тушка соединена с центром диффузора, которому она передает свои колебания. Ты видишь, что только упругость диффузора ограничивает в этом случае движения катушки.
Рис. 100.Устройство электродинамического громкоговорителя.
1 — магнит; 2 — подвижная катушка; 3 — диффузор.
Н. — Это действительно остроумно. Однако из рисунка видно, что места для размещения подвижной катушки очень мало.
Л. — Действительно, для концентрации постоянного магнитного поля расстояние между полюсами магнита должно быть как можно меньше. Поэтому, а также для того, чтобы подвижная катушка была возможно легче, она имеет малое количество витков, намотанных в один или максимум два слоя. Несмотря на то, что провод имеет очень малое сечение, он не может быть поврежден анодным током. Проходящий через катушку ток является лишь переменной составляющей благодаря наличию понижающего трансформатора, который, впрочем, необходим и по ряду других соображений.
Н. — Я полагаю, что постоянный магнит должен быть достаточно сильным.
Л. — Ты не ошибаешься. Когда-то ввиду относительно высокой стоимости хороших магнитных сплавов, из которых делались постоянные магниты, часто использовались электромагниты, намагничивающая обмотка которых располагалась на центральном стержне внутри электромагнита (рис. 101).
Рис. 101.Электродинамический громкоговоритель с подмагничивающей обмоткой.
1 — магнит; 2 — подвижная катушка; 3 — диффузор; 4 — обмотка подмагничивания.
Н. — А откуда берут ток для намагничивания?
Л. — Для питания больших громкоговорителей используется отдельный выпрямитель с фильтром, но для маломощных громкоговорителей, используемых в радиоприемниках, намагничивающим током может быть общий анодный ток, потребляемый всеми лампами, причем намагничивающая обмотка служит в этом случае дросселем фильтра (рис. 102).
Рис. 102.Схема с использованием подмагничивающей обмотки в качестве дросселя фильтра.
Н. — Это очень практично! Таким образом, намагничивающий ток обходится бесплатно.
Л. — Не совсем. Ведь на намагничивающей обмотке падает довольно большое напряжение, которое должно быть учтено при расчете выпрямительного устройства.
Н. — Теперь, после ознакомления с громкоговорителем, который является конечным звеном в длинной цепи радиопередачи, мне кажется, что больше нечего изучать в области радио.
Л. — В самом деле, на этом мы могли бы закончить наши беседы, так как ты знаешь в общих чертах основы радиотехники. Но современный приемник имеет некоторое количество элементов, целью которых является облегчение управления или улучшение качества звучания. Поэтому нам придется изучить наиболее употребительные из этих элементов для завершения твоего технического образования.
Беседа восемнадцатая
Проблемы регулировки и поддержания одинакового уровня громкости приема составляют одну из наиболее увлекательных глав радио. Осуществить регулировку громкости звука легко, но поддержать ее на постоянном уровне труднее, так как замирания очень сильно влияют на постоянство уровня приема… Любознайкин расскажет об этом неприятном явлении и покажет, каким образом в современных радиоприемниках применение автоматической регулировки усиления (АРУ) позволяет значительно ослабить влияние замираний.
Незнайкин. — Ты обещал рассказать мне об АРУ. Что это такое?
Любознайкин. — Это сокращение термина автоматическая регулировка усиления. Такая регулировка позволяет поддерживать постоянство уровня громкости приема, несмотря на влияние замираний.
Н. — Но я не знаю, что такое замирание?
Л. — 3амирание — это уже давно известное явление, заключающееся в том, что прием отдаленных станций без видимой причины происходит иногда со значительными колебаниями интенсивности. Эти изменения силы приема, которые могут быть продолжительными или кратковременными, причем временами прием может полностью прекращаться, очень интересовали ученых.
Н. — Я думаю, что замирания приема очень мешали слушателям, потому что такое ослабление приема совершенно не соответствовало намерениям композиторов, произведения которых явно искажались. Но я уверен, что уже найдены причины замираний и средств борьбы с ними.
Л. — Так было бы, если бы причины возникновения замираний зависели от передатчика или приемника. Но это явление происходит как раз между ними. Волны, возбуждаемые передатчиком с постоянной интенсивностью, достигают приемника со значительными колебаниями интенсивности.
Н. — Значит, замирания являются аномалией в распространении электромагнитных волн?
