, вреврашается в энергию электромагнитного излучения.

Из курса физики известно, что электроны в атомах движутся около положительно заряженного ядра по орбитам, на которых они обладают постоянной энергией. При некоторых условиях электроны могут переходить с одной орбиты на другую, вследствие чего ях энергия изменяется; избыток ее превращается в электромагнитное излучение. Этот способ возбуждения электромагнитных волн находит применение в бурно развивающейся в настоящее время отрасли науки и техники — квантовой электронике.

В радиотехнике основное практическое применение нашел метод использования ускоренного движения свободных электронов, находящихся в огромном количестве в телах проводников. Очевидно, что создать ускоренное движение электронов в одном направлении длительно драматически невозможно, поэтому приходится ускорение в одном направлении сменять замедлением, т. е. ускорением в противоположном направлении. Подобный цикл может быть повторен неоднократно. Это можно осуществить путем присоединения каких-либо проводников к зажимам источника переменной ЭДС, под действием которой свободные электроны проводника начинают совершать колебательное двизкение, создавая электромагнитное излучение в окружающем пространстве.

Такой проводник, преобразующий энергию источника переменной ЭДС в энергию электромагнитных волн, называется передающей антеннвн о й. Теория Максвелла позвояила установить, что скорость распростра~нення электромагнитных волн в какой-либо среде о сг")/е)з где с — скорость распространения света в вакууме; е — диэлектрическая, а р — магнитная проницаемости среды.

Для воздуха еж )гт ! скорость распространения электромагнитных волн близка к скорости света в вакууме: о=сж300000 км/с. Колебания электронов в антенне создаются источником периодически изменяющейся ЭДС с периодом Т. Если в некоторый момент поле у антенны имело максимальное зна~чение (рис. 1.1), то такое же значение оно будет иметь 5 (1.2) гнао ронгннг I Напряяггнность зягктрочггкого поня Напряглонногть магнатного поня Рис. 1.1. Структура поля электромагнитной волны спустя время Т.

За это время существовавшее в начальный момент у антенны электромагнитное поле переместится на расстояние Минимальное расстояние между двумя точками пространства, поле в которых имеет одинаковое значение, называется длиной волны. Как следует из (1,2), длина волны Л зависит от скорости ее распространения и периода колебаний электронов в антенне.

Так как 1.2. ОБЩАЯ СХЕМА РАДИОСВЯЗИ Может возникнуть вопрос, нельзя ли для того чтобы передать с помощью радиоволн человеческую речь или музыку, звуковые колебания превратить в элентрические, а последние с помощью антенны преобразовать в электромагнитные волны, чтобы затем в приемном пункте электромагнитные волны снова превратить в звуковые? Звуковые колебания, воопринимаемые человеческим ухом, лежат обычно в полосе частот от 50 до !5000 Гц.

Используя формулу (1.3), легко показать, что танис колебания создадут волны длиной от 6000 и до 20 км. Антенны же могут эффективно излучать электромагнитные колебания только тогда, когда их размеры соизмеримы с длиной волны. Поэтому передача нолебаний с такими длинами волн оказывается практически невозможной, 6 частота тока )=1)Т, то длина волны д = о/Т. (1Л) Нв основании теории Максвелла и из опыта можно устаноаитгь что электромапнитные волны представляют собой волны поперечного типа: в любой момент и в любой точке направления действия магнитного н электрического полей волны перпендикулярны,направлению ее распространения; при этом направление электрического поля всегда перпендикулярно направлению магнитного поля (рис, 1.1).

Если учесть, что можно построить антенны размерами, не превыщающимя нескольких сотен метров, то становится ясно, что для радиосвязи можно использовать волны длиной не более нескольких километров. Такие электромагнитные волны создаются колебаниями с частотами, во много раз превышающими частоты звуковых колебаний. Поэтому их можно использовать тольно в качестве переносчиков полезных звуковых сигналов. Это осуществляется изменением амплитуды, частоты нли фазы несущих волн по закону изменения звуковых сигналов. Такой процесс изменения параметров несущих волн носит название модуляции. На рис. 1.2 приведены графики передаваемого звунового сигнала и амплитудно-модулированных колебаний, которые получаются в том случае, когда по электрических колебаний, т.

е. приемная антенна. К антенне, расположенной в приемном пункте, приходят электромагнитные волны, излучаемые разными передатчиками, работающими на различных частотах. Для того чтобы принимать сигналы только одной радиостанции, необходимо иметь и з б и р а т е л ьное устройство, способное выделить из колебаний различных частот только те колебания, которые передаются нужной радиостанцией. Для решения этой задачи используются электрические колебательные контуры, настраиваемые нв частоту принимаемой радиостанциии.

Выделенные с помощью контура высокочастотные колебания нужно подвергнуть обратному преобразованию, т. е. получить из ннх токи или напряжения, изменяющиеся в соответствии с законом модуляции колебаний в передатчике. Для этого приемник должен иметь специальное устройство, называемое д ет е к т о р о м. Наконец, вы,деленный сигнал нужно подать на.

некоторое оконечное устройство, которое запишет его или позволит человеку воспринимать его в аиде звука, или света. Следовательно, радлоприемное устройство должно содержать обязательно антенну, избирательное устройство, детектор и оконечное устройство. Таким образом, структурная схема радиосвязи имеет вид, изображенный на рис. 1.3. Рас, 1.2. Колебания при радиопере- даче: а — низкочастотное; б — амплитуд- но-модулированное занону передаваемого сигнала изменяется амплитуда высокочастотных колебаний.

Таким образом, всякое радиопередающее устройство должно состоять нэ трех основных элементов: генератора переменной ЭДС, прибора, в котором происходит модуляция, и антенны. В приемном пункте должно находиться устройство, преобразующее энергию электромагнитных волн в энергию Пирейпюп(пн Прпемнпн аннгеннп пнтннп Рис. 1.3. Структурная схема линии, радиосвязи Какие же волны используются в современной радиотехнике? Исследования показали, что условия распространения радиоволн существенно различаются в зависимости от их длины.

Это определяется различием в прохождении волн, излученных антенной вдоль земной поверхности (так называемого з е м н о г о луч а) и волн, излученных под некоторым углом к горизонту (п ро ст р а потаенного луча). Оба этих пути распространения радиоволн показаны на рис. !эй Земной луч, проходя вдоль поверхности Земли, наводит в ней переменные токи, поторые встречают тем большее сопротивление, чем выше рабочая частота. Поэтому с ростом частоты возрастает поглощение энергии земного луча. Пространственный луч попадает в верхние слои атмосферы, которые находятся в ионизированном состоянии. Под Ч КЗ.

Характеристики

Список файлов книги