> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Революционизирующим всю Р

Революционизирующим всю Р

Революционизирующим всю Р. этапом явилось открытие электропной лампы (смотрите). Изобретенная Флеммингом (1905) и де-Форестом (1907), она сперва служила для целой детектирования. 11 1913 г. Мейсснер предложил схему лампового генератора; к этому же году относятся идеи применения лампы в качестве усилителя и регенеративного приомника. В 1912 г. Фессенден предложил гетеродинный прием: в 1918 году Армстронг предложил схему супергетеродщшого приема, при чом он лее в 1922 году изобрел суперрогенора-тивный прием. В 1923 г. Хэзлтайн (Hazeltyne) дал пейтродиипый прием. (Замену открытых антенн замкнутыми первый предложил Браун (1899). Направляющие свойства таких замкнутой формы антепн, в частности рамки, запатентованы впервые де-Форестом (1904); радиогопиометр изобретен Беллини и Този в 1908 г.

Четвертым этапом, ныне переживаемым в Р., является применение коротких волн, инициатива которого— в профессиональном отношении — принадлежит Маркони (с 1922 г.), использовавшему и усовершенствовавшему для радиосвязи иа весьма большие расстояния волны короче 100 м; возможность передачи сигналов на такие расстояпия помощью очень незначительных мощностей на коротких волнах была впервые экспериментально выяснена радиолюбителями. Почти одновременно начались опыты, еще не вы-шодшно вполне из лабораторных условий, радиосвязи на ультракоротких волнах. Передача неподвижных изображений по радио явилась дальнейшим следствием таковой же по проводам, история которой насчитывает уже не одно десятилетие; передача движущихся изображений (толовизия) началась в видо болео или менее удачных лабораторных экспериментов лишь лот 5 тому назад. Накопец, область телемеханики при реализации ео в форме управления механизмами па расстоянии насчитывает уже более двух десятков лот своей истории, редко освещаемой в литературе и выражающейся большей частью лишь в виде отдельных удачных опытов без явных постоянно эксплоатнрующихся практических приложений. Программа-максимум телемеханики — передача энергии на расстояние без проводов — своего „прошлого“ еще не имеет; ее история принадлежит будущему.

И. Основные идеи Р. 1. Излучение. Электротехник;! (слх.) сильного и слабого тока учит, что электрическая энергия передается по проводам, служащим направляющими для перемещающейся энергии; Длина этих „линий передачи“ на практике бывает от нескольких метров до тысяч километров. При этом частота электрического тока всегда сравнительно небольшая; в сильном токе (передаются мощности до сотен тысяч киловатт, kW) частота <далее везде обозначаемая буквой /) варьирует в разных установках от 0 (постоянный ток) до 50, редко выше, периодов, или циклов (далее сокра-щенио-ц.) в секунду. В линиях же слабого тока— передаются мощности порядка долей ватга — W,

ний и измерений в различных областях физики определенно установил вытекающую также и из сложной теории излучения зависимость излученной мощности от частоты колебаний (ц. в сек.): именно, что эта мощность пропорциональна квадрату частоты. Таким образом, всякий проводник с переменным током любой частоты излучает некоторую долю энергии в форме электр. волн; для обычных частот, встречающихся в промышленности и быту, вообще в электротехнике, это количество энергии настолько ничтожно, что почти не поддается измерению. По мере увеличения частоты, величина ! излучаемой энергии возрастает настолько, что при / порядка миллиона может быть обнаружена на боль-

Рисунок 1

сотен Ur, причем для телеграфных кабелей f — также несколько циклов в сек.; по проводам, служащим для телефонных разговоров, нормально передаются токи различной частоты, /—от 0 до З.ОоО циклов в сек. Но всех случаях электрическая энергия, вырабатываемая на отравительной (далее называется — передающей) станции, за исключением того количества, которое теряется в проводах линии на тепло, утечку и г д., достигает определенной приемной станции.

