Модуляция может производиться различными способами. Проще всего объяснить, как происходит частотная модуляция. Микрофон в ряде случаев представляет собой конденсатор, емкость которого меняется благодаря звуковому давлению: ведь емкость зависит от расстояния между пластинами. Представьте себе теперь, что такой конденсатор включен в колебательный контур, генерирующий волну. Тогда частота волны будет меняться в соответствии со звуковым давлением.

Поскольку мы «влезли» с микрофоном в колебательный контур, то в эфир отправляется не строго определенная частота, а некоторая полоса частот. Достаточно очевидно, что в идеале это размытие должно захватывать весь звуковой интервал частот, который, как нам известно, равен примерно 20 кГц.

Если радиопередача идет на длинных волнах, которым соответствуют частоты порядка 100 кГц, то полоса пропускания составляет пятую часть от несущей частоты. Ясно, что на длинных волнах не удастся обеспечить работу большого числа неперекрывающихся станций Совершенно меняется дело для коротких волн. Для частоты 20 МГц ширина полосы будет составлять уже доли процента от значения несущей частоты.

Нет, наверное, в нашей стране ни одного дома, в котором не было бы розетки для радио. Эти передачи вы принимаете от так называемой радиотрансляционной сети. Ее также называют проводным вещанием.

Впервые трансляционная однопрограммная сеть появилась в Москве в 1925 г. Передача шла одновременно через 50 громкоговорителей.

Однопрограммное вещание ведется на звуковых частотах. Из радиостудии программа передается по проводам на центральную усилительную станцию. От центральной станции, опять-таки по проводам, звуковые колебания передаются на опорные пункты, где еще раз усиливаются и передаются по магистральным фидерным линиям на трансформаторные подстанции. От каждой подстанции провода опять расходятся по подстанциям, так сказать, следующего ранга. В зависимости от величины города или области число звеньев цепи и, соответственно, число понижений напряжения может быть различным. В абонентских линиях напряжение равно 30 вольтам.

С 1962 г. в городах нашей страны внедряется трехпроводное вещание. Передача двух дополнительных программ производится по автономным сетям методом амплитудной модуляции с несущими частотами 78 и 120 кГц. Эти две передачи вы будете демодулировать (т. е. выделять звук и «отсеивать» высокую частоту) у себя дома поворотом ручки сетевого приемника «Маяк» или ему подобного.

Таким образом, при трехпрограммном вещании по одному и тому же проводу идут одновременно три программы: одна — главная — на звуковых частотах и две недемодулированные. Поэтому их передача не мешает друг другу. Просто придумано, а результат превосходный! Экономичность, надежность и высокое качество передачи позволяют полагать, что проводному вещанию предстоит большое будущее, включая создание проводных сетей для телевидения.

Конструкций радиоприемников существует несчетное множество. Область радиоэлектроники развивается исключительно быстро, так что вдобавок приемники быстро стареют, и каждый год в магазинах появляются новые изделия, которые лучше предыдущих.

Что значит «лучше» по отношению к радиоприемнику? Ответ известен каждому читателю, даже и тому, который не разбирается в физике. Хороший приемник должен выделить из хаоса радиоволн, которые приходят к антенне, лишь те сигналы, которые нужны. Это свойство носит название избирательности. Приемник должен быть как можно более чувствительным, т. е. должен принимать самые слабые сигналы. И, наконец, он должен воспроизводить музыку и речь станции, на которую мы настроились, без всяких искажений.

Итак, чувствительность, избирательность и точность. Пожалуй, можно добавить еще одно пожелание: приемник должен хорошо работать на всех диапазонах волн.

Блок-схема радиоприемника прямого усиления достаточно очевидна (рис. 6.10).

Прежде всего надо выделить нужную длину волны и усилить колебания высокой частоты, которые создает в антенне волна интересующей нас станции. Далее необходимо произвести детектирование, или демодуляцию, — так называется процесс «отбрасывания» несущей частоты и выделения из электрического тока той информации, которая несет звук. Наконец, придется установить еще один усилитель — уже для низкочастотных колебаний. Завершающей стадией является превращение этих электрических колебаний в звуковые, что выполняется динамиком или телефонными наушниками, которыми пользуются деликатные люди, не желающие причинять беспокойство соседям.

Антенна радиоприемника обычно индуктивно связана с колебательными контурами нескольких диапазонов. Когда мы поворачиваем ручку диапазонов, то совершаем операцию, которая схематически показана на рис. 6.11.

В пределах каждого диапазона мы настраиваемся обычно, меняя емкость конденсатора приемного колебательного контура. Способность приемника избрать частоту оптимальным образом определяется кривой резонанса колебательного контура.

Передо мной паспорт автомобильного приемника. Избирательность его характеризуется величиной 9 кГц для диапазонов длинных и средних волн. Это, конечно, далеко не предел, которого Можно достигнуть.

Чувствительность приемника характеризуют наименьшей величиной ЭДС в антенне приемника, которая дает возможность достаточно отчетливо (не могу сказать, чтобы эта формулировка была точной) слушать передачу. В автомобильном приемнике чувствительность для длинных волн — не хуже 175 мкВ, для диапазона УКВ — не хуже 5 мкВ.

Чувствительность зависит от коэффициента усиления и от внутренних шумов. Коэффициенты усиления приемников колеблются в пределах 10⁵—10⁸. Отсюда следует, что станция, которую я хочу принять, должна создавать в антенне приемника ЭДС индукции не меньше 10^-8 мкВ.

Самый простой случай — это распространение радиоволны в свободном пространстве. Уже на небольшом расстоянии от радиопередатчика его можно считать точкой. А если так, то фронт радиоволны можно считать сферическим. Если мы проведем мысленно несколько сфер, окружающих радиопередатчик, то ясно, что при отсутствии поглощения энергия, проходящая через сферы, будет оставаться неизменной. Ну, а поверхность сферы пропорциональна квадрату радиуса. Значит интенсивность волны, т. е. энергия, приходящаяся на единицу площади в единицу времени, будет падать по мере удаления от источника обратно пропорционально квадрату расстояния.

Конечно, это важное правило применимо в том случае, если не приняты специальные меры для того, чтобы создать узко направленный поток радиоволн.

Существуют различные технические приемы для создания направленных радиолучей. Один из способов решения этой задачи состоит в использовании правильной решетки антенн. Антенны должны быть расположены так, чтобы посылаемые ими волны отправлялись в нужном направлении «горб к горбу». Для этой же цели используются зеркала разной формы.

Радиоволны, путешествующие в космосе, будут отклоняться от прямолинейного направления — отражаться, рассеиваться, преломляться — в том случае, если на их пути встретятся препятствия, соизмеримые с длиной волны.

Наибольший интерес представляет для нас поведение волн, идущих вблизи земной поверхности. В каждом отдельном случае картина может быть весьма своеобразной, в зависимости от того, какова длина волны.

Кардинальную роль играют электрические свойства земли и атмосферы. Если поверхность способна проводить ток, то она «не отпускает» от себя радиоволны. Электрические силовые линии электромагнитного поля подходят к металлу (шире — к любому проводнику) под прямым углом.