Радио

По такому же «ступенчатому» принципу строятся и радиоусилители. Обычно они состоят из нескольких ламповых «ступеней», каждая из которых представляет собой самостоятельный усилитель на одной лампе. Вход каждой последующей ступени подключается к выходу предыдущей.

Предположим, что каждая ступень усиливает колебания в 10 раз. Тогда общее усиление двух ступеней будет равно 10X10=100, трех — 10Х10Х10=1000 и т. д. Чем больше ламп в усилителе, тем выше его усиление. Вот почему в чувствительных радиоприемниках для дальнего приема бывает по десяти и более ламп.

В современной радиоаппаратуре часто применяются многосеточные лампы — четырехэлектродные (тетроды), пятиэлектродные (пентоды) и т. д. С помощью таких ламп можно усиливать токи с частотами свыше десяти миллионов колебаний в секунду. Обычные триоды для этой цели уже мало пригодны.

По мере развития радиолампы она становилась все менее похожей на своего предка — лампочку накаливания. Хрупкая стеклянная оболочка во многих радиолампах сменилась прочным железным панцырем. Такие лампы стали называться металлическими. Ясно, что они совсем не дают света и сохраняют название ламп лишь в силу укоренившейся традиции.

Лампы различны и по внешнему виду, и по размерам. Миниатюрные лампы — «желуди» — очень похожи на желудь как величиной, так и формой. Другое дело мощные радиолампы, применяемые в радиопередатчиках. Их величина близка к росту человека.

РАДИОЛАМПА В ПЕРЕДАТЧИКЕ

Ламповый генератор отличается от усилителя лишь одной интересной особенностью. Эта особенность состоит в том, что генератор усиливает свои же собственные колебания.

Ламповый усилитель очень легко превратить в радиопередатчик. Для этого нужно только, чтобы часть энергии с выхода лампы все время возвращалась на ее вход.

Устройство лампового генератора показано на рис. 12.

Рис. 12. Схема лампового генератора.

Как видно из рисунка, между катодом и сеткой лампы включена дополнительная катушка индуктивности 1. Она называется катушкой «обратной связи». Катушка обратной связи находится в электромагнитном поле катушки индуктивности 2 основного колебательного контура. Под влиянием этого поля в ней возбуждаются электрические колебания, которые затем усиливаются лампой и «раскачивают» контур.

Получается замкнутый круг: колебательный процесс, происходящий в контуре, порождает колебания в катушке обратной связи, а последние в свою очередь усиливаются лампой и поддерживают колебания в контуре. Генератор все время как бы сам себя возбуждает. Поэтому он получил название генератора с самовозбуждением.

Но в самый первый момент в контуре еще нет колебаний, и, стало быть, нечего усиливать. Как же зарождаются колебания? Ведь для того чтобы, например, начал колебаться маятник в стенных часах, необходим внешний толчок, который вывел бы его из положения равновесия.

В радиопередатчике роль такого толчка играет мгновенный импульс тока, возникающий при включении батареи.

В начальный момент колебательный контур генератора находится как бы в состоянии неустойчивого равновесия. Достаточно незначительно измениться анодному току генераторной лампы, и в контуре появляются едва заметные колебания. Тотчас часть их энергии «ответвляется» через катушку обратной связи во входную цепь лампы, усиливается и вновь попадает в контур. Размах электрических колебаний в контуре постепенно возрастает, пока не достигнет своей максимальной величины.

Современные передатчики устроены более сложно. В них, как и в радиоусилителях, много ламп. Это объясняется тем, что простейший генератор с самовозбуждением создает колебания с устойчивой частотой только тогда, когда его мощность невелика (намного меньше, чем у обычной осветительной электролампочки). Поэтому мощность радиопередатчика приходится усиливать с помощью ряда усилительных ступеней.

Имеются сложные генераторы, в которых колебания, создаваемые в первой ступени, усиливаются последующими. Такие генераторы называются генераторами с независимым возбуждением. Передатчики, подобные тому, с устройством которого мы сейчас познакомились, применяются для передачи телеграфных сигналов — коротких и длинных серий электромагнитных волн.

С этой целью периодически включают и выключают генератор по правилам телеграфной азбуки. Радист на приемной станции слышит работу передатчика не все время, а только в те моменты, когда включен ток. Комбинируя в уме услышанные сигналы, радист записывает радиограмму на листе бумаги.

Сигналы такого передатчика могут быть приняты и автоматическим радиотелеграфным аппаратом, прообраз которого был создан А. С. Поповым.

Сложнее обстоит дело при радиотелефонной передаче. Ведь здесь передается живая человеческая речь и музыка, а не точки и тире телеграфной азбуки!

ЗВУК ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Мы знаем, что звук и электрический ток — явления совершенно разные. Звук — это колебания частиц воздуха, электрический ток — движение электронов.

Радиосвязь основана на электрических процессах — излучении, распространении и приеме электромагнитных волн. Значит, чтобы передать речь, музыку или иные звуки по радио, их нужно каким-то путем преобразовать в колебания электрического тока. Впрочем, это умели делать еще задолго до изобретения радио и применяли в обычной проводной телефонии.

Взгляните на рис. 13. Он поясняет устройство простейшего микрофона — прибора, превращающего звук в колебания электронов.

Рис. 13. Устройство простейшего микрофона.

Микрофон состоит из металлического корпуса 1, тонкой графитовой пластинки — мембраны 2, изолированного контакта 3 и угольного порошка 4, заполняющего пространство между мембраной и контактом.

Если включить микрофон в цепь электрической батареи, то через угольный порошок потечет ток. Сила этого тока будет зависеть от того, насколько сдавлен порошок. Рыхлая порошковая масса, состоящая из множества крупинок угля, оказывает электрическому току большое сопротивление. Если же надавить на мембрану, то порошок станет более плотным, его крупинки теснее сомкнутся друг с другом и их сопротивление электрическому току уменьшится. А от величины сопротивления цепи зависит сила тока в ней. Чем меньше сопротивление, тем больше сила тока. Периодически надавливая на мембрану, можно изменять сопротивление угольного порошка, а значит, и силу тока, проходящего через микрофон.

То же самое происходит, когда на микрофон «давят» звуковые волны. Встречая мембрану, они заставляют ее колебаться с частотой звука. При этом и сила тока в цепи микрофона также начинает пульсировать в полном соответствии со звуковыми колебаниями, как это показано на рис. 14.

Рис. 14. Пульсация тока в цепи микрофона.

Так осуществляется превращение звука в колебания электрического тока. Как бы ни был сложен звук, какие бы тончайшие оттенки он ни принимал, всегда можно получить колебания электрического тока, в точности ему соответствующие.

«Озвученное» электричество можно передать по проводам на любое расстояние, как передают обычный электрический ток.

Обратная задача — превращение колебаний электрического тока в звук — решается с помощью всем известных приборов — телефонных наушников и громкоговорителей.

Устройство простейшего телефонного наушника можно видеть на рис. 15.