Если частоту тока значительно повысить против названных цифр, то электрич. энергия оставляет провода и устремляется в пространство, никогда более не возвращаясь в цепь; получается излучен-ноя энергия (смотрите излучение). Очутившись вне проводников (вне направляющих), электрическая энергия распространяется уже по всем направлениям в пространстве подобно тому, как энергия от электрической лампочки, в форме снетоиых воли, распространяется от последней по всем направлениям. Напомним, что в то время, как звуковые волны (смотрите звук) для своего существования требуют определенной среды (иоэдух, вода и так далее), электромагнитные волны, наоборот, в пустоте распространяются даже лучше, чем в воздухе. Ряд наблюде-

ших расстояниях. Далее, теория и опыт указывают, что, если частота тока остается постоянной, а сила тока изменяется, то величина излученной мощности пропорциональна квадрату силы тока; итак, окончательно, излученная мощность — РИЗЛ

Л.зл.= /..(1).

где к — коэффициент, учитывающий характеристические особенности излучающей системы, а /—сила тока. Это устройство, служащее для излучения электромагнитных волн, называется антенной.

Простейшей (и далеко не плохой) антенной является прямой вертикальный провод. Однако, при такой антенне естественному желанию увеличить излученную мощность путем увеличения силы тока, протекающего по ней, очень скоро кладется предел явлением короны, внешне сказывающемся в голубом свечении вокруг провода, появляющемся после того, как напряжение на проводе достигает некоторого предела; при этом резко увеличиваются потерн энергии в окружающее антенну воздушное пространство. — Для преодоления этого серьезного препятствия к увеличению излучаемой мощности, к вертикальному проводу придают горизонтальную часть, подвешиваемую на высоте верхнего концавертикальной части. Нижний конец последней или заземляют,или соединяют с противовесом, состоящим из ряда горизонтальных проводников, подвешенных на высоте!—6 .и от земли. Таким образом, вертикальная часть антенны становится соединительным проводником между обкладками конденсатора (смотрите)» образующимися: 1) верхней горизонтальной частью и 2) землей или нижней горизонного цикла изменения тока в антенне излучается одна волна. Если число циклов в секунду—/ то путь, проходимый волной за один полный цикл, называемый длиной волны, определится, как частное от делении скорости распространения на частоту. Отсюдая. те

(2).

/фенодна длина ВолнЬ/

тяльной системой проводников (противовесом). Очевидно, что чем более развита сеть горизонтальных проводов, тем больше емкость такого конденсатора; и, след., при заданной частоте и напряжении, тем сильнее будет заряжающий конденсатор ток, протекающий по вертикальной части антенны. Следует заметить, что по мере увеличения частоты тока, циркулирующего в антенне, все меньше и меньше становится необходимость в горизонтальной части антенны; для станций, работающих на очень бол ьших частотах (порядка 10.000.000 ц/сек.), используются преимущественно простые вертикальные антенны.

Включим в основание антенны (у нижнего конца вер тикальной части) {какой-либо генератор токов высокой частоты (смотрите далее), наир, альтернатор, даюший ток частотой порядка десятка тысяч ц/сек. Этот ток, заряжающий конденсатор (на рисунке 1 конденсатор образуется вертикальной частью и поверхностью земли; АВ — генератор токов высокой частоты), распределен неравномерно вдоль провода; сила тока будет наибольшей у юваиия антенны (пучность тока), и она же равна нулю на верхнем конце антенны. Высокочастотный ток создаст в пространстве, окружающем антенну, электрическое и магнитное поля, общее расположение которых показано на рисунке 1. (’иловые линии полей меняют свое направление одновременно с изменением направления тока, вызвавшего их. В результате интерференции (наложения) зарядов противоположных направлений, создаваемых генератором токов высокой частоты, происходит отрывание (отшнуропы-ванис) силовых линий от проводника, уносящихся и пространство и форме электромагнитных ноли; таким образом, электромагнитная полна есть процесс передачи переменного электромагнитного поля.

Как показывает само название, в такой волне непременно сосуществуют и электрическое и магнитное поля, причем первое обычно перпендикулярно к поверхности земли, а второе—параллельно ей же; волны эти распространяются со скоростью света, то есть ЯОО.0ОО км в сек. За время одного пол-

В Р, принято для сокращения письма выражать частоту в килоциклах в секунду (или просто в килоциклах; 1 килоцикл=1.000 циклов); везде в дальнейшем / будет выражаться в килоциклах; тогда формула (2) перепишется в форме: зоо.ооокц

(2а).

