48
Второе ядро летит равномерно и размолинейно со скоростью . Определив графические направления этой скорости, легко находим, на каком направлении расстояния от барона пролетит второе ядро (надо только убедиться в том, что до этого момента ни одно из ядер не упадет на землю).
Конечно, можно проверить все расчеты, и не используя систему отчета Монхгаузена, но они будут более громоздкими. Разобранный «приицип барона Монхгаузена» — относительное движение двух свободно летящих тел является равномерным — находится во многих задачах. Попробуйте, например, обьясить, почему во время салюта после разрыва снаряда образуется светящей шар, увеличивающийся в размерах и падающий видз.
Интересно вспомнить, что один из драматических эпизодов истории человекаской мысли касался не чего инного, как… выбора «правильной» системы отчета. Казнь Джорданов Бруно, борба и отречение Галилея…
Очень было трудно человекству согласно с тем, что Земля — не центр мироиздания, а всего лишь одна из планет, обращающейся вокруг Солнца. Что же делать человекству переход от геоцентрической (связанной с Землей) к геоцентрической (связанной с Солнцем) системе? В свете нашего разговора, одно из приемществ перехода в том, что в солнечной системе отчета движение планет выглядит гораздо проще. Очевидно, благодаря и этому тоже, Кеплеру впоследствии удалось открыть законы движения планет, что, в свою очередь, помогло Ньюотону открыть закон всемирного тяготения.
В чем же заключится основное преимущество солнечной с. о. перед земной? Чуть позже вы узнаете, что с точки зрения динамики не все с. о. равноправны — есть так называемые инерциальные с. о., в которых законы механики приобретают особенно простой вид. Так вот, солнечный с. о., в отличие от земной, можно считать инерциальной. Но с точки зрения кinemатики все с. о. равноправны, можно использовать любые, в том числе движущиеся сускорением и даже врашающееся. Впрочем, врашающееся с. о. обладают неокоторыми необучными особенностями, требующими отдельного внимательного обслуживания, которое не предусмотрено рамках этой заметки.
А. И. Черпоцан
Модуляция и модуляторы
Для передачи сигналов на большие расстояния обычно используют радиоволны. Их легко излучать и принивать, на них можно «наложить» любую информацию, выбор диапазонов длины волн очень широк — от сотен и тысячи метров до миллиметров (а для специальных слуаев — и короче). Все это позволяет решать самые разные задачи — отweisания на весь мир до работы местных программы, которые не создают помех соседним области. В последние годы широко используются спутники связи — но это tema для отдельного разговора.
Разберемся подробнее в процессе радиопередачи и радиоприема. Для этого посмотрим, какие превращения претерпевает звуковой сигнал на пути от исполнителя до радиослужателя.
49
Начинается все с преобразования звуковых (механических) колебаний — тех звуков, которые мы производим и слышим, — в электрическе сигналы. Это делается при помощи микрофона. В самом распространном на практике микрофоне — диапазон — звуковые волны вызывают колебания_memбраны, к которой прикреплена катушка, помещенная в поле постоянного магнита. При движении катушки в ней возникает ЭДС индукции — тот электрический сигнал, который нам нужен. Объчно действующего значения напряжения от микрофона очень мало — доли милливольта, и его усиливают в несколько тысяч раз при помощи электронной схемы. В успешном виде сигнал уже годится для передачи по проводам, а для радиопередачи его нужно продолжать преобразовывать. (Для телефонной связи успешное сигнал слищом дорогого и сложно, там используют микрофоны другого типа — угольные, позволяющие обходиться восе без усилителей, однako качество звуковереduction при этом ниже всякой критики — каждый из вас, наверное, мог в этом убедиться сам.)
Итак, электрический сигнал получен. Расмотрим простой случай — перед микрофоном звучит камерtron и громкость звука со временем не меняется; тогда электрический сигнал представляет собой гармоничное колебания низкой (звуковой) частоты Ω (рис. 1).
