Передання звуку на відстань

Найпростіша система радіотелеграфного зв'язку, яка була запропонована Г. Марконі і О. С. Поповим і широко застосовувалась понад двадцять років, полягала у відправці серій затухаючих електромагнітних коливань, отриманих у коливальному контурі з іскровим розрядником. Ця система істотно поліпшилась після винайдення генератора незатухаючих електромагнітних коливань. Увімкнувши в коло генератора телеграфний ключ, можна було передавати сигнали з коротких і більш тривалих імпульсів електромагнітних хвиль.

Значно важче виявилося здійснити передачу мови і музики, тобто радіотелефонний зв'язок. На перший погляд може здатися, що бажаючи передати мову чи музику, можна за допомогою належного підсилення послати їх в антену і передати на велику відстань. Насправді ж таким способом передати сигнали не можна. Річ у тім, що коливання звукової частоти — це порівняно повільні коливання (від 100 Гц до кількох тисяч герц). А ми знаємо, що інтенсивність випромінювання електромагнітних хвиль низької частоти дуже мала. Виникає суперечність. З одного боку. Високочастотні хвилі добре випромінюються, але не містять потрібної інформації (мова або музика) і в приймальній антені збуджують чисто гармонічні коливання, тобто дають інформацію лише про те, працює передавач чи ні. З іншого боку, електромагнітні коливання низької (звукової) частоти кола мікрофона містять потрібну інформацію, але дуже слабо випромінюються.

Ця суперечність була розв'язана дуже дотепним способом. Він полягає в тому, що для передачі енергії електромагнітної хвилі використовують високочастотні коливання; а коливання низької частоти застосовують лише для зміни високочастотних коливань, або, як прийнято говорити, для їх модуляції. На приймальній станції з цих складних коливань за допомогою спеціальних методів знову виділяють коливання низької частоти, які після підсилення подають на гучномовець. Цей процес виділення інформації з прийнятих модульованих коливань дістав назву демодуляції або детектування коливань.

Модуляція сигналу

Модуляцію коливань можна здійснювати, змінюючи їх амплітуду, частоту або фазу. Ми обмежимося розглядом найбільш поширеного виду модуляції — амплітудної.

Амплітудна модуляція електромагнітних коливань полягає в тому, що амплітуду коливань електромагнітної хвилі змінюють за законом того низькочастотного (звукового) коливального процесу, який передається разом з електромагнітною хвилею.

Розглянемо найбільш просту амплітудну модуляцію, яка застосовується в радіомовленні. Коли на студії радіостанції не ведеться передача, сила струму в коливальному контурі змінюється за гармонічним законом:

і= I₀ sіn t.

Ці коливання зображені графічно на малюнку 2, а. За наявності сигналу (мова або музика перед мікрофоном) у коливальному контурі генератора незатухаючих електромагнітних коливань одночасно збуджуються коливання сили струму за законом і=I₀f(t), де f(t)— так звана модулююча функція, вид якої визначається модулюючим сигналом. Найпростіший тип модуляції спостерігається

Мал. 2

під час передачі чистого музикального тона (камертон перед мікрофоном). У цьому випадку сила струму в колі мікрофона змінюється за гармонічним законом (мал. 2, б), і модулююча функція має вигляд: f(t) = k sіn ₁t.

Модулюючий сигнал змінює амплітуду сили струму в коливальному контурі на значення I₀, пропорційне I₀ і f(t), тобто I₀= I₀ k sіn ₁t.

Тоді змінена амплітуда сили струму в контурі буде

I₀+I₀=I₀(1+k sіn ₁t),

а результуюча сила струму з коливальному контурі змінюється за законом:

i_p=I₀(1+k sіn ₁t) sіn t.

Оскільки звичайно частота модуляції ₁<<, то отримане коливання можна наближено розглядати як гармонічне з амплітудою I₀(1+k sіn ₁t), яка періодично змінюється в часі (мал. 2, в).

Для здійснення амплітудної модуляції електромагнітних коливань у радіотехніці опрацьовані різні способи. Одним з них є зміна напруги джерела енергії автогенератора. Для цього достатньо увімкнути послідовно з джерелом постійної напруги U₀ джерело, напруга якого U_n змінюється за певним законом (мал. 3).

Мал.3