I

I

//еп

I

‘! / 1

V

Рисунок я.

На рисунке 2 дан поперечный разрез волны, распространяющейся вдоль земной поверхности; эта картина действительна для пунктов, удаленных от излучающей антенны на расстоянии нескольких длин волг; электрические линии—вертикальны, а магнитные — горизонтальны. Направление магнитного поля изменяется одновременно с переменой электрического поля.(В действительности, вследствие сопротивления, представляемого почвой, электрнщ -ские силовые линии слегка наклонны вперед (несколько градусов).

) Теории всех передающих антенн вытекают из развития основной формы — диполя (вибратора) Герца, который состоит из медного стержня с медными же пластинками (или шарами) на концах, служащими для увеличения емкости (рисунок 3). В этой системе тем или иным способом возбуждаются электрические колебания (у Герца в середину стержня был введен искровой промежуток, теперь обычно подобный вибратор возбуждается от генератора незатухающих колебаний). Изменяя взаимное fрасстояние пластинок на концах вибратора, добиваются настройки (резонанса) вибратора на частоту (волну) генератора, причем в образующейся “вибраторе стоячей волне на концы вибратора приходятся пучности напряжения (е) и узлы тока (I).

Процесс излучения легче всего представить с точки зрения фарадеевских силовых линий, не-

Душих себя как упругие нити. При возбуждении вибратора электрические заряды бегут из его середины к концам: положительные (-|-) в одну сторону,

знака, подходящими от середины. В результате встречаются вместе 4“ и — (концы различных, то есть взаимно противоположного направления силовых линий), вследствие чего отрезки различных силовых

Рисунок 4.

отрицательные (—) — в противоположную (бегущая волна в проводнике); так же двигаются и связанные с ними эл|Ктр. силовые линии, соединяющие

-f и — заряды. У концов вибратора происходит отражение, заряды с силовыми линиями бегут обратно, сталкиваясь с зарядами противоположного

Рисунок 0.

линий соединяются вместе, а сами линии образуют замкнутые кривые, не опирающиеся уже более на проводник. Все новые и новые линии, образующиеся ни вибраторе, оказывают давление на отор

вавшиеся линии, и последние уносятся в пространство со скоростью света. Процесс отрывания линий носит нногда название „отшнуровываиия“. Описанный процесс в различных стадиях его развития

«представлен на рисунке 4—7 (рисунок 4: по мере распро-1 страненпя заряда к концам антенны, электрические силовые линии как бы выбрасываются из нее в окружающее пространство, образуя полукруги, опирающиеся обоими концами на обе половины диполя; рисунок 5: эти полукруги постепенно захватывают ббльшес и большее пространство; рисунок 0: затем концы силовых линий начинают сближаться и в конце сливаются в одну точку; рисунок 7: при этом из каждого полукольца образуется целое кольцо, которое, подобно брошенному серсо, отрывается от антенны и уносится и пространство со скоростью света). За первым улетающим кольцом следует

второе, третье и так далее, до тех нор, пока генератор высокой частоты будет доставлять энергию в антенну.

Излучаемая таким диполем мощность может быть представлена в виде уравнения

Р=1д h,ал..(3).

(ствующая силатуда тока в середине диполя, а /еизл — сопротигде /<)=———действующая сила тока. /0 — ампли

Vi

аление излучения, величина, характеризующая излучательную способность вибратора, подобно тому, как, например, обычное сопротивление (измеряемое почти всегда в омах — G; см. электричество) характеризует способность проводника выделять тепло Джоуля. /еИЗЛ зависит от отношении геометрической длины диполя I к длине излучаемой миллиметров волны X, а именно:

«ИЗЛ.=80 г. (i.) сантиметров (Я)(4).

