Тема: Принципы радиосвязи.
Простейший радиоприемник
Цель: - Ознакомить учащихся с практическим применением
электромагнитных волн;
- Раскрыть физический принцип радиотелефонной связи
- Раскрыть физические принципы амплитудной модуляции и
детектирования
- Ознакомить учащихся с устройством простейшего радиоприемника и
назначения его отдельных частей.
Демонстрации: Презентация по данной теме
Максвелла, А. Попова, Г. Герца
Ход урока:
1. Фронтальный опрос
· Что такое электромагнитная волна?
· Каково главное условие возникновения электромагнитной волны?
· От чего зависит интенсивность излученной волны? (интенсивность излучаемой волны тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд, т. е. необходимо создать э/м колебания достаточно высокой частоты)
· Какова скорость распространения э/м волн?
· В чем отличие э/м волны от механической? (В том, что э/м волны могут существовать в вакууме, т. е. в пространстве, не содержащем атомов)
· С помощью какого устройства можно преобразовать переменный ток в э/м волну? (Открытого колебательного контура)
· Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации э/м волн? (Т. к. почти все магнитное поле сосредоточено внутри катушки, а электрическое – внутри конденсатора. Вдали от контура э/м поля практически нет, а значит слабо он излучает э/м волны)
2. Изучение нового материала
Джеймс Максвелл был глубоко убежден в реальности ЭМВ. Как мы уже говорили, он не дожил до их экспериментального обнаружения 10 лет.
В 1886 году Генриху Герцу удалось экспериментально доказать электромагнитную теорию Максвелла, открыв ЭМВ. Открытие Герца привлекло к себе внимание самых широких слоев общества.
Именно в этот период многие сразу же высказали идею о возможности беспроволочной связи с помощью «лучей Герца». В списке ученых решавших эту задачу, на первом месте стоит имя русского профессора Александра Степановича Попова
Сообщения учеников:
- биография
- Изобретение радио
Принципы радиотелефонной связи
Принципы радиотелефонной связи заключаются в том, что переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, ЭМВолна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
В 1913 году был создан генератор незатухающих электромагнитных колебаний. Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») ЭМВ, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью ЭМВ.
При такой связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращается с помощью микрофона в электроколебания той же формы.
Казалось бы, если эти колебания усилить и подать в антенну, то можно будет передавать на расстояние речь и музыку с помощью ЭМВ. Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Почему? Частота звуковой волны Гц, а ЭМВ низкой частоты
(звуковой) имеют малую интенсивность, а следовательно
передаваться на большие расстояния не могут.
Как быть? Надо каким-то образом низкочастотные колебания
преобразовать в высокочастотные.
Вспомним, что для получения незатухающих электромагнитных колебаний высокой частоты используется генератор на транзисторе
Для передачи звука эти ВЧ колебания изменяют, или как говорят, модулируют
· 
с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты
· или изменяют со звуковой частотой амплитуду ВЧ колебаний – называется этот метод – амплитудная модуляция
Для передачи уже ВЧ колебаний с амплитудой звуковой частоты усиливают по мощности.
Итак, амплитудная модуляция - изменение высокочастотных колебаний, вырабатываемых генератором, с помощью электрических колебаний звуковой частоты.
Без модуляции не возможна ни телеграфная, ни телефонная, ни телевизионная передачи.
Приемная антенна принимает ЭМВ. Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик
Этот сигнал усиливается и из модулированных колебаний ВЧ выделяются НЧ колебания. Такой процесс преобразования сигнала называется детектированием.
Затем, получившиеся НЧ колебания усиливаются по мощности и подаются на динамик, где преобразуются электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
Ещё раз проговорим принципы радиосвязи.
- генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц)
- микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты
- модулятор изменяет по амплитуде ВЧ колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты
- передающая антенна излучает модулированные ЭМВ
- приемная антенна принимает ЭМВ. ЭМВ, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
- детектор выделяет из модулированных ВЧ колебаний НЧ колебания
-динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
Как осуществляется модуляция и детектирование.
Амплитудная модуляция – изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты.
Для получения амплитудно-модулированных электромагнитных колебаний в цепь транзисторного генератора последовательно включают катушку трансформатора.
На 1-ую обмотку трансформатора подается напряжение звуковой частоты, а на 2-ой обмотке трансформатора индуцируется ЭДС той же частоты и складывается с постоянным напряжением источника тока.
