Электричество шаг за шагом

Р-104. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ С ПОМОЩЬЮ АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ. Пришло время, и люди научились разговаривать, перекрывая огромные расстояния. Микрофон довольно точно делал своего рода электрическую копию звука (1), то есть делал очень похожий на звук (аналогичный ему) электрический сигнал (почему-то принято говорить аналоговый), который пробегал сотни и тысячи километров. А затем электромагнитный громкоговоритель из принятого аналогового электрического сигнала делал точно такой же звук, какой воздействовал на микрофон. Система передачи речи и музыки с помощью аналогичного звуку (аналогового) сигнала применялась и применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, звукозаписи, но в 1838 году у неё появился серьёзный конкурент. Он, как и в книгах или юридических документах, отображал слова буквами с помощью несложного кода (азбука Морзе) превращали их в электрические сигналы — в известные всем заинтересованным лицам комбинации коротких («точки») и продолжительных («тире») импульсов тока (2). В наше время мир заполнен сложными электрическими и электронными системами и аппаратами, работающими с информацией в кодовом её представлении. Чаще всего информация кодируется двоичными числами, то есть состоящими из единиц и нулей, например, из импульсов тока (1) и пауз (0). Кодовое представление информации имеет много достоинств. В частности, закодированный цифрами сигнал можно математически обрабатывать, в телевидении, например, такая обработка позволяет в несколько раз уменьшить участок спектра, необходимый для передачи картинки.

Т-208. Преобразователь частоты и идея супергетеродинного приёмника. Промелькнувшие электронные блоки: генератор, модулятор, детектор, выпрямитель — всё это нелинейные системы (Р-103), и за счёт нелинейных рабочих характеристик диодов или транзисторов в них идут нелинейные процессы. Только такому блоку, как усилитель, нелинейность не нужна, она искажает усиливаемый сигнал. А все остальные блоки работают только за счёт своей нелинейности — создают в спектре сигнала новые составляющие, которые и выполняют какое-либо специальное задание: превращение переменного тока в постоянный, модуляцию высокочастотного сигнала, детектирование, а также преобразование частоты в супергетеродинном приёмнике (Р-111). Исследуя в этой нелинейной системе спектр двух переменных токов, например с частотами 50 и 60 кГц, мы кроме их гармоник обнаружим две очень странные составляющие спектра — одну с частотой 110 кГц, а другую с частотой 10 кГц. Откуда они появились? Ни в один ряд гармоник эти частоты не попадают. Кем же тогда рождены эти странные частоты? Оказывается, что это составляющие с суммарной частотой 50 кГц + 60 кГц = 110 кГц и разностной 60 кГц — 50 кГц = 10 кГц. Почему появились в спектре составляющие с этими странными частотами? Их предсказала математика, и их можно живьём обнаружить в спектре, настроив на них резонансный контур. Более того, получение разностной частоты используется во всех радиоприёмниках супергетеродинного типа, а это приёмники видеосигналов в телевизорах, домашние и походные приёмники, радиолы, приёмники сотовых телефонов, радиотелескопов, локаторов и множества других устройств.