Так как на практике нижнюю половину вибратора часто заменяют заземлением (смотрите рисунок 1), то получают заземленный вертикальный провод высотой h=-jjp. Вследствие неравномерного распределения тока и таком проводе излучение, производимое им, представляется как действие некоторого фиктивного вибратора длиной hq, у которого ток имеет везде одно и то же значение, что в пучности (рисунок 8). носит название действующей высотыдиполя (вообще антенны); h$=z<ih, а— коэффициент формы антенны. После некоторых преобразований окончательно получаем, что сопротивление излучения антенны

h )

Яизл.=’60 к“ -JT- ао»).

и формула (1) для величины излученной антенной мощности примет определенный вид

Лк,л.=1’д ~=16 Тл-Л) ()

(где с — скорость света).

Си

—WVWAM

Рисунок 9.

С электрич. точки зрения антенна эквивалентна замкнутому колебательному контуру (смотрите электричество-электрические колебания), образованному (рисунок 9) самоиндукцией антенны — La, емкостью относительно земли Са и сопротивлением /е0; это последнее состоит из сопрот. на потери /епот и сопрот. на излучение — кИЗЛт лак известно, такой контур способен колебаться с частотой 1

° у La - Са

то есть антенна „мест собственную длину волны

1о Эг 2т. У 1-а Са(5).

где все величины выражены в сантиметрах. Зависимость Х0 от геометрических размеров антенны выражается волновым коэффициентом ft

X0=ft/(7).

Для вертикального заземленного провода·αг4 (действительно, на рисунке 8 по высоте такой антенны укладывается четверть длины полный практически ft=4.1; =ilK-

направление наилуч. излечения

Рисунок 10.

11а практике наиболее употребительны при длинных и средних волнах (X > 100 м) следующие типы антенн: а) Г-образная (пни. 10), состоящая и:, вертикальных проводов (снижение) и горизонтальной части, подвешенной на двух или более мачтах;

снижение — от одного из концов горизонтальной части; к 4,5—Т (чем шире антенна, тем больше к); а о,8.

		Т —Z>
		//ш/шгм/ш

Рисунок 11.

б) Т-образная (рисунок 11), у которой снижение «пято от середины горизонтальной части; к 5—6; « 1.

н) Зонтичная, состоящая (рисунок 12) из вертикальною провода и наклонных лучей, спускающихся с верхнего его конца под углом (обычно около 60°); к — 6 - 10; а — 0.75.

Коротковолновые передающие антенны в простых установках состоят из вертикального или наклонного прямого провода; настраивают генератор высокой частоты или на основную длину волны (1=-4/), или. значительно чаще, на один из обертонов антенны; настройка обычно производится

Опорными точками для подвеса проводов антенны служат специально устанавливаемые мачты или башни (деревянные или металлические). Высота подвеса современных отравительных антенн мощных радиостанций достигает 250—300 м нормально радиостанции средней мощности имеют опоры высотой 50—100 .м; военные и любительские (коротко-волные) — еще ниже, до 5—25 Провода антенны изолируются от мачт системой специальных изоляторов. Лучшие изоляторы мощных радиостанций выдерживают до 120 kV (киловольт) рабочего напряжения при разрывном усилии в 15 т.. В качестве материала для проводов антенны применяется антенный канатик, состоящий из свитых вместе нескольких бронзовых проводов (бронза с примесью кремния, для увеличения механической прочности). Как всякий конденсатор, антенна характеризуется ее емкостью, колеблющейся от 200—500 сантиметров (любительские), до 50.000 сантиметров (сверхмощные 2 1 длипноволные); так, например, антенна

Радиостанции Рио-де-Жанейро, имеющая назначение поддерживать связь с Европой, занимает для создания большей емкости поле длиной 2,5 км

-nrmrrr- irmrm

на третью (рисунок 13), пятую и другие гармонические. 4/ 4/

<в этом случае /а« — —, —— и г. д.).

о о

Для профессиональных коротковолновых установок антеннам придают формы, дающие концентрацию энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях; таким образом осуществляются направленные передача и прием. Для этой цели используется известный в оптике принцип отражения излученной энергии от рефлекторов. Короткополная антенна устанавливается и простейшем случае в фокальной линии параболоида, образованного отражающими рефлекторами; электромагнитные лучи, отразившись от последних, получат определенное направление,— только в сторону, отмеченную стрелками на рисунке 14.

