Файл: Теория линейных электрических цепей учеб. пособие.pdf

гекта-, дека-метровые, метровые, деци-, еанти- и миллиметровые волны.

Радиотелеграфия и радиотелефония. Передача знаков по радио (радиотелеграфия) по существу не отличается от передачи при частотной телеграфии. Точки; тире и пробелы в виде токов в пере­ дающей и приемной антеннах имеют вид, показанный на рис. 0.6, а, только частота переменного тока значительно выше, т. е. в одной телеграфной точке помещается много периодов. В приемнике, при­ соединенном к антенне, должно быть выпрямляющее и сглаживаю­ щее устройство, чтобы получить импульсы постоянного тока (см. рис. 0.6, б). Это устройство в радиотехнике называется детектором, т. е. прибором, обнаруживающим радиоволны. В самом начале при­ менения радиотелеграфии проявился основной недостаток радио­ телеграфной передачи — существование значительных помех. Радио­ передающие станции, излучающие во все стороны волны, создают друг другу значительные помехи. К ним прибавляются атмосферные помехи, помехи от автомобилей, бытовых приборов и т. п. Помехи есть и при проводной связи, но они значительно слабее. Борьба с помехами в электросвязи и, особенно в радиосвязи, является главной задачей и в настоящее время. Для того чтобы радиосвязь могла функционировать, каждой передающей радиостанции отво­ дится определенная длина волны (определенная частота), на которой она должна работать. Поэтому в приемных устройствах кроме детек­ тора важное значение имеют цепи, принимающие только колеба­ ния определенной частоты и отсеивающие все лишние частоты.

Другой недостаток радиосвязи — малая сила тока в приемной антенне и радиоприемнике. Поэтому появилась необходимость в усилителе, возникновение которого стало возможным с изобре­ тением в 1907 г. электронной лампы. После усовершенствования электронная лампа произвела в 20-х годах нашего столетия настоя­ щий переворот в радиотехнике и в смежных с ней областях. Она дала возможность не только усиливать колебания низкой и высокой частоты, но и также генерировать их. Электронная лампа стала основой всей радиоэлектроники. В последние годы электронная лампа заменяется более экономичным полупроводниковым прибо­ ром — транзистором, если не требуются большие мощности или очень высокие частоты.

После радиотелеграфии с появлением электронной лампы насту­ пила очередь радиотелефонии. Как указывалось, речь или музыка состоит из простых тонов, каждый из которых при телефонной пере­ даче соответствует току определенной частоты. В сумме же при нало­ жении их на постоянный ток получается сложная кривая тока, подобная изображенной на рис. 0.8.

При передаче одного тона ток в телефоне определяется выражением

(буква «н» показывает, что имеем дело с низкой, т. е. звуковой, частотой, F — низкая частота, определяющая высоту тона).

12

При передаче по радио ток в антенне должен изменяться по

Итак, модулированный ток высокой частоты является суммой трех высокочастотных колебаний. Одно из них определяется несу­

13

При радиотелефонной передаче частоты тонов все время меня­

(рис. 0.10), отложив по оси абсцисс частоту. Кроме несущей частоты

зывалось, экономически невыгодно строить проводные линии связи, особенно кабельные, для передачи одного телефонного (или теле­ графного) канала. Перенос полосы частот был применен для того, чтобы по одной кабельной линии связи передавать несколько кана­ лов связи (рис. 0.11). В настоящее время по междугородним ка­ бельным линиям передается 12,24 и даже 60 каналов. Специальные типы кабелей (коаксиальные кабели) дают возможность передавать до 2000 каналов связи. Широкое распространение получил обмен между городами радиовещательными программами, а в последние годы и телевизионными передачами. Это еще более усложнило дело, так как передача телевидения требует полосы частот в 6 Мгц. Поэтому в настоящее время разрабатываются новые системы, которые смогут заменить кабельные линии. Это — волноводные линии, основанные на передаче сверхвысокочастотной энергии по полым металлическим трубам, и световоды, по которым передаются модулированные световые лучи (оптические частоты).

14

Основные задачи систем электросвязи. При передаче информа­ ции (телеграфной, телефонной, телевизионной, для связи, теле­ метрии, телеуправления и т. д.) сообщения превращаются в сиг­ налы — токи и напряжения низкой или высокой частоты, изменя­ ющиеся со временем по определенному закону в зависимости от характера сообщения. На рис. 0.2 и рис. 0.6 изображен телеграфный сигнал, на рис. 0.8 и рис. 0.9 — телефонный. Здесь дается времен­ ное представление сигнала.

Однако к сигналам можно подойти и с иных позиций. Каждая передача характеризуется необходимой для нее полосой частот, которая должна полностью проходить через электрические цепи во избежание искажения сигнала. Изображение передаваемой полосы частот является частотным представлением сигнала (см. рис. 0.10 и 0.11).

Именно этими двумя представлениями сигналов, их взаимо­ зависимостью, их изменениями при прохождении через электричес­ кие цепи занимается теория электрических цепей. В ней рассматри­ ваются линейные и нелинейные цепи. Линейный элемент цепи характеризуется тем, что напряжение на нем линейно зависит от проходящего по нему тока. Примером линейной зависимости может

т. е. набор частот на линейном элементе не меняется. Это положение можно обобщить. В линейных цепях, состоящих только из линей­ ных элементов, не создаются новые частоты, хотя колебания неко­ торых частот могут усиливаться, а других ослабляться.

В нелинейных цепях дело обстоит иначе. Пусть зависимость тока от напряжения на нелинейном элементе имеет вид

Итак, ток содержит не только частоты Д и /2 , но и вновь появив­ шиеся частоты 2fi, 2/2 , (Д + /2)> (/і — f2)> а также постоянную составляющую. Нелинейные элементы (например, электронная лампа, транзистор) используются для получения новых частот.

15