1.8 AM радио

==55

Соберём все обсуждавшиеся в этой части темы в одном месте и рассмотрим AM ( с амплитудной модуляцией ) радиоприём. Передаваемый сигнал - синусоидальное напряжение с частотой несущей ( 520...1720 kHz для амплитудной модуляции ), амплитуда которого меняется ( «модулируется» ) в соответствии с передаваемым звуковым сигналом ( рис. 1.113 ). Звуковой сигнал описывается некоторой функцией \( f( t )\) и передаётся в радиочастотном диапазоне волной \([A+f( t )]\sin( 2 π f_c t ) \) , где \( f_c\) – «несущая» частота станции, а константа A добавляется к сигналу и выбирается так, чтобы сумма \([A+f( t )]\) всегда была неотрицательной.

Рис. 1.113 Радиосигнал с амплитудной модуляцией ( AM ) состоит из несущей радиочастоты ( ∼1 MHz ), амплитуда которой меняется в соответствии с формой передаваемого сигнала звуковой частоты ( голос или музыка частотой до ∼5 kHz ). Передаваемый сигнал имеет постоянное смещение, поэтому волновой конверт не пересекает нулевой уровень

На приёмной стороне нужно выбрать интересующую станцию среди множества других и как-то отделить волновой конверт ( огибающую ), который и является слышимым звуковым сигналом. На рис. 1.114 показана схема простейшего радиоприёмника. Это набор для самостоятельной сборки из далёкого прошлого. Схема прямая, как утюг. Параллельный резонансный LC контур настраивается на частоту станции с помощью переменного конденсатора \( C_1 \) ( §1.7.14 ). Диод \( D\) - однополупериодный выпрямитель ( §1.6.2 ), который ( в идеале ) пропускает только положительную половину модулированной несущей. \(R_1\) обеспечивает небольшую нагрузку, чтобы выход выпрямителя, пропустившего половину несущей, вернулся на нулевой уровень. Остаётся добавить небольшой конденсатор \( C_2\) , который уберёт из сигнала высокочастотную несущую ( это накопительный конденсатор, §1.7.16.B ). Постоянная времени \(R_1C_2\) должна быть велика по сравнению с периодом несущей ( ∼1 μs ), но мала относительно периода наивысшей звуковой частоты ( ∼200 μs ).

Рис. 1.114 Самый простой радиоприёмник. Переменный конденсатор \( C_1 \) позволяет настроиться на нужную станцию, диод \( D\) выбирает положительную половину волнового конверта ( сглаженную \(R_1C_2\) ). Слабый итоговый сигнал усиливается и подаётся на динамик

==56

На рис. 1.115 и 1.116 представлена картинка с осциллографа. Голая антенна показывает просто низкочастотную наводку ( обычная сетевая частота 60 Hz ) вместе с сигналами всех станций разом. Но после подключения LC контура низкочастотная составляющая исчезает ( потому что LC контур выглядит как очень низкий импеданс на всех частотах, кроме резонансной, см. рис. 1.107 ), и появляется одна лишь выбранная станция. Самое интересное здесь то, что амплитуда сигнала выбранной контуром станции гораздо больше, чем просто сигнал с голой антенны. Это происходит, потому что резонансный контур сохраняет и накапливает энергию между несколькими циклами радиосигнала ⁴⁹.

Рис. 1.115 Сигналы в точке «X» с голой антенны ( сверху ) и с подключённым LC контуром. Хорошо видно, что низкочастотные наводки исчезают, а амплитуда радиосигнала увеличивается . Это простое несинхронизированное изображение на осциллографе, в котором несущая ∼1 MHz выглядит как область сплошного заполнения для волнового конверта. По горизонтали 4 ms/div , по вертикали 1 V/div
Рис. 1.116 Сигнал в точке «Y». Сверху только с \(R_1\) , снизу с \(R_1\) и \( C_2\) . На обеих картинках конверт заполняется высокочастотной несущей ( ∼1 MHz ). На нижней картинке напряжению на \( C_2\) добавлено вертикальное смещение для наглядности. По горизонтали 1 ms/div , по вертикали 1 V/div

Звуковые усилители также очень интересная тема, но прямо сейчас ей заниматься рано. Она разбирается в Части _2 - схемы на дискретных транзисторах и в Части _4 - на интегральных микросхемах, которые похожи на блоки LEGO™ для аналоговой электроники, - операционных усилителях.

Финальное занимательное наблюдение. На практических занятиях бывает удобно показывать сигналы в точке «X» с помощью длинного коаксиального кабеля с BNC разъёмом, подключённого прямо ко входу осциллографа. При этом ёмкость кабеля ( 100 pF/m ) складывается с ёмкостью \( C_1 \) и понижает резонансную частоту контура, переводя настройку на другую станцию. Если правильно подобрать частоты и длину кабеля, можно получить вместе со сменой станции и смену языка передачи. Демонстрация всегда вызывает оживление: нечасто можно увидеть электронный компонент, способный переводить человеческую речь. С обычным осциллографическим пробником эффект отсутствует: входная ёмкость пробника ∼10 pF не может поменять настройку контура.

==56

⁴⁹ Есть и более сложные объяснения этого факта, но прямо сейчас они будут неуместны. <-