и шириной около 0,4 км. Рисунок 15 изображает внешний вид мачтового устройства и здания тифлисской мощной телеграфной радиостанции, построенной в 1920 г.

Рисунок 15.

Предохранение антенн от ударов молнии нынол няется но тому же принципу, что и у обычных воздушных токонесущих проводов—через прсдохра-

Радиотехника

370

376

нптельнмГ искровой промежуток, соединенный с заземлением прямым, возможно коротким проводом. Кроме того, желательно придавать антеннам грозовой переключатель, выключающий из антенны соединенные с ней приборы и непосредственно замыкающий антенну на землю.

Так же, как и в короткопол пых антеннах, при помощи особого расположения проводов можно получить излучение энергищпренмуществонно только в определенных направлениях, — такие антенны называются направленными. Однако, принцип отражения, широко применяемый»]» короткополных направленных антеннах,здесь не имеет места. Направленность yj перечисленных выше типов антенн к некоторой степени существует; она находится в сильной зависимости также от электрических свойств поверхностного слоя земли у антенны; при очень хорошей проводимости (например, но море) направленность таких антенн полностью исчезает. На рисунке И» дана диаграмма направляющего действия Г-образной антенны при почве с плохой проводимостью; на векторах, указывающих Направление по азимутам,,отложены значении, пропорциональные эффекту излучения (на рисунке 10 указано направление напвыгоднейшего излучения; оно на рисунке И» совпадает с вектором 0°); как правило, все несимметричные (относительно любой вертикальной плоскости) антенны дают уже некоторую направленность излучения

90

Наибольший эффект направленности достигается при применении замкнутой антенны, состоящей из одного или более полных витков провода. В свою очередь замкнутые антенны подразделяются на кон-зурны» и рамочные (рамки). Контурная антенна характеризуется одним или очень малым числом витков, большой площадью каждого витка; она нолнешиняетси к той или иной наружной сетевой опоре или опорам (рисунок 17). Рамка (рисунок 18) представляет собой большое число витков с малой площадью каждого, делается обыкновенно передвижной и поворотной и устанавливается внутри здания.— Тик же, как и в открытых антеннах, внешнее действие антенны определяется действующей высотой,

которая для всех замкнутых антенн выражается формулой

»dSS-~..(»)

где 5 — общая площадь всех витков, X— длина волны. Излучение рамок, по этой формуле, очень незначительно: например, при >.=300 .и, рамке пло

щадью 1,5 .« с девятью витками — h$=0,283 м. Если тот же провод использовать для контурной антенны с одним витком, то подсчет показывает, что действующая высота увеличится в число витков—в 0 раз. Диаграмма направленности замкнутых форм радиосетей определяется’двумя соприкасаю

щимися окружностями; наибольшее действие такая сеть имеет по направлению ее плоскости (на рисунке 10 по векторам 0°—1Ь0°).

2. Распространение волн. По мере дальнейшей-распространения волн от передающей антенн! интенсивность их уменьшается сг ерпа резко, татем более медленно. Процесс, при эт< м происходящий, аналогичен явлению, няблюласмому при бросании камня в тихую волу (озеро и т. л.; см. волны):

