Учимся рассуждать

УЧИМСЯ РАССУЖДАТЬ  4 ,Путь к изобретению.
 Рассмотрим предпосылки к изобретению в области автогенераторов. Автогенератор на электронной лампе с трансформаторной положительной обратной связью изобрёл в 1913 г .Мейснер в Германии. Теория изложена в книге Г.Б.Белоцерковский Основы радиотехники М. Сов.радио 1979 г. стр.195,где сказано,что автогенератор преобразует энергию постоянного тока в энергию колебаний и состоит из нелинейного усилителя,колебательного контура, схемы положительной обратной связи и источника питания. Там же утверждается, что если бы усилитель работал в линейном режиме, то амплитуда колебаний была бы бесконечно большой и разрушила бы детали автогенератора. Техника радиосвязи предъявляет к автогенераторам многочисленные требования. Возникает множество вопросов и задач, требующих решения. Изобретателю необходимо перейти на более высокий уровень знания, приходится искать противоречия в излагаемых теориях, изучать результаты работ в этой области. Основное требование к автогенератору – он должен генерировать основную гармонику с малым содержанием второй, третьей и т.д. гармоник. Поэтому в составе автогенератора нежелателен нелинейный усилитель, так как всякая нелинейность создаёт гармоники. Нельзя ли поставить усилитель в линейный режим? А что тогда обеспечит стационарный режим? И вот здесь делается шаг в сторону от известной теории  автогенератора. Ограничение создаст источник питания. Автогенератор не может выработать энергии больше, чем это ему позволит источник питания в соответствии с законом сохранения энергии. При возникновении колебаний они нарастают до тех пор, пока мощность на сопротивлении потерь колебательного контура не приблизится к потребляемой мощности. Проверка этой идеи на макете автогенератора подтвердила её. Линейность усилителя автогенератора обеспечивалась введением в усилитель отрицательной обратной связи. Анализатор спектра С4-25 показал, что вторая гармоника находится ниже уровня шумов прибора. Экспертиза при резком улучшении характеристик заявленного устройства по отношению к прототипу (в разы) уверенно принимает положительное решение.
 
 УЧИМСЯ  РАССУЖДАТЬ – 3 .АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
Уделим внимание изложению теории АМ в учебниках для ВУЗов. Радиотехнические цепи и сигналы, автор И.С.Гоноровский, изд-во Сов. Радио, 1966 г.На стр.129 утверждается,что чем уже полоса частот радиосигнала, тем меньше проявляются  несовершенства характеристик системы. Да, это имеет место,но не это главное. Обратимся к википедии, к разделу АМ. При АМ изменяется амплитуда и каждое мгновенное значение несущего колебания. На приёмной стороне АМ –детектор извлекает информацию в точках амплитудных значений, то есть дискретно. Имеет место селекция по уровню..Синхронный детектор восстанавливает сообщение непрерывно, но зато и шумы черпает непрерывно. АМ-детектор извлекает информацию в точках максимальных значений отношения сигнал/шум.
   В 1906 году американский инженер Р. Фессенден включил между машинным генератором /альтернатором/ и антенной угольный микрофон. Он под действием звуковых колебаний изменял затухание в цепи на частоте генератора в 50 килогерц.Форма радио сигнала представлена в википедии.. Тем самым доказал на практике, что для передачи сообщения можно передавать его не полностью,а в точках, определяемых частотой несущего колебания.
  Спустя полвека В.А.Котельников доказал теорему, что сообщение без погрешности определяется по её отсчётам с частотой, равной её двухкратной полосе частот, стр.105  книги..Однако практика показала, что это не соответствует действительности. А.А.Кошевой в книге Телеметрические комплексы, Изд-во Машиностроение 1975 г.стр.57-66 показал,что,например,для передчи сообщения с ошибкой 10% частота отсчётов должна быть примерно в 150 раз больше ширины спектра сообщения. Для передачи речи в полосе частот 300 герц – 3000 герц необходима несущая  частота не менее 450 килогерц. Погрешность передачи будет равна 10%.
  Работа выполнена совместно с учительницей Е.А.Тарасовой в рамках решения проблемы улучшения учебной литературы и методов преподавания.
 
