Н. — …Дай мне докончить это рассуждение, которое я уже когда-то высказывал, когда мы рассматривали явления замирания. Так как оба пути не равны, то и волны придут не в одной и той же фазе. Если они придут в противофазе, то результатом этого будет ослабление. Если же они придут в фазе, то они взаимно усилятся и все будет в порядке!
Л. — Нет, Незнайкин, даже и в этом случае не все будет в порядке. Ибо из-за границы во времени прихода прямого и отраженного сигналов на экране появится второе, повторное изображение, смещенное по отношению к первому вправо на интервал, как раз пропорциональный этой разнице во времени.
Н. — Мне думается, что при измерении на экране расстояния, отделяющего основное изображение от повторного, можно было бы вычислить разность времени прихода волн.
Л. — Нет ничего легче. На экране шириной 30 см при развертке в 625 строк пятно пробегает около 5 000 м в секунду. Эта скорость, как бы почтенна она ни была, в 60 000 раз меньше скорости электромагнитных волн. Следовательно, в то время как пятно пробегает по экрану 1 мм (а это происходит за 1/5 000 000 сек), волны проходят 60 м. Если повторное изображение сместилось на экране телевизора на 5 мм, то разность путей составляет 300 м, что дает возможность иногда установить с полной уверенностью проводящую поверхность, виновную в злодеянии.
Н. — А если это газгольдер или металлическая башня, мне остается только взорвать их с помощью динамита?
Л. — Чтобы устранить вторичное изображение, вовсе нет необходимости прибегать к таким варварским мерам. Часто достаточно использовать направленную антенну, чтобы в значительной степени ослабить, а то и совсем уничтожить повторное изображение, являющееся результатом отраженной волны.
Н. — Я знал, что при передаче используются направленные антенны, чтобы улучшить распространение волн в определенном направлении. Я знаю даже, что можно благодаря рефлектору сосредоточить короткие волны в узкий пучок наподобие пучка, отраженного маяком с параболическим зеркалом. Но я не знал, что приемная антенна может быть направленной и способной принимать преимущественно волны, идущие из заданного направления.
Л. — Большое количество явлений природы обладает обратимостью. Ты вспомнил только что о маяке с параболическим зеркалом, которое отражает в виде параллельных лучей свет, излученный источником в его оптическом фокусе. И, наоборот, если улавливать при помощи такого зеркала солнечные лучи, то оно будет концентрировать их в фокусе, где возникшая при этом теплота сможет расплавить кусок металла.
Н. — Значит, направленная антенна будет одинаково работать и при передаче и при приеме. Нам остается лишь применить одну из таких антенн, снабженных целой сетью проводов, образующих зеркало, и мы освободимся от повторных изображений.
Л. — Такое решение было бы радикальным, но и довольно дорогим. Однако, использовав только три — пять проводов из всей совокупности, образующих цилиндро-параболическое зеркало, можно получить достаточную направленность; кроме того, можно собрать больше энергии, что окажется весьма полезным при большом удалении от передатчика. Вообще даже один отражающий проводник дает заметное улучшение усиления и обеспечивает некоторую направленность. Этот проводник чуть-чуть большей длины, чем вибратор, помещается за ним на расстоянии четверти волны.
Н. — Решительно, Любознайкин, я тебя что-то перестаю понимать. Можно еще допустить, что три провода могут отдаленно походить на параболический рефлектор. Но один!..
Л. — А ты, Незнайкин, подумай немного. Ты бы сообразил, что рефлектор также принимает волны, вызывающие в нем токи. Эти токи в свою очередь вызывают волны, которые, попадая на вибратор, усиливают в нем ток.
Н. — Может быть, ты и прав. Но я предпочитаю свой метод анализа, который я сейчас же и применю. Я полагаю, что в какой-то определенный момент волна, подойдя к вибратору, переместит там электроны сверху вниз. Эта же волна дойдет до рефлектора на одну четверть периода позже, потому что отделяющее ее от вибратора, расстояние как раз и составляет одну четверть волны. Здесь она также вызовет то же самое движение электронов сверху вниз. По законам индукции, которая, как известно, является синонимом противодействия, такое перемещение электронов породит волну, старающуюся сообщить электронам движение в обратном направлении, т. е. снизу вверх. Эта волна в свою очередь дойдет до вибратора позже на одну четверть периода. И там она погонит электроны снизу вверх, следовательно, в направлении, обратном распространению начальной волны! Почему же ты утверждаешь, что налицо усиление?
Л. — Бедняга! Твое так хорошо начатое рассуждение провалилось со всеми выводами всего-навсего потому, что ты забыл одно важное обстоятельство. Менаду моментами, когда начальная волна прошла через вибратор и когда волна вернулась от отражателя, прошло время, равное одному полупериоду (рис. 131).
Рис 131. Положение волн, приходящих от передатчика и от рефлектора, и движение электронов в вибраторе В и рефлекторе Р в три последовательных момента времени, отстоящих друг от друга на четверть периода.
Таким образом, в момент, когда волна, пришедшая от отражателя, начнет перемещать электроны вибратора снизу вверх, волна, которая туда в это время придет от передатчика, будет уже иметь фазу, противоположную фазе, которая была полпериода назад. А она также…
Н. — …переместит электроны снизу вверх! Ты прав. Теперь я понимаю, что отражатель увеличивает усиление антенны. И я понимаю, что оно максимально для волн, приходящих со стороны вибратора. Для источников, расположенных сбоку или сзади, он неэффективен.
Л. — Антенна с отражателем наиболее употребительна в Англии. Вместе с поперечным поддерживающим брусом вибратор и рефлектор образуют букву Н. Крыши домов, где распространено телевидение, покрыты целым лесом Н, характерным для английского городского пейзажа.
Н. — Жаль, что нельзя, как в оптике, концентрировать волны не только с помощью рефлекторов, но и с помощью объективов. Тогда была бы аналогия с телескопами и подзорными трубами астрономов.
Л. — Следует остерегаться слишком далеко идущих аналогий. Однако есть одно приспособление, которое в известной мере можно грубо уподобить объективу: это директор.
Н. — Не имеешь же ты в виду директора телевизионного центра.
Л. — Хватит этой несносной игры слов. Директором называют проводник, немного более короткий, чем вибратор, и помещенный перед ним в направлении на передатчик, тогда как рефлектор длиннее вибратора и помещается за ним. Директор редко применяется в сочетании только с вибратором, но его часто добавляют к Н-образной антенне, направленность которой, так же как и усиление, он увеличивает (рис. 132).
