Посвящение в радиоэлектронику

Радиосигналы естественного происхождения регистрировались еще грозоотметчиком А. С. Попова. Но вот что удивительно: когда стали изготавливать приемники с огромными антеннами для диапазона сверхдлинных волн, число атмосферных разрядов, регистрируемых приемником, возрастало, хотя никаких гроз в обозримой окрестности и в помине не было. Оставалось предположить, что приемник регистрирует очень удаленные грозы. Теперь-то нам ясно, что сверхдлинные волны распространяются на расстоянии в тысячи и тысячи километров. А спектр излучения разряда молнии имеет максимум на частотах 7…30 кГц. На более высоких частотах спектральная плотность излучения равномерно уменьшается. Поэтому нет ничего странного в том, что принимаются сигналы гроз, свирепствующих очень далеко от наших мест, где в это время может стоять прекрасная погода.

На Земле в каждый данный момент бушует не менее 100–300 гроз. Подавляющее их большинство приходится на экваториальные области. Выделяют даже центры грозовой активности, расположенные в Центральной Америке и в Южной Америке в бассейне Амазонки, в тропической Африке и в Индонезии. Когда условия прохождения радиоволн из этих районов улучшаются, возрастает и уровень атмосферных помех в эфире. Одиночный грозовой разряд, зарегистрированный приемником, радисты назвали коротко и даже как-то ласково — «атмосферик». По форме принятого атмосферика, воспроизведенной на экране осциллографа, можно судить и о пути, пройденном им в эфире. Скорость распространения различных спектральных компонентов сложного спектра атмосферика разная, к тому же разные частоты по-разному ослабляются при распространении. Как правило, составляющие нижних частот спектра поступают с меньшим ослаблением, чем верхнечастотные, поэтому и максимум атмосферных помех приходится на достаточно низкие частоты около 10 кГц. В результате, чем больший путь прошел атмосферик, тем «басовитее» и длиннее он становится. Его звук, воспроизведенный приемником, не имеет уже ничего общего с сухим треском близкого грозового разряда.

Особенно интересный характер приобретают атмосферики в диапазоне частот электромагнитного спектра, соответствующих звуковым частотам 1…16 кГц. Здесь дальний атмосферик прослушивается как свист изменяющегося тона. По длительности и диапазону изменения тона свиста можно судить о дальности до очага грозы, породившей этот «свистящий атмосферик». Она может достигать и десятков тысяч километров. Прием и «расшифровка» параметров атмосфериков довольно много дают науке при изучении верхних слоев атмосферы и путей распространения радиоволн. Что же касается техники приема, то со времен первого грозоотметчика она изменилась настолько, что стала совершенно неузнаваемой.

На рисунке показан внешний вид современного индикатора гроз. Обратите внимание на антенны. Они малогабаритны, их малые размеры компенсируются высокой чувствительностью приемника. Антенн три: ненаправленная штыревая и две направленные рамочные. Рамочная антенна принимает сигнал лучше всего в том случае, если направление магнитного поля приходящей волны перпендикулярно плоскости рамки. Поэтому направление на источник сигнала должно лежать в плоскости рамки. Диаграмма направленности рамочной антенны имеет вид восьмерки.

Грозопеленгатор.

Грозопеленгатор оснащен электронно-лучевой трубкой, луч на экране которой ярко вспыхивает в момент прихода атмосферика. Яркостью луча управляет канал приема, связанный с ненаправленной штыревой антенной. Еще два канала приема, связанные с рамочными антеннами, управляют отклонением луча от центра экрана. Рамки ориентируются в направлениях север юг (N-S) и восток-запад (О-W). Аналогичные обозначения наносят и на краях экрана. В результате каждый разряд молнии вызывает появление на экране светящейся полоски, ориентация которой указывает направление на грозу, а длина интенсивность разряда. Таким образом, современный грозоотметчик указывает не только на существование грозового очага, но и определяет направление на него. В зависимости от чувствительности каналов приема (которую можно регулировать) грозопеленгатор может регистрировать как местные (100…300 км), так и весьма удаленные (тысячи километров) грозы. Для регистрации местных гроз теперь все чаще используют метеорологические радиолокаторы.

Следующим, а в крупных городах первым по значению источником помех радиоприему является деятельность человека. Проведите небольшой опыт. Включите приемник, найдите свободную от сигналов радиостанций частоту в диапазонах ДВ или СВ и увеличьте громкость до предела. Что вы слышите? Если не сплошной треск, то уж нерегулярные потрескивания и щелчки обязательно. А теперь включите настольную лампу или любой другой электроприбор.