"Радио Всем", №6, март, 1929 год, стр. 164-165
Инж. А. Н. Попов.
Прошлый раз 1) мы рассмотрели простейший случай двух связанных цепей, именно, когда одна из них колебательная, а другая апериодическая, состоящая из самоиндукции и сопротивления. Более сложный и, вместе с тем, более общий случай тот, когда имеются две связанные колебательные цепи (схема рис. 1).
Не вдаваясь в подробный анализ, мы отметим только наиболее характерные черты происходящих здесь явлений. Особенно интересным и важным с практической стороны является вопрос о том, какое действие оказывает вторичный контур на первичный.
Прежде всего, запомним следующее. Присутствие вторичного контура вседа увеличивает ваттное сопротивление первичного. Это приращение сопротивления растет пропорционально второй степени из произведения частоты на коэффициент взаимоиндукции 2) и пропорционально первой степени вторичного сопротивления. Далее, величина этого приращения зависит от настройки вторичного контура: оно имеет наибольшее значение, когда второй контур находится в резонансе с первым и уменьшается в ту и другую сторону от этой точки.
Из сказанного ясно, что при наличии сильной связи и большого сопротивления во вторичной цепи сопротивление, вносимое ею в первичную, может быть настолько велико, что совершенно заглушит колебания в первом контуре. В этом состоит опасность наличия «паразитных» цепей: случайно попавши в резонанс с подаваемой частотой, они могут пожрать так много энергии, что в конец испортят работу.
Изменения происходят и в первичном безваттном сопротивлении. Вторичная цепь вносит в первичную либо индуктивное, либо емкостное сопротивление, в зависимости от ее настройки. Если частота первого контура ω1 выше резонансной частоты ω2 второго контура 3), то самоиндукция ω1 уменьшается; другими словами, второй контур вносит в первой емкости сопротивление 4). Если же ω1 ниже ω2 то L1 возрастает; мы имеем привнесенное индуктивное сопротивление.
Только при ω1 = ω2 вторичный контур не меняет безваттного сопротивления в первичном.
Как ни скучны все эти рассуждения, их очень полезно запомнить. Можно сказать, что в 90% задач радиотехники входят в том или ином виде два связанных колебательных контура и ясное представление о процессах в них не только поможет разобраться в различных вопросах, но и окажет незаменимую услугу при экспериментировании.
Теперь необходимо остановиться еще на одном явлении, которое вытекает из соотношений безваттных сопротивлений в двух связанных контурах, именно на так называемом двойном резонансе, или «двугорбой» кривой резонанса.
Прежде чем излагать этот процесс, скажем несколько слов о самом понятии резонанса. В простой колебательной цепи под резонансом принято понимать такое состояние контура, когда его собственная частота совпадает с подводимой. Контур раскачивается и «резонирует» сильнее всего на эту частоту. Отсюда в контуре максимальный ток, и максимальное напряжение на зажимах самоиндукции и емкости, и другие, связанные с этим, явления.
Это физическое представление, очень ясное для случая одного контура, сбивается и становится неудовлетворительным, когда речь идет о двух цепях. Справедливость сказанного может быть доказана простым опытом. Возьмем две цепи (рис. 1) и настроим их на одну и ту же частоту ω0. Далее будем менять подаваемую частоту и измерять соответствующую разным частотам силу тока в 2-м контуре. Получится сплошная кривая (рис. 2) с двумя горбами, вместо обычной кривой резонанса для одного контура, которая показана пунктиром. Мы имеем два резонанса: один при частоте ω', меньшей ω0 а другой при ω", большей ω0.
Наилучший выход из положения мы найдем, если определим резонанс, как такое состояние контура, при котором ток достигает максимума. Это определение можно применять везде.
Причины появления двух максимумов очень трудно объяснить популярно. Мы ограничимся тем, что напомним два основных явления: первое — зависимость напряжения 2-го контура от силы тока в 1-м, следовательно, и тока во 2-м контуре от тока 1-го, и второе — действие 2-го контура на сопротивления в 1-м и, следовательно, на ток в нем. Если задаться всеми постоянными контуров, связью между ними и подаваемым напряжением, а потом проделать довольно кропотливую работу подсчета, мы сможем начертить кривую рис. 2. Короче можно выразиться так: при изменении подаваемой частоты в контурах меняются все величины (R, L и C) и, при наличии двух контуров, всегда существуют две комбинации их, при которых ток достигает максимума.
Те же рассуждения приложим и к первичному току: он также дважды достигает максимума, причем частоты, при которых это происходит, почти совпадают с соответственными частотами резонанса для 2-го контура.
Очень большое влияние на вид кривой рис. 2 имеет связь. Чем она сильнее, тем дальше раздвигаются ω' и ω", и наоборот: чем она слабее, тем они ближе окажутся к ω0. Вот почему, между прочим, при измерении длины волны, волномер с измеряемым контуром нужно связывать возможно слабее: при очень слабой связи ω' и ω" практически совпадает с ω0.
От связи зависит также соотношение максимумов первичного и вторичного тока: при слабой связи J1 всегда больше J2; при некоторой связи они будут равны и, наконец, при более сильной J2 может быть больше, чем J1. То же самое можно сказать и про соотношение токов в провале между резонансами.
Как на одно из многих интересных применений связанных цепей укажем на получение так называемого «полосного фильтра». В простейшем случае он состоит из двух настроенных цепей, постоянные которых подобраны таким образом, что получается кривая, примерно показанная на рис. 3. Там же указана ширина полосы пропускания. При наличии большего количества контуров можно еще сгладить макушку кривой и еще ближе подвести фильтр к идеальному, имеющему «столообразную» (прямоугольную) характеристику.
Мы заканчиваем цикл «Элементы радиотехники». Задачей этого цикла было дать строгое представление о тех основных явлениях, которые составляют азбуку радиотехники: электромагнитных волнах, излучении, колебаниях и настроенных контурах. Насколько цикл выполнил свою задачу, должны ответить те, для кого он предназначался — основная масса радиолюбителей — читателей нашего журнала.
В дальнейшем мы имеем в виду давать отдельные статьи по вопросам общей радиотехники, либо не затронутым в настоящем цикле вовсе, либо изложенным недостаточно полно. Само собой понятно, что указание тем статей, так же как их объем и направление, было бы лучше всего получить от самих читателей.
4) Так в тексте статьи. Скорее всего, данная фраза должна выглядеть так: "Если частота первого контура ω1 выше резонансной частоты ω2 второго контура, то самоиндукция L1 уменьшается; другими словами, второй контур вносит в первый емкостное сопротивление." (прим. составителя).
(назад)