вокруг места падения камня образуются сравнительно большие волны; но мере их распространения концентрическими кругами с все более и более увеличивающимися радиусами высота гребня волны (что соответствует силе, или напряженности ноля электромагнитной волны) последовательно уменьшается. Итак, даже в том случае, если бы не существовало никакого поглощения энергии при распространении волны по земной поверхности, сила поля волны должна уменьшаться уже потому, что длина фронта волны все увеличивается, причем общее.количество энергии, полученное волной при ее возникновении у антенны передающей станции, остается одним и тем же; поэтому доля энергии, приходящаяся на единицу поверхности фронта волны, будет все более и более уменьшаться. Однако, существует и еще много причин, по которым интенсивность радиоволн уменьшается еще добавочно. по мере распространения волны. Именно, часть энергии теряется в поверхностных слоях земли, часть — в деревьях и строениях, некоторая часть удаляется вовсе от поверхности земли. Эти комбинированные эффекты являются причиной того, что сила поля радиосигнала уменьшается значительно быстрее, чем в прямой пропорции к расстоянию. Законы распространения волн получаются различными для разных условий: времени года, местности, суши или моря и так далее Нахождение этих законов до этих пор является труднейшей из нерешенных задач Р.; можно только сказать, что практически ощущаемый предел распространения электромагнитной волны, так паз. „дальность действия“ радиостанции, для лета в несколько раз меньше, чем для зимы; точно так же „дальность действия“ ночью обычно много больше, чем днем (причина: различная ионизация верхних слоев атмосферы—слой Хевисайда). )

Кще до недавнего времени Р. для передачи сигналов пользовалась только так паз. „длинными“ и „средними“ волнами. Например, для связи морских судов долгое время употребляли волны порядка 600 м. Для радиосвязи на малых расстояниях по суше обычны были волны порядка 200—600 м. При трансокеанских радиосвязях имели место волны длиной 5.000—20,000 м. Наконец, для радиовещательных станций как стандартный (для САСШ преимущественно) был установлен диапазон 200—550 м. Необходимость выбора различных длин ноли для разных „линий связи“ обусловливалась очень многими причинами, о которых см. далее;

) Слоем Хевисайда (по имени ученого, первого открывшего этот слой) называется слой разреженного воздуха, находящегося приблизительно в 100— 200 км над поверхностью земли (смотрите рисунок 21). Под влиянием солнечных лучей он делается проводящим; радиоволны отражаются от проводящей поверхности так же, как световые волны отражаются от блестящей металлической поверхности. На рисунке 21 стрелкой АВ показано направление поверхностной („земной“) волны; остальные линии на том же рисунке обозначают путь „небесных“, затем преломляющихся и отражающихся к земле волн.

само собою разумеется, что на одной или нескольких волнах установить все линии радиосвязи нельзя уже и потому, что были бы очень сильные помехи, то есть сигнал, передаваемый одной радиостанцией, смешивался бы с сигналами другом радиостанции,передающей на тон же или близкой к первой волне.

В процессе развития радиосвязи, когда требовалось достижение все бблыних расстояний, рабочие длины ноли постепенно увеличивались. Это увеличение длины волны было выгодно еще как потому, что позволяло вводить в практику передающие антенны большой высоты (было принято выбирать×раб=(1,5 — 3) Хп> а Х0=kl, причем в / ss h -f- b (Л —длина вертикальной части, b — горизонтальной части) желательно делать h возможно большим), так и вследствие того обстоятельства, что разница и силе приема днем и ночью с увеличением длины волны делалась менее заметной. Только в 1922 г., в связи с опытами американских радиолюбителей, небольшие передатчики которых на волнах 15—.‘>0 м были иногда хорошо слышны в Сиропе, внимание науки и техники было привлечено к области коротких волн (10—100 м), что соответствует частотам от 0.000 до 30.000 кц/сек“ Распространение волн этой категории обладает рядом замечательных особенностей, внешние проявления которых сводятся в основном к следующему:

Рисунок 19.