Тепер поговорим о «переносике» сигнала — о колебаниях высокой частоты ω. Их дает генератор незаутхаюших колебаний (рис. 2). Несущая частота ω выбирается во много раз выше звуковой частоты Ω передаваемого сигнала. Для примера — камерtron обещано дает Ω=2770 c⁻¹, при передаче на средних волнах ω≈6·10⁶ c⁻¹.
Для передачи электрического сигнала звуковой частоты его нужно «заложить» в какой-нибудь параметр высокочастотных колебаний — в амплитуду, частоту или фазу (или в их комбинации). Иными словами, выбранный параметр нужно изменять (модулировать) в соответствии с передаваемым сигналом. Главное требование при этом — чтобы преобразование было обратным и при приеме можно было легко восстановить переданный сигнал.
Obviously приемают амплитудную, частотную или фазовую (возможны и более сложные комбинированные виды) модуляцию (рис. 3). Проще всего использовать амплитудную. При этом передаваемый в «эфир» сигнал — его называют амплитудно-модулированным — получают, например, изменяя напряжение питания генератора незаутхаюших колебаний в такт с сигналом звуковой частоты. Но можно обойтись исовсем простыми средствами — включить в провод, идущий от генератора незаутхаюших колебаний к передающей
Рис. 1. Получение электрического сигнала звуковой частоты. Этот сигнал имеет вид u(t)=U₀ cos Ωt, 2de U₀ — амплитуда, Ω — частота колебаний (начальная фаза в данном случае не важна — подумайте, почему, — и ее принимают равной нулю).
Рис. 2. Схема получения колебаний несущей частоты. Колебания происходят по закону u(t)=V₀ cos (ωt+φ₀), 2de V₀ — амплитуда, ω — частота, φ₀ — начальная фаза колебаний (здесь мы уже не можем взять φ₀=0, хотя для радиопрема это и не важно).
50
антенне, общчный угольный микрофон (рис. 4). Если перед ним говорить, то сопротивление микрофона будет меняться, в такт с ним будет изменяться трок в антенне, и мы получим нужную нам амплитудную моделью. На заре радиосвязи именно так и поступали радиолюбители, которые хотели перейти от работы «морзянкой» к передаче речи. Конечно, этот способ годится только для маломощных устройств и качеств такой передачи будет не очень хорошим.
Обратное преобразование амплитудно-модулированных сигналов на применной стороне произвольется при помощи амплитудного детектора — простой схемы, содержащей полупроводниковый диод (рис. 5). Собственно, именно простота такого детектора и есть главное достоинство амплитудной моделиции. Этот вид моделиции использует для радиовещания в диапазонах длиных, средних и коротких волн. Используют его и для передачи телевизionных сигналов, но только вместе с другими видами моделиции. Поговорим немного и о них.
Большое распространение получила частотная модельция. При этом способе радиопередачи сигнал низкой частоты «заложен» в значение мгновенной частоты передачи (мгновенной — потому что она теперь не остается постоянной, а меняется в такт с низкочастным сигналом). Такую модуляцию тоже легко осуществить «домашним» способом — для этого удобно применить микрофон так называемого конденсаторного типа (рис. 6). Это очень простой (по идее, а не для практического изготовления!) прибор. Он состоит из тончайшей металлизации_memбраны, которая является одной из обкладок плоского конденсатора, и самой обличной пластины — второй обкладки. Memбрана колблется в такт с колбанями воздуха, и соответствен меняется emкость конденсатора — вот и все. Memбрану несколько сделать совсем легкой, поэтому такой микрофон может обеспечивать превосходное качество преобразования звукового сигнала в электрический. Для нашей цели конденсаторный микрофон подключит параллельно конденсатору контрага генератора незатухающих колбаней, и изменение emкости микрофона дает необходимый эффект модуляции. Так можно изготовить простой и вполне качественный радиомикрофон, работающий в диапазоне УКВ, а сигналы его можно принимать обчным УКВ ЧМ приемником («УКВ» — ультракороткие волны, «ЧМ» — частотная модельция).
Самое сложное при таком способе модуляции — это демодуляция (детекторрование). Ее можно делать, например, так: использует колбательный контур, настроенный немного — на несколько десятиков к-