  УЧИМСЯ  РАССУЖДАТЬ  2 продолжение
  На стр. 91 книги написано, что теоретически экспоненциальный процесс затухания колебаний в реальном контуре длится бесконечно долго. Этого не может быть ,потому что не может быть бесконечно малого тока. Природа электрического тока дискретна и самый маленький ток – это пролёт одного электрона за время наблюдения. Кроме того в колебательном контуре всегда существуют случайные тепловые шумы. При приближении к их уровню гармонические колебания размываются, исчезают в тепловых шумах. Следовательно время затухания колебаний в реальном контуре будет определяться начальным уровнем колебаний, уровнем его собственных тепловых шумов и добротностью контура.
   Ошибки связаны с использованием математических моделей, не соответствующих реальным физическим процессам. Во многих случаях с этим можно мириться, в других необходимо действовать осторожнее, не забывая, что практика – критерий истины. Реальное гармоническое колебание всегда случайным образом изменяется по амплитуде и фазе. Оно рождается из шума и устройство формирует его таким образом, чтобы свести к минимуму его флюктуации по фазе и амплитуде. Задачи создания таких колебаний и измерение их параметров относятся к одним из сложнейших задач радиотехники 
   УЧИМСЯ  РАССУЖДАТЬ  1
  Книга – источник знаний и в то же время источник ошибок,  приводящих к промахам на практике. Я хочу рассмотреть некоторые ошибки на примерах из радиотехники. Книга Основы радиотехники, автор Г.Б.Белоцерковский ,изд-во Сов. Радио, 1979 г. стр. 14, где написано,что если бы не было внешних помех, то можно было бы принять сколь угодно малый сигнал. Однако это не так . Радиоприёмник имеет собственные шумы, которые и определяют скорость передачи информации, возможность обнаружения слабого сигнала и т.д. Снижение собственных шумов приёмника – одна из основных задач при конструировании.
   На стр.44 утверждается, что периодическая  последовательность импульсов содержит ряд гармонических составляющих, непрерывных, которые по мере увеличения их числа всё более точно описывают последовательность импульсов. К такому пониманию все привыкли, однако оно неверно. Это можно доказать и математически, записав сумму гармоник для промежутка времени между импульсами. Эта сумма тождественно равна нулю, что может быть лишь в том случае,если каждая гармоника в этом промежутке равна нулю,а не так, как представлено на рис.1.12. А как же быть с анализатором спектра? Он показывает не гармоники, а результат взаимодействия импульсов с узкополосной системой анализатора. Так колебательный контур на рис.4.8 стр.102 генерирует затухающее колебание на собственной частоте, а не на гармонике входного воздействия. Аналогично  струны рояля после удара молоточка – импульса – генерируют звук на своей резонансной частоте.   
 
  Гибель  лайнера. Гипотеза.
     Над индийским океаном исчез лайнер с пассажирами и экипажем. Как будто испарился. А может ли такая махина испариться и исчезнуть? Как это ни прискорбно, приходится утверждать положительно. Хотя могут быть и другие варианты. Вы видели, как испаряется отрезок провода в стеклянной трубочке предохранителя? Всё стекло внутри покрывается испарившимся металлом. Если бы не было трубочки, то и следа бы не осталось. Но как, откуда возьмутся такие могучие токи? Несколько лет назад я прочитал в журнале, что интенсивность гроз над Индийским океаном увеличилась в сотни раз. На самолётах, как я знаю, раньше был метеолокатор, дающий информацию о грозовых фронтах. На ИЛ-18 это была ЭМБЛЕМА, о которой я однажды прочитал в немецком журнале ЭЛЕКТРОНИКА. Этот самолёт не потерпел ни одной аварии. Но гроза может возникнуть непосредственно во время пролёта. Мощности разрядов просто фантастические. Недаром тайну Тунгусского метеорита пытаются объяснить именно явлениями природного электричества, даже следствием экспериментов изобретателя Теслы, уровень знаний которого недостижим для современной науки, а записей он не любил оставлять. Электрические разряды воздействуют и на информационные системы управления самолёта, как бы берут на себя управление  им. Они особенно опасны при взлёте, посадке и пролёте вблизи грозового фронта. Посмотрите статистику аварий и вы убедитесь в этом.