1. Сравнительно с длинными волнами, при передатчиках, излучающих мощности порядка единиц ватт, перекрываются исключительно большие расстояния. При этом оказалось, что в зависимости or освещенности пространства, по которому распространяется электромагнитная волна (между передающей и приемной станциями), следует выбирать волну того или иного порядка. Таким образом, и отличие от длинных волн, для перекрытия заданного расстояния, главное значение приобретает не мощность, а выбор длины рабочей волны. Согласно данным мировой практики, для связи играет главную роль диапазон 12—55 м. При этом диапазон делится на три части: а)×= 12—20 м для дневной связи, б)×= 25—55 м для ночной связи и в)×—7 =: 20—25 м--полны для переходного периода с дневной на ночную связь. 2. Атмосферные помехи значительно слабее, чем на длинных волнах; помехи сильно убывают с укорочением волны, о. 11а расстояниях свыше 50—200 км от передатчика наблюдается мертвой зона, в которой сила приема или очень мала, или равна нулю, в то время как на расстояниях в тысячи км сила приема весьма большая. Ширина этой зоны увеличивается с укорочениемполны. 4. За пределами мертвой зоны сила приема увеличивается; однако, интенсивность последнего подвержена большим колебаниям как днем, так и ночью. 5. На расстояниях от передатчика порядка 1.000 км начинается область постоянной большой силы приема; при этом, и противоположность длинным волнам, при увеличении расстояния нет никакой закономерности в ослаблении силы приема. Г». При некоторых условиях сигналы огибаютдят от интерференции двух или нескольких лучей, пришедших от передатчика к приемнику путями различной длины, от изменений: наклона фронта волны, поглощения отосланных лучей в верхних слоях атмосферы и так далее

Кроме диапазона волн 12—55 м, находят на практике применение также и волны 55—100 м и ультракороткие, ниже 12 м. Оба диапазона для перекрытия больших расстояний непригодны. Волны

“1-1 I г

19ч.15м. 19ч.30м. 19ч.Ч5м. 20ч. 20ч.15м. 20ч.30м 20чМ5м. 21ч

Рисунок 20.

землю по несколько раз и тогда воздействуют на приемник как помехи (эхо). В этом случае изучаемые передатчиком волны достигают приемника как по кратчайшему пути, так и по более длинной части земной окружности: в месте приема волны встречаются со сдвигом но фазе во времени, соответственно пройденным расстояниям, и искажают сигналы. При этом иногда случается, что на месте приема после второго или третьего обегания получается 66 и ьш я я амплитуда, нежели от впервые принятого сигнала (обычно первый сигнал сильнее, см. рисунок Ю). Особенно сильно мешают эти обегающие землю сигналы при телефонии (в ухе получается впечатление эхо) и при передаче изображений (на месте приема получаются утолщенные или двойные линии). Кроме этих „ближних“ эхо, существуют еще эхо „дальние“: сигнал, выйдя за пределы земной атмосферы, вследствие отражения и космическом пространстве возвращается на землю, проделан путь порядка сотен тысяч километров. 7. Неприятной для практики радиосвязи особенностью распространения коротких ноли является „замирание“ — уменьшение или вообще изменение силы приема радиосигналов, вплоть до полного прекращения их приема в данном месте. »то явление, в небольшой степени обнаруживаемое на средних (X=100—1.000 м) волнах, наиболее значительно вредит радиоприему на коротких волнах. Замирания встречаются, главным образом, трех видов: а) медленные ослабления и усиления,

6) кратковременные быстрые колебания, в) длительно протекающие. На рис, 20 изображены кривая силы сигнала (а) радиостанции, работающей на волне 800 м, записанная регистрирующим миллиамперметром, и кривая замирания (б) па короткой волне (ill .«). Замирания могут происходить от разных причин, причем чаще всего они происхо-

65—100 м имеют значение для перекрытия расстояний в несколько сот километров, при этом требуются антенны более низкие и мощности меньшие, чем в случае средних волн (порядка 1.000 м). Ультра короткие волны пока оказываются практичными лишь для связи на расстоянии порядка 50 км по предыдущему, антенны для них требуются еще меньше, чем для коротких волн (так же, как и аппаратура). Что касается дальних расстояний, то. с укорочением (ниже 12 м) волны дальним прием делается все более неустойчивым и случайным; волны порядка 0 м и ниже, вероятно, целиком ны ходят через слой Хевисайда, за пределы земной атмосферы.

Псе изложенные сравнительно недавно выявленные особенности, наблюдаемые при коротких волнах, заставили пересмотреть данную выше теорию распространения электромагнитной энергии. Согласно новым воззрениям, излученные передающей антенной волны испытывают постоянное, сперва слабое, затем все более и более сильное отклонение, пока они под очень тупым углом не вступают в слой Хевисайда, где волны проходят почти без потерь большие расстояния и откуда они затем, благодаря постепенно увеличивающемуся наклонувниз, возвращаются на землю рисунок 21). Расчеты, учитывающие различные причины, показывают, однако, что и эти теории распространения уже недействительны для ультракоротковолного диапазона (). меньше 10—12 .к).

