* * *
НЕ БОЙТЕСЬ ТЕСНОЙ «ОБУВИ»
Если человек носит обувь сорок третьего размера, он едва ли согласится купить 44-й и уж наверняка откажется от 42-го. Так и радиолюбитель, покупая запасную деталь для своего приемника, обычно требует, чтобы ему дали точно такую, какая была. А между прочим, аналогию здесь проводить нельзя. Очень многие детали могут сильно отличаться от тех, что требуется по схеме. Так, в большинстве случаев можно допустить изменение емкости и сопротивления на 10–20 %. Более того в некоторых случаях сопротивление или емкость можно смело увеличить или уменьшить в 1,5–2 раза. Даже силовые и выходные трансформаторы можно брать от других приемников. Значительно хуже обстоит дело с контурными катушками и конденсаторами. Здесь даже небольшое отклонение от необходимой величины влечет за собой расстройку контура, а значит, заметное ухудшение избирательности и чувствительности. И уж совсем нельзя допускать уменьшения рабочего напряжения конденсаторов и мощности рассеивания сопротивлений. В остальном же при замене радиодеталей можно проявлять побольше смелости и решительности, чем при покупке обуви.
* * *
До сих пор мы говорили, что полученное после детектирования напряжение низкой частоты подается на громкоговоритель для воспроизведения звука. Однако в действительности прямой связи детектора с громкоговорителем — слишком слабый низкочастотный сигнал получается после детектирования. Он не только не сдвинет с места диффузор громкоговорителя, но даже не всегда сможет создать слабенький звук с помощью телефона. Одним словом, между детектором и громкоговорителем нам придется включить еще один «черный ящик» — в нем будет находиться пока загадочный для наc низкочастотный усилительный тракт. Что же касается «черного ящика», который стоит между детектором и антенной, то совершенно ясно, что в нем будет происходить «обработка» высокочастотного сигнала и поэтому его можно теперь назвать трактом высокой частоты.
Вы, конечно, можете спросить, а не слишком ли много «черных ящиков»? И действительно, мы с вами уже прошли почти треть пути, а из настоящего приемника знакомы только с детектором. Когда же нам будут представлены и другие узлы, когда они выйдут из «черных ящиков» и расскажут о своем устройстве? Почему бы, например, не начать с антенны и, следуя за сигналом, разобрать все, что встречается на его пути?
Это, к сожалению, невозможно. Уже на первых шагах мы столкнулись бы с серьезными трудностями, обнаружив, что совсем не готовы к генеральному наступлению. В нашем случае приходится поступать примерно так, как поступают в сложной шахматной партии. Сначала готовится плацдарм, укрепляются тылы, группируются фигуры, и только после тщательной и серьезной подготовки начинается атака.
Мы с вами уже выполнили большую часть программы. Осталось сделать еще два очень важных, едва ли не самых важных, шага. Нужно выяснить, как осуществляется усиление сигнала и что обеспечивает необходимую избирательность, то есть выделение сигнала только нужной нам станции.
Этими двумя вопросами мы сейчас и займемся. Начнем с избирательности.
В мире качающихся маятников
Даже в самых общих чертах очень трудно рассказать о многообразии, о богатстве окружающего нас мира. Мириады солнц, разбросанных в бесконечных просторах Вселенной, и странный мир атома, тончайшие молекулярные механизмы живой клетки и могучие машины, увеличивающие в тысячи раз силу наших мускулов, океаны энергии, выделяемые при внутриядерных реакциях, и чудо природы — человеческий мозг, энергетический баланс которого составляет всего несколько ватт. Но во всем этом многообразии, среди, казалось бы, самых разных и никак не связанных процессов и явлений, обнаруживаются общие черты, изумительные по своей универсальности структуры и закономерности.
Планетарная модель атома напоминает солнечную систему, сила взаимодействия электрических зарядов находится в такой же зависимости от расстояния, как и сила взаимного притяжения двух масс, по одним и тем же формулам можно рассчитать движение электрона в электрическом поле и полет космического корабля в гравитационном поле Земли…
В числе многих и многих похожих друг на друга процессов есть такие, которые сейчас интересуют нас больше всего. Это — периодические колебания. Именно периодичность, через равные промежутки времени чередующиеся движения туда и обратно — вот один из главных признаков таких колебаний.
Слово «движение» здесь, конечно, имеет очень широкий смысл. Оно включает, например, обычные механические перемещения, которые играют главную роль в колебаниях маятника (рис. 25, а, б), железнодорожного моста или гитарной струны.
Рис. 25
В основе колебаний могут лежать и другие формы движения, в частности, изменения электрического и магнитного поля, с которыми мы уже встречались. Можно привести также примеры тепловых колебаний, в колебательном режиме работают некоторые типы атомных реакторов, известны химические колебания, которыми сопровождается целый ряд периодических реакций. Даже в поведении человека можно наблюдать колебания, ну, скажем, когда в самом начале «новой цветной кинокомедии» он никак не может решить, что делать — уходить ли сразу или все-таки дотерпеть до конца.
Из многих разновидностей колебательных систем нас сейчас интересует один класс, типичным представителем которого является гитарная струна. Прежде всего отметим: чтобы в подобной системе возникли колебания, ей нужно передать некоторое количество энергии — для того, чтобы струна пришла в движение, ее нужно сдвинуть с места. Но это еще не все.
Система должна иметь, как минимум, два накопителя энергии, точнее говоря, уметь сохранять полученную энергию, как минимум, в двух взаимосвязанных видах. Так. в частности, когда мы натягиваем струну, она запасает потенциальную энергию за счет упругой деформации металла. Когда же струна движется, то она, как всякое движущееся тело, обладает некоторым запасом кинетической энергии. Взаимная связь этих видов энергии очевидна — потенциальная энергия может переходить в кинетическую, кинетическая — в потенциальную.
Но и это еще не все.
Система должна иметь положение устойчивого равновесия — в нашем примере это средняя линия, нейтральное положение струны. Относительно этого устойчивого состояния происходят отклонения в ту или иную сторону, происходят колебания. В их основе лежит переход энергии из одного вида в другой, непрерывный обмен энергией между двумя накопителями, например, между упругостью струны и ее массой.
Струна натянута, и первый накопитель — упругость — получил определенную порцию энергии. Теперь отпустите струну — она стремится вернуться в устойчивое состояние и движется по направлению к средней линии. При этом натяжение струны уменьшается, и первый накопитель теряет запасенную энергию, она переходит во власть второго накопителя — массы, превращается в кинетическую энергию, энергию движения.
По мере приближения к средней линии скорость струны нарастает, ее кинетическая энергия увеличивается. Попав, наконец, в свое устойчивое положение, поравнявшись со средней линией, струна не может там удержаться и по инерции будет двигаться дальше. Остановка произойдет лишь тогда, когда энергия движения, связанная со вторым накопителем — массой, будет полностью израсходована. Но ведь в этот момент струна опять окажется изогнутой, правда, в противоположную сторону, но все-таки изогнутой, то есть опять окажется в неустойчивом состоянии, опять с запасом энергии упругой деформации! Поэтому, остановившись на какое-то мгновение, струна опять начнет двигаться, теперь уже в обратную сторону, потенциальная энергия снова будет переходить в кинетическую, а та в свою очередь, когда будет пройдена средняя линия, перейдет в потенциальную. Так будет продолжаться до тех пор, пока колебания не затухнут.