Л. — Да. Согласно современной теории волны распространяются различными путями. Один путь лежит вдоль поверхности Земли; по нему распространяется так называемая земная волна. Она сравнительно быстро затухает из-за поглощения энергии всеми проводниками, встречающимися на ее пути, в которых она наводит токи высокой частоты. Имеются также волны пространственные, которые распространяются от антенны по пути, лежащему под большим или меньшим углом к поверхности Земли…
Н. — Эти волны для нас потеряны; они уходят, вероятно, в межпланетное пространство.
Л. — Ошибаешься! На некоторой высоте (приблизительно 120 км) волны встречаются со слоем ионизированного газа, образующего для них настоящее зеркало, от которого они отражаются обратно на землю. Этот слой называется ионосферой или по имени тех, которые впервые высказали предположение об его существовании, слоем Кенели — Хивисайда (рис. 103).
Рис. 103.Волна передатчика А доходит до приемной антенны Б двумя различными путями: следуя вдоль поверхности земли и после отражения в высоких слоях атмосферы.
Н. — Значит, может получиться так, что антенна окажется сразу под воздействием двух волн, идущих от одного и того же передатчика: земной волны и волны, отраженной ионосферой.
Л. — Правильно. Ты замечаешь, что длина путей этих волн различна. В то время как одна, следуя вдоль поверхности земного шара, идет по кратчайшему пути, другая заходит далеко в верхние слои атмосферы, прежде чем достигнет своего назначения. Когда обе волны встречаются в приемной антенне, они могут очутиться в фазе. Тогда возбуждаемый ими сигнал будет усилен. Если же они встретятся в противофазе, то возбуждаемые в антенне сигналы будут ослаблены или взаимно компенсированы.
Н. — Однако это не объясняет причины, почему интенсивность приема непрерывно изменяется. Ведь две волны, поступая с одного и того же передатчика на одну и ту же приемную антенну, всегда должны создавать усиленный или ослабленный сигнал, интенсивность которого, однако, не должна изменяться во времени.
Л. — Да, так оно и было бы, будь ионосфера неподвижным и жестким зеркалом. На самом же деле она может быть уподоблена морю с его волнами, бурями и приливами. Поверхность ионосферы постоянно движется, а ее высота подвержена суточным и сезонным изменениям. Поэтому длина пути отраженных волн будет различной и они будут то усиливать, то ослаблять земную волну. Именно это и вызывает постоянные изменения в интенсивности приема.
Н. — Но ты сказал, что наземная волна ослабляется относительно быстро по мере того, как она удаляется от передатчика. Я думаю, что, начиная с некоторого расстояния, приемная антенна будет находиться в поле только одной пространственной отраженной волны. В этом случае не будет замираний.
Л. — Увы, на антенну обычно попадает несколько отраженных волн, которые следовали по различным траекториям и подверглись многократным отражениям от ионосферы и Земли, также отражающей волны наподобие зеркала.
Н. — Словом, нет средства для устранения замираний?
Л. — До тех пор, пока антенна приемника будет одновременно принимать несколько волн, замирания будут существовать. Их можно уменьшить, применяя на передающих станциях, специальные антенны, которые излучают волны, направленные под заданным углом к горизонту, а также используя на приемной стороне антенну направленного действия, которая выбирала бы из всех поступающих на нее волн одну, приходящую под определенным углом.
Н. — Если в этом и заключается борьба с замираниями, то это должно быть дьявольски сложно!
Л. — Нет, дорогой Незнайкин. Кроме усовершенствования передающих антенн, для уменьшения интенсивности замираний применяют и другие способы борьбы, уже в самом приемнике. Зная, что к приемной антенне приходят волны с сильно изменяющейся напряженностью, пытаются поддержать постоянство громкости приема на выходе приемника путем соответствующей регулировки усиления.
Н. — Значит, если я правильно понял, изменение в напряженности компенсируется изменением степени усиления. Когда интенсивность волны ослабевает, усиление увеличивают и, наоборот, когда напряженность волны возрастает, усиление уменьшают.
Л. — Именно так и поступают. Когда вследствие замираний сигнал доходит очень ослабленным, мы увеличиваем чувствительность приемника, повышая усиление каскадов высокой частоты (а если это супергетеродин — то и каскадов промежуточной частоты).
Н. — Однако я не вижу, каким способом можно регулировать усиление электронной лампы.
Л. — Ты уже знаешь, что чем больше крутизна характеристики лампы, тем лучше она усиливает. Для одной и той же лампы крутизна изменяется в зависимости от того, на каком участке характеристики лампа работает. Положение рабочей точки на характеристике определяется величиной поданного на ее сетку отрицательного смещения…