Коли ми говорили про нелінійних спотвореннях, що виникають в підсилювачах звукової частоти, і коли ми говорили, що можна перевірити проходження сигналу по високочастотних ланцюгах з

допомогою генератора прямокутних сигналів, ми згадували гармоніки Гармонійні складові У мене, чи не математика, прозорливість Фурє викликає щире захоплення Але суть того, що ми використовуємо з математичного апарату, розробленого Фурє, проста: будь періодичний сигнал можна представити як певну сукупність синусоїдальних і косинусоидальной сигналів з певною амплітудою, фазою і частотою, кратною частоті вихідного сигналу Давайте подивимося, як наявність гармоніки може позначитися на формі синусоїдального сигналу

Рис 115 Спотворення форми синусоїдального сигналу

Зазвичай, налаштовуючи підсилювач, ми вирішуємо зворотну задачу Ми перевіряємо спотворення сигналу, пригнічуючи сигнал основної частоти і вимірюючи величину гармонійних складових

Рис 116 Виняток основного сигналу за допомогою фільтра

Частота отриманого сигналу, це можна перевірити, 3 кГц Якби добротність фільтру була вище (якби він краще придушив частоту 1 кГц), результат був би ще краще Вимірявши напруга гармоніки, можна обчислити коефіцієнт нелінійних спотворень, який входить обовязковим параметром, що характеризує якість підсилювача

Для передачі сигналів на відстань можна використовувати дроти Так працюють звичайні телефони, так працює телеграф В даний час дроти витісняються оптоволокном Так працює Інтернет (хоча на коротких відстанях він використовує і проводу) Для передачі сигналів на великі відстані використовують радіохвилі

Радіохвилі – це електромагнітні коливання, що розповсюджуються в просторі Подібно будь просторової хвилі радіохвиля характеризується довжиною хвилі Довгохвильові сигнали схильні огинати земну куля, що зручно, але вони швидко згасають, що незручно Більш короткі хвилі схильні поширюватися прямолінійно, але можуть відображатися в атмосфері, несуть більше енергії і можуть потрапити у віддалені місця земної кулі за рахунок відображення

З довжиною хвилі повязана ще одна характеристика електромагнітного коливання, частота Чим більше частота, тим коротше хвиля

Радіохвилі використовують для передачі радіосигналів, телевізійних сигналів, а сьогодні і телефонних сигналів мобільних телефонів Радіосигнали несуть мову і музику Тобто, переносять звукові частоти Якщо б ми передавали мова «напряму», то довжина хвилі в цьому випадку виявлялася б дуже велика, що вимагає дуже великої потужності для передачі сигналу на невеликі, в общем-то, відстані Щоб обійти цю проблему використовують такий простий прийом, як той, що людина використовує дуже давно, коли йому треба переміщатися на великі відстані – людина стає наїзником Наїзником стає і мова з музикою, коли її транслює радіостанція

Є два основних види формування радіохвиль, коли як коні виступає несуча частота, а в якості наїзника інформаційна (яка нам і потрібна) Використовують амплітудну модуляцію і частотну Перший вид формування радіохвилі зрозуміти дещо легше

Нам зручно використовувати для передачі на велику відстань, скажімо, сигнал частотою 1 МГц Якщо амплітуду цього сигналу ми будемо міняти за законом сигналу «наїзника», мови або музики, або випробувального сигналу, то добре що поширюється на велику відстань має сигнал донесе до слухача корисну інформацію Проробимо такий експеримент: сформуємо сигнал високої частоти, амплітуда якого змінюється за законом низькочастотного синусоїдального сигналу

Рис 117 Амплітудно-модульований сигнал

Яке дивовижно просте і розумне рішення, погодьтеся

При частотної модуляції інформаційний сигнал управляє частотою несучої При цьому амплітуда несучої частоти залишається постійною

Рис 118 Частотно-модульований сигнал

Сталість амплітуди несучої частоти дає перевагу при радіопередачі аналогової інформації, але вимагає більш високої частоти несучої

Останнім часом все частіше використовують приведення будь-якої інформації до цифрового виду У такому вигляді її зручно передавати на відстань по проводах, по оптичних кабелях, за допомогою радіохвиль Але в цифровий техніці використовують імпульси, що вимагають широкої смуги пропускання, а, отже, ще більше підвищуються вимоги до частоти несучої Тому сьогодні несуча частота в кілька гігагерц нікого не дивує

Різновидом частотної модуляції можна вважати ШІМ (PWM) – широтно-імпульсну модуляцію Про застосування цього виду модуляції ми поговоримо пізніше, а ось як виглядає сигнал:

Рис 119 Широтно-імпульсна модуляція

Ми вже говорили, що будь періодичний сигнал можна представити у вигляді гармонійних складових Таке уявлення називають ще гармонійним аналізом, заснованим на теоремі Фурє Якщо при розробці підсилювачів звуку нас цікавлять тільки сукупні спотворення звуку, які ми можемо виміряти за допомогою вимірювача нелінійних спотворень, то в інших випадку нас може цікавити весь спектр складових сигналу Для досліджень такого роду використовують аналізатори спектра

Чим корисний аналіз спектра сигналу Створюючи радіопередавач, ми налаштовуємо його на роботу з певною частотою, що несе Але при цьому ми піддаємо кінцевий сигнал різного роду перетворенням: ми його підсилюємо, модулюючи Якщо при цьому крім основної частоти зявляться додаткові частоти, вони стануть перешкодами для інших передавальних пристроїв А ми повинні бути впевнені, що робота нашого пристрою нікому не завадить

Ось як виглядають вимірювання спектра віртуальним аналізатором в програмі Multisim

Рис 1110 Аналізатор спектра в програмі Multisim

Приставка-осцилограф до компютера, наприклад, PSC100A фірми Velleman, працює і як осцилограф, і як аналізатор спектру

Рис 1111 Аналізатор спектра приставки PSC100A

Така приставка обійдеться вам сьогодні приблизно в 6000 руб Мені це здається найдешевшим вирішенням проблеми осцилографа, якщо у вашого компютера є стандартний порт для підключення принтера LPT Останні ноутбуки можуть не мати його У цьому випадку знадобиться або приставка, що працює з USB-портом, або конвертер USB-LPT, який може мати обмеження, що стосуються використовуваної операційної системи

У кожному разі, якщо ви маєте намір займатися електронікою, слід мати на увазі, що всі пристрої, як правило, це перетворювачі змінної напруги одного виду в інший, і змінну напругу може змінюватися відповідно з різними законами Щоб зрозуміти, що відбувається з сигналом, краще побачити його А для цього потрібен осцилограф Пізніше ми розглянемо принцип, на якому заснована робота осцилографа-приставки до компютера

Досвідчений радіоаматор може самостійно зібрати таку приставку При цьому від нього буде потрібно ще й уміння написати програму, обслуговуючу пристрій Це захоплююче заняття, але воно зажадає більше знань і вміння, ніж дає просте повторення схеми

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012