Радиобайланыс принципі

Қысқаша

3.18-сурет

Радиобайланыстың қарапайым сұлбасы 3.18-суретте көрсетілген. Осы сұлбаға сүйене отырып, радиобайланыстың негізгі физикалық принципін жүзеге асырады. Таратқыш радиостанцияда жоғары жиілікті тербелістер генераторы антеннада қоздыратын жиілігі жоғары айнымалы ток кеңістікте шапшаң өзгеретін электромагниттік өріс туғызады да, ол электромагниттік толқын түрінде тарайды (3.18, а-сурет). Қабылдағыш антеннаға жеткен электромагниттік толқын таратқыш станция қандай жиілікпен жұмыс істейтін болса, жиілігі дәл сондай айнымалы ток туғызады. Қабылдағыш антеннаға қосылған тербелмелі контур резонансқа түсу нәтижесінде жиілігі бізге қажетті таратқыш радиостанцияның жиілігіндей еріксіз тербелісті ғана күшейтіп, бөліп алады (3.18, в-сурет).

Радионы ойлап табу. Радиотелеграф байланысы

Александр Степанович Попов

Герц тәжірибелері тұңғыш рет электромагниттік толқындарды таратуға болатынын көрсетті. Оның тәжірибелерінде толқынның таралуы аз қашықтықта, зерттеу жүргізілген үстел шегінде ғана жүзеге асырылған еді. Электромагниттік толқынның алыс қашықтықта сымсыз таралу мүмкіндігіне Герцтің өзі күдікпен қараған екен. Тұңғыш рет электромагниттік толқынды сымсыз байланыс жасау үшін қолдануға болатынын 1895 жылы 7 мамырда орыс ғалымы Александр Степанович Попов Ресейдің физика-химия қоғамының мәжілісінде тәжірибе жасап көрсетті. Попов электромагниттік толқындарды тіркеудің сенімді және жақсы сезгіш тетігі—когерерді қолданды. Оны Поповтың ашқан жаңалығынан бес жыл бұрын, сезімталдығы нашар Герцтің ұшқындық қабылдағыш вибраторының орнына,басқа тәсілді қолдануды ұсынған француз физигі Э. Бранли еді. Өзінің жасаған аспабын Бранли когерер деп атаған. Когерер — екі электроды бар шыны түтік. Оның ітттіне ұсақ металл үгінділері салынған.

3.19-сурет

Қалыпты жағдайда когерердің кедергісі үлкен болады, өйткені үгінділердід бір-біріне тиісуі нашар. Поповтың қабылдағышы когерерден К, электромагниттік реледен ЭМ, электр қоңырау Қ мен ток көзінен тұрады (3.19-сурет). Алғашқыда А.С. Попов өзінің қабылдағышын найзағайдағы электр разряды кезінде пайда болатын электромагниттік толқынды тіркеу үшін қолданады. Оны ол "найзағай тіркегіш" деп атаған. Антеннаға жеткен жиілігі жоғары электромагниттік толқын еркін электрондардың еріксіз тербелістерін қоздырып, айнымалы ток туғызады. Айнымалы кернеудің әсерінен үгінділер арасында электрлік ұшқындар туады да үгінділерді пісіреді. Когерердің кедергісі 100—200 еседей күрт кемиді. Жайшылықта когерердің кедергісі өте үлкен болғандықтан реле қоңырау тізбегін ток көзіне қоса алмайды. Енді электромагниттік толқын келгенде электр қоңырауының тізбегі когерер арқылы тұйықталады. Балға Б когерерді соғып толқын келгенін хабарлайды. Электромагниттік толқын аяқталысымен, қоңырау тізбегі ажыратылады, өйткені балға қоңыраумен бірге когерерді де соғады. Когерерді сілкіп қалғанда оның кедергісі қайтадан бұрынғы үлкен мәніне ие болады да, келесі толқынды қабылдауға дайын тұрады.

Қабылдағыштың сезгіштігін арттыру үшін Попов когерердің бір ұшын жерге, ал екінші ұшын биіктікте тұрған өткізгіш сымға қосып тұңғыш қабылдағыш антенна жасады.

