Принципы радиосвязи и телевидения

На картинке ниже изображена обобщённая схема радиосвязи.

Пройдёмся по пунктам. Зачем нужен генератор высокой частоты? Затем, что для хорошей передачи, распространения и приёма радиоволны должны быть достаточно высокочастотными – звуковая частота тут не годится, нужны хотя бы сотни килогерц.

Модулирующее устройство смешивает низкочастотный звуковой и высокочастотный сигналы, как показано на картинке ниже:

То есть модулированный сигнал – это сигнал высокой (или, говоря по-умному, несущей) частоты, огибающая которого совпадает с модулирующим сигналом, в нашем случае звуковым. Реализуется это довольно просто – представьте себе, что у вас есть кран, откуда очень частыми импульсами бьёт вода. Эта вода – несущий сигнал. А теперь мы медленно закрываем и открываем вентиль. Мы получаем низкочастотное колебание потока воды, наложенное на высокочастотное. В радиопередатчике тоже есть такой вентиль – он называется транзистор – и через него течёт высокочастотный ток, а его «ручкой» управляет микрофон.

Такой способ модуляции называется амплитудной модуляцией – есть и другие, но они сложнее.

Модулированный сигнал приходит на антенну, на ней превращается из колебаний напряжения в электромагнитные волны. У принимающей стороны к антенне подключен колебательный контур, в частота которого настроена на несущую частоту. Когда электромагнитная волна приходит, в контуре случаются вынужденные колебания и резонанс – и модулированный сигнал оказывается в радиоприёмнике. Затем этот сигнал подаётся на демодулятор, он же детектор – и в сигнале остаётся лишь низкочастотная составляющая, которая затем подаётся на динамик.

Чтобы настроиться на нужный радиопередатчик, следует настроить колебательный контур приёмника на нужную частоту. Обычно для этого применяются переменные конденсаторы, у которых можно регулировать площадь перекрытия пластин.

На фото показан конденсатор, у которого можно поворотом ручки вставлять закруглённые пластины между прямых.

В телевидении несущая частота модулируется не только звуковым, но и видеосигналом. Каждый кадр видеоизображения – это таблица из чисел, характеризующих яркость в данной точке. Что-то типа такого:

Во всяком случае, так видеофайлы хранятся в компьютере. На магнитной ленте у нас вместо чисел будут интенсивности намагничивания (100 – это очень намагниченный кусок ленты, 0 – вообще не намагниченный, 50 – что-то среднее). И таблица будет храниться в одномерном виде, то есть все строки будут храниться последовательно.

В случае прямой трансляции (или при записи картинки с камеры на кассету/в видеофайл) будет работать некоторое устройство, преобразующее 2-мерную таблицу цветов в 1-мерную последовательность чисел, значений намагниченности или интенсивности модулирующего сигнала.

Принимающая сторона демодулирует сигнал, получает 1-мерный код кадра и по очереди отрисовывает все точки на экране.

Так, нам на вход пришло «100». Пальнуть максимальное число электронов туда, куда направлена электронная пушка. Повернуть электронную пушку на 1 позицию по горизонтали. Пришло число «100». Ещё раз плюнуть максимум электронов на люминисцентный слой и повернуть пушку вправо. Пришло «0». Ок, выдать 0 электронов и повернуть пушку по горизонтали. Пришло 100. Выдать 100% электронов и повернуть пушку. Как не поворачивается? Всё, до упора дошли? Ок, повернуть по вертикали на одно деление и по горизонтали повернуть максимально влево. Что там у нас дальше? Ещё сотня пришла…»

Чтобы в разумное время передать такое число точек, приходится делать модулирующий сигнал довольно высокочастотным – а значит, несущая частота должна быть ещё выше. Обычно несущие частоты телевидения доходят до гигагерц.