Путеводитель в мир электроники. Книга 2 - Борис Семенов

Рис. 11.71. Измерение расстояния до объекта средствами РЛС

В момент излучения импульса (1) запускается развертка осциллографа и антенна переключается на прием. Отраженный импульс (2) приходит спустя некоторое время t, поэтому, помножив полученное. время на калибровочный множитель, можно определить расстояние. А можно нанести на экран осциллографа сетку и проградуировать ее непосредственно в единицах расстояния, например в километрах.

Более сложные РЛС кругового обзора изготавливаются с поворотной антенной, перемещение которой синхронизируется с лучом на специальной осциллографической трубке, в центре которой условно находится РЛС, а сканирующий луч постоянно перемещается по радиусу, отмечая точками объекты.

Радиолокационные станции широко используются для зондирования ионосферы, когда антенна РЛС направляется вертикально вверх. Зондирование осуществляют на частотах от 0,5 до 20 МГц. Результатом этой работы является получение высотно-частотной характеристики ионосферы. Это нужно для прогнозирования эффективности работы коротковолновых линий связи. Поскольку в моменты ионосферных возмущений (это наиболее четко проявляется в полярных районах) наступает резкое ухудшение параметров связи, важно своевременно обнаружить такие явления и предупредить соответствующие службы. Интересно отметить, что результаты наблюдений за ионосферой вместе с наблюдениями за другими геофизическими явлениями позволяют составлять прогнозы поведения ионосферы вперед на несколько лет!

Радиоастрономия — эта область науки проделала за несколько десятилетий путь от зарождения до расцвета. Совершено множество открытий источников излучения, находящихся во Вселенной и в не видимых обычным глазом — квазаров, пульсаров. Специальные радиотелескопы, принимающие космическое излучение, занимают на земле километровые площади, являясь уникальными техническими сооружениями. Колоссальный рывок совершила радиоастрономия и на пути к объяснению картины зарождения Вселенной. В частности, было открыто реликтовое излучение. Как известно, теория зарождения Вселенной в результате Большого взрыва, была построена советским математиком А. А. Фридманом в 1922–1924 гг. В частности, из этой теории следовало, что Вселенная в далеком прошлом не имела ни отдельных небесных тел, ни галактик, а все вещество было однородным, очень плотным и быстро расширялось. В начале 1940-х гг. американским физиком Г. Гамовым на основе теории Фридмана сделано предположение о том, что температура этого однородного вещества была огромной. Физик высказал предположение: в сегодняшней вселенной должно существовать слабое излучение, оставшееся от эпохи большой плотности. И действительно, в 1965 г. американские физики А. Пензиас и Р. Вилсон открыли реликтовое излучение, доказав справедливость теории «горячей вселенной».

Максимум интенсивности реликтового излучения приходится на участок длин волн порядка 0,1 см. Наличие реликтового электромагнитного излучения позволяет исследовать процессы, происходившие во Вселенной 10–20 млрд. лет назад. Интересно отметить, что в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн реликтовое излучение по интенсивности во много тысяч раз превосходит излучение звезд и обнаруживается при помощи радиотелескопов.

Наличие реликтового излучения позволило продвинуться вперед и по такому важному для астрономов вопросу, как распределение плотности вещества во вселенной. Поскольку излучение несет информацию о точках пространства, разнесенных очень далеко друг от друга, по его интенсивности судят о плотности вещества в этих точках. Интенсивность этого излучения, приходящего к нам с диаметрально противоположных точек неба, оказалась на удивление одинаковой. Объяснения данному научному факту пока не найдено. Техника радиоастрономии — это передний край современной науки.

Физиология. Электромагнитные волны — отличный инструмент для изучения функционирования человеческого организма, диагностики заболеваний. Наличие электрических сигналов при работе мышц и мозга человека объясняет наличие радиоизлучения живого организма на частотах около 150 кГц. Об исследованиях в этой области впервые было сообщено еще в 1960 г. на конференции Общества американских радиоинженеров. Известные всем электрокардиограммы и электроэнцифалограммы дают отличное представление о работе сердца и головного мозга. Практически любое нарушение четко отслеживается специально подготовленными врачами, предупреждается развитие патологий, даются лечебные рекомендации. В последнее время появились приборы, которые после снятия электрограммы автоматически анализируют графики, выдают необходимые данные, избавляя врача от рутинной работы и позволяя ему сосредоточиться на главном.

