Номер 7, страница 143, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

7. Нарисуйте схему простейшего детекторного радиоприемника.

7. Нарисуйте схему простейшего детекторного радиоприемника.

Простейший детекторный радиоприемник состоит из колебательного контура, детектора и головных телефонов (наушников). Он не требует внешнего источника питания, так как использует энергию самих радиоволн.

Принципиальная схема простейшего детекторного радиоприемника:

• WA1 (Антенна) и XS1 (Заземление): Служат для приема электромагнитных волн.
• Колебательный контур (L1, C1): Состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора переменной емкости C1. Он предназначен для выделения из всех сигналов, принятых антенной, сигнала только одной радиостанции. Настройка на частоту станции осуществляется изменением емкости конденсатора C1. Резонансная частота контура определяется формулой Томсона: $ f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} $.
• VD1 (Детектор): В качестве детектора используется полупроводниковый диод. Он пропускает ток только в одном направлении, "выпрямляя" высокочастотный модулированный сигнал. Этот процесс называется детектированием или демодуляцией.
• Фильтр (C2, BF1): Конденсатор C2 и высокоомные головные телефоны BF1 образуют фильтр нижних частот. Конденсатор сглаживает пульсации высокочастотного тока после диода, пропуская через себя высокочастотную составляющую на землю. Через телефоны проходит только низкочастотный (звуковой) сигнал, который и преобразуется в звук.

Ответ: Схема простейшего детекторного радиоприемника включает в себя антенну, заземление, колебательный контур (параллельно соединенные катушка L1 и переменный конденсатор C1) для настройки на частоту, диод VD1 для детектирования сигнала и нагрузку в виде высокоомных наушников BF1 с блокировочным конденсатором C2 для прослушивания звука.

8. Объясните назначения конденсатора C и резистора R на рисунке.

Конденсатор C и резистор R, упомянутые в вопросе, являются элементами схемы амплитудного детектора (детектора огибающей), который используется для демодуляции амплитудно-модулированных (АМ) сигналов. На рисунке ниже показана типичная схема такого детектора.

Назначение конденсатора C:

Конденсатор C играет роль сглаживающего фильтра. После того как диод D выпрямляет высокочастотный АМ-сигнал (пропускает только положительные полуволны), конденсатор заряжается до пикового значения напряжения каждой полуволны несущей частоты. В промежутках между пиками конденсатор медленно разряжается через резистор R. Этот процесс позволяет напряжению на конденсаторе отслеживать форму огибающей АМ-сигнала, которая и является исходным низкочастотным (звуковым) сигналом. Для правильной работы детектора постоянная времени RC-цепи $ \tau = RC $ должна удовлетворять двум условиям:

1. Она должна быть значительно больше периода несущей частоты $ T_{нес} $: $ \tau \gg T_{нес} $ или $ RC \gg \frac{1}{f_{нес}} $. Это необходимо для того, чтобы конденсатор не успевал сильно разрядиться между импульсами несущей частоты, тем самым сглаживая высокочастотные пульсации.

2. Она должна быть значительно меньше периода самой высокочастотной составляющей модулирующего (звукового) сигнала $ T_{зв} $: $ \tau \ll T_{зв} $ или $ RC \ll \frac{1}{f_{зв.макс}} $. Это необходимо, чтобы напряжение на конденсаторе успевало отслеживать быстрые изменения огибающей без искажений (так называемая "диагональная срезка").

Таким образом, конденсатор C выделяет низкочастотную огибающую, отфильтровывая высокочастотную несущую.

Назначение резистора R:

Резистор R выполняет две важные функции:

1. Он образует путь для разряда конденсатора C. Без резистора (при $ R = \infty $) конденсатор зарядился бы до напряжения первого же пика и остался в этом состоянии, заблокировав дальнейшее прохождение сигнала. Резистор позволяет конденсатору разряжаться, чтобы его напряжение могло следовать за спадающей огибающей сигнала.

2. Он является нагрузкой детектора. Выходное напряжение (полезный звуковой сигнал) снимается параллельно этому резистору. Совместно с конденсатором C он образует фильтр нижних частот и определяет постоянную времени $ \tau = RC $, от правильного выбора которой зависит качество демодуляции.

Ответ: В схеме амплитудного детектора конденсатор C выполняет функцию сглаживающего фильтра, выделяя низкочастотную огибающую (звуковой сигнал) из выпрямленного высокочастотного сигнала. Резистор R обеспечивает путь для разряда конденсатора, что позволяет отслеживать изменения огибающей, и служит в качестве нагрузки, на которой формируется выходной звуковой сигнал. Вместе они образуют RC-фильтр с определенной постоянной времени, критически важной для качественного детектирования.