Вы желаете принять концерт, даваемый радиовещательной станцией, работающей на некоторой определенной волне. Налаживаете приемник, одеваете телефон и начинаете настраиваться. Поворачивая рукоятку настройки (в зависимости от типа приемника — это может быть рукоятка переменного конденсатора или вариометра), вы ищете нужную вам станцию; вот вы поймали какие-то звуки, пока еще слабые, медленно подстраиваетесь, звуки становятся громче; наконец, вы нашли то положение рукоятки, при котором получается наилучшая слышимость — вы настроились точно на волну нужной вам станции.
Некоторое время ясно без помех слышна передача, но вдруг в телефон ворвались какие-то посторонние звуки — то заговорила какая-то посторонняя станция. Правда, передача этой второй станции слышна гораздо слабее первой, но все же она мешает приему. Вы опять беретесь за рукоятку и стараетесь найти такое положение, при котором вторая станция не мешала бы приему. Но при таком положении плохо слышна уже первая станция. В досаде бросаете телефон и задумываетесь над вопросом: ведь каждая из этих двух станций работает на своей волне, длина которой отличается от длины волны другой станции; то или иное положение рукоятки настройки строго соответствует определенной волне, — а все-таки вы отстроиться не можете. Почему?
А, вот, по соседству живущий любитель может на своем приемнике легко отстроиться от мешающего действия посторонней станции. На его приемнике, в зависимости от положения рукоятки, может быть по желанию слышна любая из этих станций, без помех со стороны другой.
В чем тут дело?
Давайте проследим, как меняется слышимость первой станции в зависимости от положения рукоятки вашего приемника. Для этого проведем три окружности (рис. 1). на первой (С) будем отмечать (против соответствующих делений шкалы) то положение указателя рукоятки, при котором получается плохая слышимость, на второй (В) — средняя слышимость и на третьей (А) — хорошая слышимость. Поясним, как мы это будем делать. Положим, что первая станция дает наилучшую слышимость, когда указатель рукоятки находится на 75-м делении. Мы это отметим крестиком на линии А (хорошая слышимость) против 75-го деления. Поворачивая рукоятку налево, заметим, что слышимость начинает падать и, примерно, около 55-го деления ее можно было бы назвать средней, мы отметим это крестиком на линии В против 55-го деления. Поворачивая далее рукоятку налево, заметим, что, примерно, около 40-го деления слышимость становится плохой: слышно кто-то шепчет, а разобрать ничего нельзя; мы поставим крестик против 40-го деления на линии С. При дальнейшем поворачивании рукоятки слышимость пропадает совершенно.
Если бы мы далее пожелали отметить, как меняется слышимость при поворачивании рукоятки вправо от 75-го деления, то нам пришлось бы отметить крестиками среднюю слышимость против 95-го деления и плохую против 110.
Соединим все крестики линией (на рисунке 1 — жирная линия). Получится кривая линия, которая называется кривой настройки или кривой резонсанса; она нам наглядно показывает, на каких участках и в какой степени слышна первая станция: чем дальше над данным делением линия отступает от шкалы, тем лучше слышимость в данном месте шкалы.
Проделаем тоже самое для второй станции: изменение ее слышимости будем отмечать кружками. Положим, что наилучшая слышимость второй станции получается на 95-м делении; примерно, на 75-м и 115-м слышимость становится уже слабой, а приблизительно на 80-м и 130-м она становится уже плохой. Соединив кружки пунктирной линией (рис. 1), получим кривую настройки для второй станции.
Проделаем тоже самое с приемником вашего соседа, с тем приемником, на котором так легко было отстроиться от мешающего действия второй станции. На рис. 2 изображена жирной линией кривая настройки первой станции; тонкой линией — кривая настройки второй станции. Для первой станции кривая показывает наилучшую слышимость на 75-м делении. Из этой кривой видно, что на участке, примерно, в 10 делений влево и вправо от 75-го деления слышимость резко падает и уже на 65-м и 85-м делении — пропадает.
