§ 3.4 Радиобайланыс принципi. Амплитудалық модуляция және демодуляция. Детекторлы қабылдағыш

Осы тұрғыдан қарағанда радиобайланыс орнату аса күрделi мәселе емес тәрiздi көрiнуi мүмкiн. Ол үшiн бар болғаны микрофондағы дыбыс толқындарын, сәйкес жиiлiктегi электромагниттiк толқындарға айналдырып таратып, қабылдағышта қайтадан дыбыс толқындарына айналдыру жеткiлiктi сияқты.

Бiр қарағанда осылай оңай тәрiздi көрiнген бұл мәселе шындығында бiз ойлағаннан әлде қайда күрделi. Себебi электромагниттiк толқын шығарудың қуаты жиiлiктiң төртiншi дәрежесiне пропорционал. Осының салдарынан дыбыс жиiлiгiндей төменгi жиiлiктегi электромагниттiк толқындар мүлдем шығып тарамайды десе де болады.

Сондықтан, жиiлiгi төмен толқындарды таратудың бiрден-бiр жолы оны тарату үшiн жиiлiгi жоғары толқындарды пайдалану. Мұндай мүмкiндiк шындығында бар. Ол үшiн жоғарғы жиiлiктегi тербелiстердiң қандай да бiр параметрлерiн төменгi дыбыс жиiлiгiне сәйкес өзгерте отырып электромагниттiк толқындар тарату қажет. Жоғарғы жиiлiктегi толқындардың көмегiмен осылай төменгi жиiлiктегi мағұлматтарды тарату әдiсiн модуляциялау деп атайды. Модуляциялау кезiнде жоғарғы жиiлiктегi толқындардың қандай параметрiнiң өзгергенiне байланысты амплитудалық модуляция, жиiлiк және фазалық модуляциялары болуы мүмкiн. Амплитудалық модуляцияның ерекшелiктерiмен мына жерден танысуға болады.

Ал осылай модуляцияланған толқындар радиоқабылдағыштарға жетiп қабылданған соң, керiсiнше, жоғарғы жиiлiктегi электромагниттiк толқындардан дыбыс жиiлiгiндегi сигналдарды ажыратып алу қажет. Бұл процесстi демодуляциялау немесе детекторлау деп атайды. Детектор ретiнде жоғарғы жиiлiктегi токты тек бiр бағытта ғана өткiзетiн жартылый өткiзгiштi диодтар қолданылады. Осындай қарапайым детекторлы радиоқабылдағышта демодуляциялау процессiнiң қалай жүзеге асатыны жөнiнде мына жерден қарап көруге болады.

§ 3.5 Радиолокация. Теледидар туралы түсiнiк

Ал шағылған толқындарды тiркеу арқылы оны шағылдырған нысандардың орнын дәлме-дәл анықтаудың мүмкiндiгi бар. Мiне, осы үрдiстi радиолокация деп атайды. Радиолокация жасайтын қондырғыларды радиолокаторлар немесе радарлар дейдi. Радиолокациялық қондырғы негiзiнен екi бөлiктен : толқын таратқыштан және толқын қабылдағыштан тұрады. Радиолокацияда қолданылатын толқындардың жиiлiгi аса жоғары, шамамен 108 – 1011 Гц. Бұл толқындар арнайы параболалық антеннаның көмегiмен белгiлi бiр бағытта ғана аса күшейтiлген «сәуле» түрiнде таратылады. Бұлай таратылған толқындар нысанның қай бағытта екенiн дәл анықтауға мүмкiндiк бередi. Ал нысанға дейiнгi ара қашықтықты шағылған толқынның кешiгу уақыты арқылы анықтайды. Радиолокацияның көмегiмен ұшақтардың орнын анықтауды мына жерден көруге болады.

Электромагниттiк толқындардың көмегiмен алысқа тек дыбыстарды ғана емес, сонымен қатар бейне көрiнiстердi де жеткiзуге болады. Бүгiнгi күнгi теледидар осының мысалы. Мұндай бейне тасымалдаудың негiзгi принципi мынадай: экрандағы бейнекескiн сәйкес электр сигналдарына түрлендiрiледi де, ол сигналдар жоғарғы жиiлiкте модуляцияланып, әдеттегi жолмен кеңiстiкте таратылады. Ал қабылдағышта тiркелген бұл толқындарға керi түрлендiру жүргiзiлiп, нәтижесiнде қайтадан бейнекескiн алынады.

