Посвящение в радиоэлектронику

Поясним сказанное примером. Звуковое сопровождение первого телевизионного канала передастся на частоте 56,25 МГц. Сконструируем задающий генератор на частоту 6,25 МГц и промодулируем его звуковым сигналом с девиацией всего ± 5,55 кГц. Затем включим последовательно два утроителя частоты, чтобы получить общий коэффициент умножения в девять раз. В результате на выходной каскад поступит ЧМ сигнал с требуемыми центральной частотой 56,25 МГц и девиацией ± 50 кГц.

Передатчик звука.

Как умножают частоту? Давайте уж не будем подробно разбираться в технических деталях, установим только общий принцип. Если форму синусоидального сигнала сильно исказить, то кроме основной частоты f₀ он будет содержать массу гармоник, т. е. колебания с частотами 2f₀, 3f₀, 4f₀ и т. д. Остается выделить нужную гармонику колебательным контуром. А уж исказить форму колебаний очень просто (ломать — не делать!): достаточно выбрать режим обычного усилительного каскада на нелинейной части его характеристики. Если, например, увеличить напряжение смещения, то каскад будет работать «с отсечкой», т. е. усиливать только во время части периода входного сигнала. А остроконечные импульсы тока, протекающего в нагрузке, очень богаты гармониками. Вот вам еще несколько преимуществ частотной модуляции: модулировать сигнал можно в маломощном задающем генераторе, а нелинейные искажения, вносимые последующими каскадами, на качество сигнала не влияют.

Спектральный состав выходных импульсов.

Работа усилительного каскада с «отсечкой» тока.

Особо хотелось рассказать об антеннах передающих телецентров. Зачем строят высокие башни, вроде Останкинской в Москве? Вы уже знаете, что ультракороткие волны распространяются прямолинейно и с высокой башни «дальше видно» — расширяется радиус уверенного приема данного телецентра. Но даже с высокой башни нет никакого смысла излучать сигнал во все стороны. Разумеется, я не имею в виду, что надо излучать на север и не излучать на юг. Совсем нет! В горизонтальной плоскости надо излучать равномерно по всем направлениям. А вот вверх излучать сигнал незачем. И вниз, в землю, тоже. Основную часть мощности сигнала надо посылать вдоль горизонта, где и расположена основная масса, если не сказать, все телезрители со своими приемными антеннами.

Диаграмма направленности передающей телевизионной антенны.

Сформировать узкую диаграмму направленности передающей антенны в направлении горизонта можно. Для этого надо расположить по вертикали одну над другой несколько всенаправленных антенн. Питать антенны следует от общего передатчика через фидеры равной длины. При этом все антенны будут возбуждаться в одной и той же фазе. Посмотрим, как формируется диаграмма направленности.

В направлении горизонта расстояния от каждой из передающих антенн до приемника одинаковы, и все волны приходят в одной и той же фазе. Следовательно, электромагнитные поля складываются в этом направлении. Возьмем другое направление, скажем под углом α вверх. Тогда путь волны от верхней антенны до удаленного наблюдателя будет меньше на Δ = h·sin α, чем от нижней. Здесь h расстояние между антеннами. Если Δ окажется равным половине длины волны, то колебания взаимно скомпенсируются и излучения в этом направлении не будет.

Мы рассмотрели две антенны. Не будем рассматривать N антенн (это сложно, но вполне возможно), а сформулируем вывод: решетка синфазных антенн, расположенных вертикально, излучает преимущественно в горизонтальном направлении, причем ширина главного лепестка диаграммы направленности, выраженная в радианах, примерно равна отношению λ/H, где λ — длина волны, а H — высота решетки из антенн. Таким образом, на высокой мачте можно разместить достаточно большую антенную решетку и сильно сузить луч в направлении горизонта. Не правда ли, нарисованная на этой странице передающая антенна со своей диаграммой направленности очень напоминает маяк, освещающий узким лучом горизонт? В обоих случаях происходит концентрация излучаемой энергии в нужном направлении.

Формирование диаграммы направленности.

Отдельные антенны в решетке излучателей располагают достаточно часто, на расстоянии 0,5… 0,7 длины волны. Если антенны расположить реже, то в диаграмме направленности появятся дополнительные, побочные максимумы, направленные под большим углом к горизонту и, следовательно, ненужные. Каждый из излучателей должен быть всенаправленным в горизонтальной плоскости. Такими свойствами обладает кольцевой излучатель, или «турникет», составленный из двух скрещенных диполей. На сравнительно толстых мачтах часто устанавливают кольцевой излучатель, состоящий из четырех отдельных полуволновых диполей.