УЛЬТРАКОРОТКИЕ ВОЛНЫЕсли к этому добавить почти полное отсутствие атмосферных помех при приеме этих волн, то станет очевидной выгода их применения для связи, особенно для всякого вида местной связи. Областью применения У. в. является: 1) местное радиовещание, 2) связь с самолетом, в особенности при слепой посадке, 3) сел. х-во, 4) медицина. Возможность же быстрой подачи сигналов открывает им дорогу к телевидению.
Теория распространения электромагнитных волн указывает, что траектория луча, распространяющегося в верхних слоях атмосферы, не будет прямолинейна благодаря наличию там большого числа ионов и электронов. Если через R обозначим радиус кривизны луча, то его величина определится соотношением: 1
2ле 8 dN а)*т dR *
где е — заряд электрона, m — его масса, — передаваемая частота и N — число электронов в 1 см3. Мы видим, что R увеличивается с частотой. Чем выше частота излучаемой энергии, тем медленнее искривляется траектория. Пространство между передающей радиостанцией и тем местом, где луч опустится на землю, называется мертвой зоной, или зоной молчания.
Когда со будет такою, что R делается равным радиусу земли (R зем. = 6.400 км), зона молчания обращается в бесконечность — луч не опускается на поверхность земли, прием нигде не возможен. Подсчеты показывают, что ночью это будет при 18, 9 м, а днем Я а* 8, 6 м. Разница получается за счет того, что N днем и ночью распределяется различно. Это хорошо подтверждается также и опытом (соответственно 18 м и 7, 5 м). Нек-рые отклонения от этих чисел получаются вследствие того, что величина N зависит от сложных и очень изменчивых космических процессов.
У. в. так. обр. не загибаются обратно к земле верхними слоями атмосферы (слоем Хевисайда). Связь на них может быть поэтому лишь при непосредственной видимости передатчика и приемника, т. е. на расстоянии, тем большем, чем выше подняты передающая и приемная антенны. Это расстояние определяется соотношением: Уметр. = 3.550 ( где ht и h2 — высота в метрах передающей и приемной антенны. Опыт однако показывает, что различная плотность слоев воздуха вызывает обычного типа рефракцию, аналогичную световой, к-рая удлиняет предельное расстояние, загибая луч к земле; т. о. расстояние может быть принято равным
7=3.550 (/VF при величине т=2, 8—3, 5. В связи с этим наблюдается падение силы приема между 14 и 20 час., с минимумом — ок. 18 часов.
Генерация ультракоротких волн производится главным образом с помощью трехэлектродных ламп. У. в. тем труднее генерировать, чем они короче. Основной емкостью колебательного контура является емкость Сас между анодом и сеткой. Величина ее неизменна для данной лампы и должна быть минимальной. Укорочение длины волны производится поэтому почти исключительно уменьшением величины индуктивности витка, включенного между анодом и сеткой (рисунок 1). Чем короче генерируемая волна, тем меньше будет этот виток и как следствие тем меньше будет сопротивление Z9Ke* = tts’ колебательного контура. Чтобынейтрализовать этот ущерб, лампа для У. в. должна быть особой конструкции. У нее должно быть сравнительно низкое рабочее анодное напряжение Va, велик ток насыщения Is и ве 38
лика крутизна 8. В настоящее время мощность трехэлектродных ламп достигает нескольких десятков kW.
Схемы генераторов представляют собою различные модификации схемы рис. 1 — одной из лучших. Она может быть превращена в двухтактную схему (рис. 2), в которой анодная и сеточная катушки могут быть простыми прямолинейными проводами (емкостная связь сетки). Для
Рис. 1.
Рис. 2.
маломощных генераторов часто применяют схему рис. 3, где катушки выполняются в виде длинных линий с подвижными мостами. Питание ламп может быть параллельным и последовательным.
Современная мощная лампа дает предельную волну около 3 м. Ниже этого ее мощность резко падает. Для волн ок. 1 м и ниже применяют (для маломощных колебаний) особые лампы с весьма малыми размерами. В этом случае помимо уменьшения междуэлектродных емкостей сокращается вредное время полета электронов от нити к аноду.
Генерирование волн длиною в 1 м и ниже производится также с помощью магнетронов с разрезным анодом.
Мощности, получаемые этим способом, достигают 0, 25—0, 5 kW. Предельная длина волны — ок. 15 см (при весьма малой мощности).
При способе Баркгаузена — Курца мощность весьма ничтожна — малые доли ватта. Идея этого способа заключается в том, что облако электронов (или ионов) заставляют колебаться око___ ло сетки, подобно колех-к I баниям маятника около — Й f L 1 — положения равновесия. _ _________ .. м Для этого аноду и ни- ~ /Т\1 '
ти сообщают одинако- — --------- н I г . — вый потенциал (иногда I аноду придают небольшой отрицательный поРис. 3. тенциал), а сетке дают большое положительное напряжение. ♦ Длина волны не зависит в этом случае от размеров емкостей и самоиндукций, приключенных к лампе, а определяется приложенными напряжениями и радиусами анода, сетки и нити и равна: 2.000 ЛСЛ€ = г_ — та,
Vvc
где Vc — напряжение сетки в вольтах, та — радиус анода в сантиметрах. Колебания эти могут быть только в лампах с цилиндрическими электродами (симметричные пути всех электронов). Модуляция колебаний обычно производится на аноде. Излучающие системы антенны вполне тождественны таким же системам для коротких волн.
Прием производится главным образом на суперрегенеративный приемник.
Воздействие на вещество. У. в. оказывают сильное действие на вещество. Благодаря высоким частотам, вызывающим сильные токи смещения, эти волны проникают глубоко в вещество, внося в него свою энергию. Так как радиоволна обладает сравнительно ничтожной энергией, то действие «волн», т. е. излученного поля, весьма невелико. Но если вещество поместить в стационарное поле конденсатора с высоким напряжением, то поглощаемая энергия может быть весьма велика. Поглощение веществом энергии достигает максимума при определенной длине волны (селективность). Максимум имеет место, когда токи проводимости равны токам смещения или, что то же, когда /е = 2<т. 9. 1011, где / — число периодов, е — диэлектрич. постоянная, с — проводимость вещества. Если мы имеем смесь из двух веществ <г19 а2 и slf е2, то условие максимального поглощения остается тем же.
Однако максимум поглощения получается не во всех случаях. Вообще же всякая «смесь» поглощает энергию сильнее, чем каждый компонент в отдельности.
Условия поглощения энергии остаются неизменными, переходит ли поглощаемая энергия 2*
