Таким образом, настраивая контур своего первого приемника в резонанс с несущей частотой радиостанции, ты с его помощью как бы отбирал, выделял колебания частоты только этой станции. Чем лучше контур будет выделять нужные колебания из антенны, тем выше селективность приемника, тем слабее будут помехи со стороны других радиостанций.
До сих пор я рассказывал тебе о замкнутом колебательном контуре, т. е. контуре, собственная частота которого определяется только индуктивностью катушки и емкостью конденсатора, образующих его. Однако во входной контур приемника входят также антенна и заземление. Это уже не замкнутый, а открытый колебательный контур. Дело в том, что провод антенны и земля являются «обкладками» конденсатора (рис. 43), обладающего некоторой электрической емкостью.
Рис. 43. Антенна и заземление — открытый колебательный контур
В зависимости от длины провода и высоты антенны над землей эта емкость может составлять несколько сотен пикофарад. Такой конденсатор на рис. 34, а был показан штриховыми линиями. Но ведь антенну и землю можно рассматривать и как неполный виток большой катушки. Стало быть, антенна и заземление, взятые вместе, обладают еще и индуктивностью. А емкость совместно с индуктивностью образуют колебательный контур.
Такой контур, являющийся открытым колебательным контуром, тоже обладает собственной частотой колебаний. Включая между антенной и землей катушки индуктивности и конденсаторы, мы можем изменять его собственную частоту, настраивать его в резонанс с частотами разных радиостанций. Как это делается на практике, ты уже знаешь.
Я не ошибусь, если скажу, что колебательный контур является «сердцем» радиоприемника. И не только радиоприемника. В этом ты еще убедишься. Поэтому ему я и уделил много внимания.
Перехожу ко второму элементу приемника — детектору.
В твоем первом приемнике роль детектора выполнял диод. Подробно о его устройстве и работе мы поговорим в шестой беседе. Сейчас же лишь скажу, что он является двухэлектродным полупроводниковым прибором, обладающим односторонней электропроводностью: хорошо проводит ток одного направления и плохо — ток обратного направления. Для простоты же объяснения работы диода как детектора будем считать, что ток обратного направления он вообще не проводит и является для нёго как бы изолятором. Это свойство диода иллюстрирует график, изображенный на рис. 44: диод беспрепятственно пропускает через себя положительные полуволны переменного тока и совсем не пропускает отрицательные полуволны. Отрицательные полуволны диод как бы срезает. В результате такого действия диода переменный ток преобразуется в ток пульсирующий — ток одного направления, но изменяющийся по величине с частотой пропускаемого через него тока. Этот преобразовательных процесс, называемый выпрямлением переменного тока, лежит в основе детектирования принятых радиосигналов.
Рис. 44. Диод преобразует переменный ток в пульсирующий
Посмотри на графики, показанные на рис. 45. Они иллюстрируют процессы, происходящие в знакомой тебе детекторной цепи простейшего приемника.
Рис. 45. Графики, иллюстрирующие детектирование модулированных колебаний радиочастоты
Под действием радиоволн в контуре приемника возбуждаются модулированные колебания радиочастоты (рис. 45, а). К контуру подключена цепь, состоящая из диода и телефонов. Для этой цепи колебательный контур является источником переменного тока радиочастоты. Поскольку диод пропускает ток только одного направления, то модулированные колебания радиочастоты, поступающие в его цепь, будут им выпрямлены (рис. 45, б), или, говоря иначе, продетектированы. Если провести штриховую линию, огибающую вершины выпрямленного тока, то получится «рисунок» тока звуковой частоты, которым модулирован ток, поступающий в антенну радиостанции во время передачи.
Ток, получившийся в результате детектирования состоит из импульсов радиочастоты, амплитуды которых изменяются со звуковой частотой. Его можно рассматривать как суммарный ток и разложить на две составляющие: высокочастотную и низкочастотную. Их называют соответственно высокочастотной и составляющей звуковой частоты пульсирующего тока. В простейшем приемнике составляющая звуковой частоты идет через телефоны и преобразуется ими в звук.
Телефон — третье, последнее звено простейшего приемника, которое, образно выражаясь, «выдает готовую продукцию» — звук. Это один из старейших электротехнических приборов, почти без изменения сохранивший свои основные черты до наших дней.
Для детекторных и многих простейших транзисторных приемников используют головные телефоны, например типов ТОН-1, ТГ-1, ТА-4. Это два последовательно соединенных телефона, удерживающихся на оголовье. Отвернем крышку одного из телефонов (рис. 46. а). Под нею находится круглая жестяная пластинка — мембрана. Сняв осторожно мембрану, мы увидим две катушки, насаженные на полюсные наконечники постоянного магнита, впрессованного в корпус. Катушки соединены последовательно, а крайние выводы их припаяны к стерженькам, к которым с наружной стороны при помощи зажимных винтов подключен шнур с однополюсными штепсельными вилками.
Как работает телефон? Мембрана, создающая звук, находится возле полюсных наконечников магнита и опирается на бортики корпуса (рис. 46, б). Под действием поля магнита она немного прогибается в середине, но не прикасается к полюсным наконечникам магнита (на рис. 46, б — сплошная линия).
Рис. 46. Устройство электромагнитного телефона
Когда через катушки телефона течет ток, он создаст вокруг катушек магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянного магнита. Сила этого единого магнитного поля, а значит, и сила притяжения мембраны к полюсным наконечникам зависит от направления тока в катушках. При одном направлении, когда направления магнитных силовых линий катушек и магнита совпадают и их поля складываются, мембрана сильнее притягивается к полюсам магнита (на рис. 46, б — нижняя штриховая линия). При другом направлении тока силовые линии катушек и магнита направлены встречно и общее поле становится слабее, чем поле магнита. В этом случае мембрана слабее притягивается полюсными наконечниками и, выпрямляясь, несколько удаляется от них (рис. 46, б — верхняя штриховая линия). Если через катушки телефона пропускать переменный ток звуковой частоты, суммарное магнитное поле станет то усиливаться, то ослабляться, а мембрана будет то приближаться к полюсным наконечникам магнита, то отходить от них. т. е. колебаться с частотой тока. Колеблясь, мембрана создаст в окружающем пространстве звуковые волны.
С первого взгляда может показаться, что постоянный магнит в телефоне не нужен: катушки можно надеть на железную ненамагниченную подковку. Но это не так. И вот почему. Железная подковка, намагничиваемая только током в катушках, будет притягивать мембрану независимо от того, идет ли ток через катушки в одном направлении или другом. Значит, за один период переменного тока мембрана притянется во время первого полупериода, отойдет от него и еще раз притянется во время второго полупериода, т. е. на один период переменного тока (рис. 47, а) она сделает два колебания (рис. 47, б). Если, например, частота тока 500 Гц, то мембрана телефона за 1 с сделает 500·2 = 1000 колебаний и тон звука исказится — будет вдвое выше. Вряд ли нас устроит такой телефон.