Д а лбнос тс б Милове гр а л

Рисунок 22.

Так как широкому кругу читателей наиболее [ доступной для самостоятельного практического; осуществлении является именно эта область диа-, пазона частот (радиолюбительство по секции коротких волн), то необходимо далее привести следующие указания по выбору длины волны для перекрытия радиосвязью при различных условиях освещенности желаемого расстояния. Эти указания изображены графически на рисунке 22, представляющем результаты многих тысяч наблюдений и измерений по дальности распространения коротких и средних волн. Передающая радиостанция имела постоянную мощность 5 kW; излучение производилось различными длинами волн (от 10 до 1.000 м, см. ординаты, рисунок 22); при этом дальность действия, определяемая силой поля до 10 микровольт на метр (в км, см. абсциссы на рисунке), меняется в зависимости от условий освещенности от 05 км до 20.000 км Кривая 1 на рисунке показывает „предел поверхностной волны“, т.-с. дальность тех сигналов, которые получаются от волн, распространяющихся „вдоль поверхности земли“, как было показано на рисунке 2; это—дальность уверенной радиосвязи между данными двумя пунктами, не зависящая от слоя Хевисайда (то есть условий освещенности). Для волны, например, 30 м эта дальность выражается цифрой 110 км. Кривые 2—0 относятся уже к отраженным от слоя Хевисайда (смотрите рисунок 21) волнам; именно, кривая 2, показывающая „минимальные расстояния, на которых начинает обнаруживаться отраженная волна днем“, для выбранного примера дает цифру 040 км; между ПО км и <40 км—мертвая зона, или „зона молчания“: сигнал неслышим. Кривая 8 дает „максимальные расстояния, на которых еще обнаруживается отраженная волнаднем;- для XssSO.u сигнал будет слышен днем, след., на расстоянии от 040 км до 7.000 км. Кривая 4 указывает „минимальные расстояния, на которых начинает обнаруживаться отраженная волна ночъю, для×ass 30 м эта дальность определяется цифрой 0.400 км. Наконец, кривые 5 и О дают соответственно цифры „максимальных расстояний, на которых еще обнаруживается отраженная волна ночью: кривая Ь— летом, кривая б—зимой“; для Х=Я0 м эта дальность приема ночью определяется цифрами 13.000 км (для лета) и 118.000 км (для зимы).

3. Прием электромагнитных волн. При достижении электромагнитной волной приемной антенны часть силовых линии этой волны отбрасывается назад, образуя отраженную волну, я другая часть поглощается антенной; при этом в местах входа и выхода линии (вверху и внизу, рисунок 23) образуются соответственно отрицательные и положительные заряды, тем более значительные, чем больше густота линий, прилипающих в данный момент к антенне. По мере продвижения волны заряды сперва растут, затем снова начинают убывать, взаимно уничтожаясь, в зависимости от фазы полны наконец, меняют знак, и так далее При этом в антенне наблюдается колебательное передвижение зарядов попеременно от центра к концам и обратно, то есть стремится образоваться стоячая полна с пучностями напряжения на концах. Разумеется, это колебание в свою очередь порождает излучение некоторой новой электромагнитной полны, фаза которой, примерно, противоположна фазе волны приходящей. При настройке на резонанс (смотрите электричество—электрич. колебания) амплитуды тока и напряжения на антенне достигают наибольшей величины. Сила тока в антенне определяется при этом по закону Ома, силой поля I:t приходящей полны, с одной стороны, и действующей высотой и полным сопротивлением приемной антенны (т.-с. суммой сопротивлений на потерн /еnQ.J и излучения ее же /е изл# - см. формулу 4 а)—с другой:

Л d «ипот. + изл.

Теория дает для количества энергии, поглощаемой в 1 сек. приемной антенной в лучшем случае, а именно, когда сопротивление на потери /епот%

Рисунок 28.