Человеческий мозг при своей работе излучает множество периодических сигналов, называемых ритмами. Учеными установлено, что все ритмы живых организмов так или иначе связаны с основным земным ритмом — суточным. Интересно, что в настоящее время у человека обнаружено более 100 различных ритмов. Все эти ритмы также связаны друг с другом, образуя логичную цепь.

Рассогласование ритмической деятельности организма может вызвать даже заболевания. Например, десинхроноз возникает, когда человек перебирается на противоположную сторону земного шара. Ему приходится какое-то время адаптироваться к новым условиям.

Надеемся, что вы, уважаемые читатели, успели понять: радиотехника — это наука, которой в современной жизни всегда есть место.

1. Захаров А. УКВ ЧМ приемник с ФАПЧ. — М.: Радио, №,12, 1985.

2. Захаров А. Кольцевой стереодекодер в УКВ ЧМ приемниках. — М.: Радио, № 10, 1987.

3. Захаров А. Стереодекодер с коррекцией частотных предыскажений. — М.: Радио, № 1, 1990.

4. Сапожников М. Как повысить селективность приемника. — М.: Радио, № 12, 1991.

5. Поляков В. Т. Радиолюбителям о технике прямого преобразования. — М.: Патриот, 1990.

6. Поляков В. Т. Техника радиоприема. Простые приемники AM сигналов. — М.: ДМК, 2001.

7. Семенов Б. Ю. Современный тюнер своими руками: УКВ стерео + микроконтроллер. — М.: COЛOH-P, 2001.

8. Шелестов И. Я. Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 4. — М.: СОЛОН-Р, 2001.

Глава 12

РАДИОПЕРЕДАТЧИКИ ДЛЯ ДОМА

Одной из основных задача радиотехники является передача информации при помощи радиоволн. Из предыдущих глав вы уже знаете, как происходило развитие способов получения высокочастотного сигнала, который возможно превратить в радиоволну. С тех времен многое изменилось. Совершенствование элементной базы позволило делать радиопередатчики на любую мощность с небольшими размерами. А появление мобильной связи является поистине революционным событием в развитии цивилизации, свидетелями которого мы с вами являемся. В этом разделе рассмотрим, как можно построить современный радиопередатчик для разных целей и попробуем самостоятельно изготовить несколько простейших конструкций.

Об устройстве передатчиков и их основных узлах

Природу побеждают, только повинуясь ее законам.

Информация в технике связи может быть представлена только в двух видах: дискретном (называемом еще — цифровом) и непрерывном (аналоговом). К первым относятся телеграфные тексты, сигналы от включателей, импульсы в цепях компьютера. Текст этой книги — тоже дискретная форма представления информации. Для начала запомните, что информация в дискретном виде выдается порциями. Долгое время, кроме дискретного, других способов представления информации не существовало, так как получать и усиливать аналоговые сигналы еще не научились. Аналоговый вид — это непрерывный и зачастую медленно меняющийся во времени уровень сигнала, например от микрофона, телекамеры, термодатчика и тому подобных источников. Порцию в аналоговом сигнале выделить не удастся. Правда, существуют и активно используются способы преобразования, дискретного сигнала в аналоговый и наоборот, но об этом мы еще поговорим.

Принцип передачи информации по радиоканалу заключается в усилении исходного электрического сигнала до нужного уровня, а затем переносе его энергии с помощью процесса модуляции в спектр более высокочастотного колебания — так называемой несущей частоты.

Как выглядят сигналы с модуляцией амплитудной (AM) и частотной (ЧМ), было уже описано в главе 10 (Основы современного радиоприема). Фазовая модуляция мало отличается от частотной (оба эти типа модуляции являются разновидностями угловой модуляции) — фазовая используется только для организации цифровых каналов связи в специальной аппаратуре. Вас интересует, как можно получить частотно- или амплитудно-модулированный сигнал? Все довольно просто.