Ал бейне кескiндi электр сигналдарына түрлендiрудiң принципi мынадай: бейнекескiн арнайы оптикалық жүйелердiң көмегiмен арнайы мозаикалық экранға түсiрiледi. Мозаикалық экран 625 горизонталь жолға бөлiнген. Ал әрбiр жол өз кезегiнде ұяларға бөлiнген. Осындай экранға бейнекескiн түскен кезде әрбiр ұя зарядталады. Оның заряды ұяға түскен жарық энергиясына тәуелдi. Бұдан әрi әрбiр ұядағы ақпаратты арнайы қондырғы оқып, электр сигналдарына айналдырады. Бүгiнгi күннiң теледидар жүйесiнде 625 жолдан тұратын экран, 1/25 с уақыт аралығында бiр рет оқылады. Осындай қарапайым қондырғы видикон деп аталады.

Ал қабылданған электр сигналдарын бейне кескiнге айналдыратын теледидардың негiзгi тетiгi кинескоп деп аталатын электронды-сәулелiк түтiк болып табылады. Бұл түтiктегi электрон көзiнен шыққан шапшаң электрондар шоғы люминофорлы экранға келiп соғылады. Люминофорлы экран деп өзiне электрон соқтығысқан кезде жарық шығаратын кристаллдармен қапталған экранды айтады. Экранға қарай ұшып бара жатқан электрондар ағыны түтiк сыртынан қапталған екi жұп катушканың магнит ағыны арқылы өтедi. Бұл катушкалардағы магнит ағыны электрон шоқтарын экрандағы 625 жолмен реттеп бағыттап отырады. Ал электрон шоғындағы токтың мәнi қабылданған сигналдың мәнiмен анықталады. Экрандағы белгiлi бiр аймағындағы бейненiң жарқын, немесе солғын болуы осы аймақтағы токтың мәнiне байланысты. Тарату құралындағы тәрiздi бұл жерде де бiр кадрға сәйкес келетiн бейне кескiн экранның 625 жолын 1/25 с уақыт аралығында өңдеу арқылы алынады. Осылай жоғары жиiлiкпен бiрiн бiрi алмастырып отыратын кадрлар тiзбегiн адамдар көзi үздiксiз қозғалыс ретiнде қабылдайды.

Түрлi-түстi бейне кескiндердi таратып, қабылдау жай кескiндегiден көрi күрделi теледидарлық жүйенi қолдануды талап етедi. Бұл жерде бiр таратқыш түтiктiң орнына қызыл, көк және жасыл түстерге сәйкес келетiн үш түтiк қолданылады. Ал теледидардың кинескопы үш тектi кристаллдармен қапталады. Бiр кристаллға электрон шоғы түссе ол қызыл түспен, екiншiсi көк, ал үшiншiсi жасыл түспен жарқырайды. Бұл кристаллдар экранда қатаң тәртiппен орналасқан. Экранға үш электронды сәулелi түтiктен электрондар шоғы түседi де, әрбiр шоқ бiрмезгiлде үш түстi кескiн туғызады. Бiр-бiрiне қабаттасқан бұл кескiндердi адам көзi сан алуан, түрлi түстi бейне ретiнде қабылдайды.

3.5 - сурет

§ 3.6 Электромагниттiк толқынның қасиеттерi

Электромагниттiк толқындардың бұл қасиеттерiн алдағы уақытта жарық толқындарының мысалында терең оқып зерттейтiн боламыз.

Шешуi: Шығарылған толқын ұзындығы

өрнегiмен анықталады. Ал, тербелiс жиiлiгi мен периоды келесi қатынаспен байланысқан:

Онда,

Шешуi: Радиоқабылдағыш қабылдайтын толқынның жиiлiгi төмендегi өрнекпен анықталады:

мұндағы толқын ұзындығы

Бұл өрнектi пайдаланатын болсақ, конденсатор сыйымдылығының өзгеру мәндерiне сәйкес келетiн толқын жиiлiктерi:

Сонымен, толқын жиiлiгiнiң диапазоны

Жауабы:

Шешуi: Тербелмелi контур шығаратын толқын ұзындығы:

мұндағы L - катушканың индуктивтiлiгi. Оны анықтау үшiн тiзбекте пайда болатын ЭҚК өрнегiн жазалық. Оның модулi:

бұдан, катушканың индуктивтiлiгi:

Онда, конденсатор сыйымдылығы