Из рассмотрения кривых рис. 1 и 2 становится ясным, почему 2-й приемник в противоположность первому должен дать возможность отстроиться от нежелательной станции. Действительно, кривые настройки рис. 2 имеют острую крутую форму с узким основанием. Кривые рис. 1 — расплывчаты, имеют тупую вершину и широкое основание. Поэтому обе кривые рис. 1 налезают одна на другую, чего не видно на рис. 2, где участки слышимости обеих станций отделены друг от друга. Иначе обстоит дело на первом приемнике: здесь даже на 75-м делении, где наилучшим образом слышна первая станция, — вторая станция все еще слышна довольно громко. Избавиться от второй станции можно только, примерно, левее 40-го деления, но тут уже и первая станция слышна плохо.
Таким образом, хорошим приемником будет тот, у которого кривая настройки (кривая резонанса) имеет узкую, острую форму. О таком приемнике говорят, что он обладает острой настройкой.
Отчего же зависит острота настройки приемника?
Для ответа на этот вопрос обратимся к так называемому колебательному контуру, который в том или ином виде имеется в каждом приемнике, передатчике и который вообще играет крупную роль во всем радиоделе. Простейший колебательный контур, как многим уже известно, состоит из проволочной катушки L (см. рис. 3 cлева), к концам которой присоединены обкладки конденсатора С. Такой контур обладает интересным свойством: если в нем возбудить электро-движущую силу (сокращенно э.д.с.), то электроны по прекращении действия этой силы не останавливаются а продолжают двигаться, совершая колебательное движение от одной обкладки конденсатора через катушку ко второй обкладке, то наоборот от второй к первой. Своим движением они напоминают колебания маятника: маятник, получивший толчок, начинает колебаться, отклоняясь то вправо, то влево от положения равновесия. Частота (число колебаний за 1 секунду), с которой колеблется маятник, зависит от его длины. Более длинный маятник колеблется реже (с меньшей частотой), чем короткий. Два одинаковых маятника всегда колеблются с одинаковой частотой, не зависящей от силы толчка. О таких маятниках говорят, что они настроены в резонанс.
Точно также и частота колебаний электронов остается постоянной для данного контура. Чем больше самоиндукция катушки (т.-е. чем больше в ней витков и чем они больше по размерам) и чем больше емкость конденсатора (т.-е. чем больше пластинки конденсатора и чем они ближе расположены одна к другой), тем меньше частота колебаний, но у любых контуров с одинаковыми катушками и одинаковыми конденсаторами частота колебаний одна и таже. Эта частота называется собственной частотой контура.
Будем воздействовать на наш контур посторонней переменой электродвижущей силой, то-есть такой, которая в состоянии передвигать электроны с некоторой определенной частотой то в одну, то в другую сторону. Оказывается, что наиболее сильные колебания электронов возникнут в том случае, когда частота этой переменной электродвижущей силы совпадает с собственной частотой колебания контура. Это есть случай резонанса.
Если мы теперь начнем менять частоту переменной электродвижущей силы (нарушим резонанс), то сила колебаний в контуре начнет уменьшаться, и при достаточно большой расстройке, (то-есть, когда частота э.д.с. будет значительно отличаться от той частоты, которая свойственна данному контуру), — колебания станут почти незаметными. Для некоторых контуров уже при очень малой расстройке колебания пропадают — это контура с острой настройкой. Но бывает и так, что с расстройкой сила колебаний в контуре ослабляется довольно медленно и требуется значительная расстройка, чтобы колебания значительно ослабли — эти контура имеют тупую настройку.
Антенна тоже представляет собой колебательный контур (открытый). Действительно (см. рис. 3 справа), мы здесь имеем катушку (L) (кроме того, сами провода антенны обладают самоиндукцией) и "конденсатор" (С), одной обкладкой которого служат провода антенны, а другой — земля. Приходящие волны возбуждают в антенне переменную э.д.с., которая вызовет наиболее сильные колебания элоктронов в антенне в том случае когда частота этой э.д.с. совпадает с собственной частотой колебаний антенны (резонанс). Антенна, может также иметь острую или тупую настройку.
Отчего же зависит острота настройки, — об этом поговорим следующий раз.