Комплект приборов для изучения принципов радиоприема и радиопередачи

Описание

Комплект приборов для изучения принципов радиоприема и радиопередачи

1. НАЗНАЧЕНИЕ
1.1. Комплект приборов предназначен для демонстрации излучения и приема электромагнитных волн, также предназначен для изучения принципов радиосвязи.
1.2. С его помощью можно поставить следующие демонстрационные опыты: "Получение высокочастотных электромагнитных колебаний и их обнаружение", "Резонанс приемного закрытого колебательного контура ", "Резонанс открытых колебательных контуров", "Прием модулированных высокочастотных колебаний", "Измерение длины электромагнитной волны" и т.д.

2. КОМПЛЕКТНОСТЬ ПОСТАВКИ
2.1. Блок питания 1 шт.
2.2. Блок генератора 1 шт.
2.3. Телескопические стержни с пластмассовой колодкой 2 шт.
2.4. Закрытый контур 1 шт.
2.5. Пластиковые телескопические антенны 2 шт.
2.6. Пальчиковые батарейки 3 шт.
2.7. Простейший радиоприемник 1 шт.
2.8. Точечные полупроводниковые диоды 2 шт.
2.9. Паспорт 1 шт.
2.10. Упаковка 1 шт.

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
3.1. Получение высокочастотных электромагнитных колебаний и их обнаружение: генератор излучает электромагнитные колебания частотой 230 МГц. На расстоянии 10 - 12 см от передней панели генератора на уровне ламп устанавливают закрытый колебательный контур (см. рис.2). Подают на генератор напряжение питания, медленно поворачивают ручку конденсатора переменной емкости и обнаруживают постепенное загорание лампочки. При повороте конденсатора лампочка гаснет. Так происходит потому, что амплитуда вынужденных колебаний в закрытом колебательном контуре, возбуждаемых генератором, постепенно увеличивается и достигает максимума, когда частота вынужденных колебаний сравняется с частотой собственных колебаний контура. При равенстве частот (вынужденной и собственной) наступает резонанс, при котором амплитуда электромагнитных колебаний достигает максимальной величины. Этот момент отмечается максимальной яркостью горения лампочки. Следует отметить, что закрытый контур генератора слабо излучает в пространство электромагнитные колебания.

3.2. Излучение и прием волн с помощью антенн: Телескопические стержни на пластмассовых колодках с правой и с левой стороны имеют по четыре звена, это значит, что можно менять длину как излучающей, так и приемной антенны. С помощью пластмассовой колодки фиксировано устанавливают телескопический стержень длиной 65 см (полуволновый вибратор) на панели генератора (сверху для этого имеется специальный вырез). Это открытый контур - диполь. Он индуктивно связан с колебательным контуром лампового генератора. Электрические колебания в контуре представляют собой стоячую волну тока и напряжения. Амплитуда колебаний электрических зарядов, распределенных по всей длине диполя, имеет посредине наибольшую величину, а к концам диполя постепенно убывает до нуля. Таким образом, в середине диполя образуется пучность тока, а на концах - узлы, это значит, что колебания напряжения имеют наибольшую амплитуду на концах диполя. Следовательно, на концах диполя образуются пучности напряжения, а на середине - узел. В этом легко убедиться, если один конец колодки с лампочкой взять в руку, а другим контактом лампочки вести от центра стержня к его концу и следить за горением лампочки. Теперь на панели закрытого колебательного контура устанавливают колодку с приемным диполем (для этого на панели имеется специальный вырез). Приемный диполь имеет такую же длину (65 см), что и излучающий. При параллельной установке диполей лампочка приемного контура зажигается на расстоянии в 40 см между приемником и передатчиком. Расположение приемного диполя параллельно излучающему является наиболее выгодным. Чтобы убедиться а этом, поворачивают диполь под углом к горизонту, а затем - вдоль направления распространения волны, В том и другом положении диполя лампочка не горит. Лампочка горит ярче всего, когда диполь расположен вдоль силовых линий электрического поля. При обходе с диполем в руках вокруг генератора диполь приходится поворачивать. При наибольшей яркости горения лампочки направление (плоскость) диполя указывает направление силовых линий электрического поля электромагнитной волны. Опыт доказывает, что интенсивность излучения электромагнитной волны наибольшая в горизонтальной плоскости, проходящей через середину излучающего диполя и перпендикулярной ему Выше описанные опыты имеют лишь качественную оценку. Количественную можно получить, если в качестве приемного диполя воспользоваться приемным контуром с микроамперметром. Поскольку чувствительность этого диполя можно регулировать переменным резистором, то после присоединения к диполю диода на колодке, опыты можно проводить как вблизи от генератора, так и вдали от него. При максимальной чувствительности микроамперметр реагирует на излучение генератора на расстоянии в 4м; в том числе и через стенку помещения.

