Принципы радиосвязи
⚡ Физика · 9 класс
Что такое радиосвязь
Радиосвязь — это передача информации на расстояние с помощью электромагнитных волн (радиоволн). Первый радиоприёмник изобрёл русский учёный Александр Степанович Попов в 1895 году.
Идея радиосвязи в том, чтобы «нагрузить» быстро колеблющуюся электромагнитную волну полезным сигналом — звуком речи или музыки — передать её через пространство и затем извлечь сигнал обратно у приёмника.
Несущая волна и модуляция
Передающая антенна излучает высокочастотные колебания — несущую волну. Сам по себе звук имеет слишком низкую частоту, чтобы хорошо излучаться антенной. Поэтому звуковой сигнал «накладывают» на несущую волну. Этот процесс называется модуляцией.
При амплитудной модуляции по закону звукового сигнала изменяется амплитуда высокочастотных колебаний. При частотной модуляции изменяется их частота.
Этапы радиопередачи
- Микрофон преобразует звук в электрический сигнал низкой частоты.
- Генератор создаёт высокочастотные колебания (несущую).
- Происходит модуляция — сигнал накладывается на несущую.
- Антенна излучает модулированную волну в пространство.
- Приёмная антенна улавливает волну.
- Происходит детектирование — выделение звукового сигнала.
- Громкоговоритель превращает сигнал обратно в звук.
Детектирование
Детектирование (демодуляция) — это обратный процесс выделения звукового сигнала из принятой модулированной волны. Его выполняет специальный элемент — детектор, пропускающий ток только в одном направлении.
| Передатчик | Приёмник |
|---|---|
| Создаёт несущую | Принимает волну антенной |
| Модулирует сигнал | Детектирует сигнал |
| Излучает волну | Воспроизводит звук |
Настройка на станцию
В приёмнике есть колебательный контур с переменной ёмкостью. Меняя его собственную частоту, добиваются резонанса с частотой нужной радиостанции — так выбирают станцию из множества волн в эфире. Именно поэтому каждая станция работает на своей частоте: если бы две станции вещали на одной частоте, их сигналы накладывались бы и мешали друг другу.
Распространение радиоволн
Радиоволны разной длины ведут себя по-разному. Длинные и средние волны хорошо огибают поверхность Земли и распространяются на большие расстояния. Короткие волны отражаются от верхних слоёв атмосферы — ионосферы — и за счёт многократных отражений достигают другого полушария. Ультракороткие волны распространяются почти прямолинейно, поэтому для дальней связи на них используют ретрансляторы и спутники.
Разобранный пример
Радиостанция «Маяк» вещает на длине волны λ = 5 м. Найдём её частоту.
v = c / λ = (3·10^8) / 5 = 6·10^7 Гц = 60 МГц.
Частая ошибка: путать модуляцию и детектирование. Модуляция происходит в передатчике, детектирование — в приёмнике.
Кратко о главном
- Радиосвязь — передача информации электромагнитными волнами.
- Радио изобрёл А. С. Попов.
- Модуляция — наложение сигнала на несущую волну (в передатчике).
- Детектирование — выделение сигнала из волны (в приёмнике).
- Настройка на станцию происходит за счёт резонанса контура.