1896 жылы А.С. Попов электромагниттік толқындар таратқышты жасады. Электромагниттік толқындарды таратқыш пен қабылдағышты жетілдіре отырып, ол телеграфтың Морзе әрпімен сөздерді беріп және оны қабылдай бастады. Осы жылдың 24 наурызында әлемде бірінші рет 250 м қашықтыққа сымсыз, екі сөзден тұратын "Генрих Герц" деген радиограмма таратып, оны қабылдады және ол бұл толқындарды телефон арқылы құлаққа да қабылдауға болатынын іс жүзінде көрсетті. Байланыстың бүл түрі радиотелеграфтық байланыс деп аталып кетті. Телеграф толқындары қыска және ұзын электромагниттік толқын импульстері, яғни Морзе әліппесінде қабылданған "нүкте" мен "тире" түрінде беріліп келеді.

Радиотехниканың дамуына және оның жан-жақты практикалық мақсаттарда қолданылуына зор үлес қосқан итальян өнертапқышы Г. Маркони болды. Ол 1897 жылы электромагниттік толқындарды сымсыз байланыс жүйесінде қолдануға болатынына патент алады.

Г. Маркони 1901 жылы тұңғыш рет Еуропа мен Америка арасында Атлант мұхиты арқылы радиобайланысты жүзеге асырады. Радионы байланыс құралдары ретінде дамытуда оның рөлі ерекше. А.С. Попов өзінің ашқан жаңалығына, өкінішке орай, патент алмаған екен.

Радиотелефондық байланыс

Радиобайланыстың дамуының ең маңызды кезеңі 1906 жылы американдық инженер Д. Форестің үш электродты шамды — триодты ойлап шығарумен байланысты. Триод негізінде 1913 жылы өшпейтін электрлік тербелістердің шамды генераторы жасалынды. Соның нәтижесінде электромагниттік толқын арқылы енді музыканы, сөзді, яғни дыбысты қашықтықта тарату жүзеге асырылды. Оны радиотелефондық байланыс деп атады.

3.20-сурет

Радиотелефон байланысын іске асыру енді тіпті оңай сияқты көрінеді. Дыбыс толқыны тудыратын ауа қысымының тербелісін микрофонда дәл сондай электрлік тербелістерге айналдырады. Оны күшейетіні дыбыс жиілігіндегі айнымалы токтың еріксіз тербелісін антеннада тудыруға болады. Бірақ мұндай тәсілмен радиотелефондық байланысты іске асыру мүмкін емес. Антенна шығаратын электромагниттік толқынның интенсивтілігі жиіліктің төртінші I~w⁴ дәрежесіне пропорционал екенін еске түсірейік. Дыбысты берудің қиыншылығы мынада: радиобайланыс үшін жоғары жиілікті электрлік тербелістер керек, ал дыбыс жиілігі төменгі жиіліктегі тербелістер болып табылады. Мұндай төменгі жиіліктегі электромагниттік толқындар мүлдем шығарылып таратылмайды дерлік. Сондықтан дыбыс жиілігіндегі электромагниттік тербелістерді алысқа тарата алатын жоғары жиілікті электромагниттік тербелістерге қандай да бір тәсілмен үстемелеу қажет болды.

Төменгі жиілікші электрлік тербелістерге сәйкестендіре отырып жоғары жиілікті электромагниттік тербелістерді басқару — жоғары жиілікті тербелістерді модуляциялау деп аталады. Модуляция деп отырғанымыз жоғары жиілікті тербелістердің параметрлерінің бірін — амплитудасын, жиілігін немесе фазасын төменгі (дыбыс) жиілікпен баяу өзгертетін процесс. Радиобайланыста амплитудалық, жиіліктік және фазалық модуляция қолданылады. Жоғары жиілікті тербелістерді тасымалдаушы жиіліктер деп атайды, өйткені олар дыбыс жиілігіндегі тербелістердің тасымалдаушылары рөлін атқарады.

Қазіргі заманғы радиотехникада көбінесе, ғарыштық байланыс жүйелерінде және телевизияда әрқашан жиіліктік модуляция қолданылады.

Радиоқабылдағышта жиіліғі жоғары күрделі тербелістерден қайтадан төменгі жиілікті тербелістерді ажыратып, бөліп алады. Төменгі жиілікті сигналды қалпына келтіру процесін демодуляция немесе детекторлеу деп атайды. Детекторленген сигналды күшейткеннен кейін акустикалық тербеліске айналдырады. 3.20-суретте радиобайланысты жүзеге асырудың негізгі принциптерінің модульдік сұлбасы берілген.