3.3. Снятие резонансной кривой: На генераторе устанавливают излучающий диполь длиной 66 см, т.е. половина длины волны, излучаемой генератором. На расстояние в 35 см от панели генератора устанавливают приемный диполь с гальванометром. Изменяют длину приемного диполя и записывают показания микроамперметра. При проведении одного из опытов, нами были получены следующие результаты:

Длина приемного диполя устанавливалась путем сокращения телескопических стержней на одно звено с обеих сторон диполя. По результатам эксперимента строят резонансную кривую приемного диполя. По кривой обнаруживают, что резонанс, а следовательно и наибольший ток в приемном диполе будет тогда, когда передающий и приемный колебательные контуры идентичны и настроены на одинаковую частоту.

3.4. Прием и передача модулированных колебаний: Конструкция передатчика остается прежней (см. рис. 1), только на блоке питания переводят ступенчатый переключатель SA1 в положение 2 или 3, т.е. включают модулятор в виде мелодичного сигнала или прерывистого (импульсного) звукового сигнала. До начала опыта идентифицируют сигнал модулятора путем перевода второго переключателя SA2 в правое положение, а затем выключают. В качестве индикатора модулированных электромагнитных волн используют детекторный приемник с усилением (см. рис.6). Прежде чем пользоваться этим индикатором необходимо снять его заднюю крышку и в специально предусмотренные гнезда поместить четыре пальчиковых гальванических элемента. Затем длину приемного диполя уравнять с длиной излучающего диполя, т.е. сделать равной 65 см. В промежуток между стержнями приемного диполя в специально предусмотренные гнезда вставляют колодку с точечным полупроводниковым диодом. Далее отходят от передатчика на 3 - 4 м, включают поворотом ручки питание приемника (ручка включения и громкости размещена на боковой левой стороне корпуса). Динамик приемника воспроизводит моделирующий сигнал. В зависимости от расстояния между передатчиком и радиоприемником уровень сигнала разный. При сильном сигнале зажигаются и светодиоды, размещенные над динамиком. Звуковой сигнал воспроизводится радиоприемником и тогда, когда между стержнями приемного диполя включена лампочка или металлическая перемычка и даже тогда, когда между стержнями воздушный промежуток. При приеме радиоприемником светодиоды на приемнике зажигаются только тогда, когда диод включен так как показано на приемнике.

3.5. Определение длины электромагнитной волны: Для определения длины электромагнитной волны, излучаемой генератором необходимо создать условия для отражения и интерференции волн. Для этого позади диполя генератора помещают короткозамкнутый диполь приемника с усилителем при выключенном питании. Помещение такого диполя сильно влияет на горение лампочки, включенной в гнезда между стержнями приемника с микроамперметром. При неизменном расстоянии этого приемника от генератора яркость горения сильно зависит от положения короткозамкнутого диполя от излучающего диполя генератора. Опыт показывает, что лампочка горит наиболее ярко тогда, когда расстояние между излучающим и короткозамкнутым диполями равно 0,25 длины волны. В этом случае электромагнитные волны, проходя через стержень (короткозамкнутый диполь) возбуждают в нем электрические колебания и он сам становится излучателем (его называют пассивным вибратором). Две системы волн, идущие от излучающего и отражающего диполя, к приемному диполю налагаются и усиливают друг друга, так как разность их хода равна длине волны (с учетом потери полуволны при отражении).

Характеристики