Тем самым изменяется напряжение между эмиттером и коллектором транзистора, приводящее к изменению звуковой частотой амплитуды колебаний тока ВЧ в колебательном контуре генератора. В результате амплитуда колебаний в контуре генератора будет изменяться в такт с изменением напряжения НЧ на транзисторе.
Временну’ю развертку модулированных колебаний можно наблюдать с помощью экрана осциллографа, если его подключить к колебательному контуру.
Модуляция бывает амплитудная – самый простой способ
частотная – высокоустойчивая к помехам
фазовая
Детектирование (демодуляция) – выделение из модулированных колебаний высокой частоты звукового сигнала, т. е. колебания низкой частоты.
Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью: вакуумный ли полупроводниковый диод – детектор.
Принцип работы полупроводникового детектора
Пусть детектор включен в цепь последовательно с источником модулированных колебаний и нагрузкой.
Полупроводниковый диод имеет p-n-переход, следовательно при одном направлении электромагнитных колебаний ток проходит через детектор, а при обратном – нет. Т. е. через нагрузку ток будет идти преимущественно в одном направлении.
Воль-амперную характеристику диода приближенно можно представить в виде ломаной, состоящей из двух прямолинейных отрезков.
В цепи будет идти пульсирующий ток.
Чтобы сгладить этот ток, применяют фильтр: самый простой фильтр представляет собой конденсатор, подключенный к нагрузке.
Как работает?
В те моменты времени, когда диод пропускает ток, часть его проходит через нагрузку, а часть тока ответвляется в конденсатор → заряжается. А когда диод заперт, конденсатор частично разряжается через нагрузку. Тем самым, через нагрузку идет ток звуковой частоты, форма колебаний которого почти воспроизводит форму низкочастотного сигнала на передающей станции. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор.
Ещё раз проговорим как происходит модуляция и детектирование.
Простейший радиоприемник
 |
Приемная антенна (провод)
Колебательный контур (катушка, конденсатор)
подключается к нему
Цепь, состоящая из детектора, конденсатора и катушки.
В колебательном контуре радиоволной возбуждаются модулированные колебания, конденсатор переменной емкости настраивает контур в резонанс с принятой волной 
.
Катушки телефонов выполняют роль нагрузки. Через них идет ток звуковой частоты.
Небольшие пульсации ВЧ не сказываются заметно на колебаниях мембраны и не воспринимаются на слух.
Раздача ОК. (Приложение 1)
3. Закрепление:
Раздаются кроссворды (Приложение 2), включающие в себя основные понятия, введенные на уроке (10 мин.)
4. Проверка кроссворда (3 мин.) (правильные ответы на экране)
5. Решение задач
1. Каков период колебаний в открытом колебательном контуре, излучающем радиоволны с длиной волны 300 м?
2. Радиостанция ведет передачу на частоте 75 МГц (УКВ). Найти длину волны (Анализ полученного результата)
3. В радиоприемнике один из коротковлоновых диапазонов может принимать передачи, длина волны которых 24 – 26 м. Найти частотный диапазон.
6. Домашнее задание:
§ 51, 52, 53
Подготовка сообщений по теме «Телевидение»
«История средств связи»
«Устройство и принцип работы сотового
телефона»
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Тема: Принципы радиосвязи.
Простейший радиоприемник (ОК)
Изобретение радио радио в 1895 г. 7 мая
Амплитудная модуляция – изменение высокочастотных колебаний, вырабатываемых генератором, с помощью электрических колебаний звуковой частоты.
а) колебания высокой частоты б) звуковые колебания в) модулированные колебания
Детектирование – выделение низкочастотных колебаний из модулированных колебаний высокой частоты
а) полупроводниковый детектор б) вольт-амперная характеристика
в) пульсирующий ток
г) работа фильтра д) ток звуковой частоты
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
 |
 |
По горизонтали: 3.Основная часть простейшего радиоприемника. 4. Процесс, обратный модуляции. 7.Необходимое условие возникновения электромагнитных волн. 8.Основоположник теории электромагнитных волн. 9.Величина, характеризующая электромагнитные волны.
По вертикали: 1.Устройство, применяемое для приема радиоволн. 2.Изменение высокочастотных колебаний с помощью электрических колебаний низкой частоты. 4. Элемент с односторонней проводимостью, с помощью которого осуществляется детектирование. 5. Составная часть колебательного контура. 6. Изобретатель устройства, позволившего получить доказательство существования электромагнитных волн.
Ответы к кроссворду
