ELEKTRONIKA, nauka o fizikalnim pojavama, koje se javljaju prilikom kretanja elektrona kroz vakuum, razrijeđene plinove, pare i poluvodiče za razliku od elektrotehnike, koja se bavi kretanjem elektrona kroz vodiče i elektrolite. U širem smislu, . u djelokrug elektronike ide još i izučavanje elektronskih dijelova i uređaja, kod kojih se napomenute pojave iskorišćuju za tehničke svrhe, i izučavanje kompletnih aparatura, u kojima su upotrebljeni elektronski dijelovi. U elektroniku ide, nadalje, i studij svih pojava, koje izazivaju elektronski uređaji, kao na pr. zračenje elektromagnetskih valova i njihovo širenje kroz vodove, valovode, prostor i sl. Elektronika je mlada nauka; razvila se tek posljednjih 30 godina. Uoči II. svjetskog rata i za vrijeme rata doživjela je neobično velik skok u svom razvitku; tada je dobila i svoje ime.

Opći pojmovi. Na elektronskom principu rade (i njima se u prvom redu bavi elektronika): vakuumske diode; elektronke sa jednom ili više rešetaka; specijalne cijevi, kao na pr. magnetroni, klistroni i dr.; elektronske plinske ispravljačice i ventilne cijevi: tiratroni; katodne cijevi; fotoćelije i kristalne diode i tranzistori.

Prednji osnovni dijelovi koriste se u odgovarajućim spregama i sklopovima u zajednici s kondenzatorima, svicima i otpornicima za različite funkcije, kao na pr. za ispravljanje, pojačavanje, detekciju, za stvaranje električkih oscilacija sinusoidalnog oblika, za stvaranje impulsa i oscilacija najrazličitijih drugih oblika, za vršenje modulacije, za relejno djelovanje i t. d.

Niz ovakvih elektronskih uređaja sačinjava sastavne dijelove velikog broja elektronskih aparatura, koje danas upotrebljavamo u najrazličitije svrhe. Na brodovima i u mornarici su u upotrebi među ostalima, slijedeći elektronski uređaji i aparati: radio-uređaji svih vrsta, radari, podvodni zvučni lokatori, šumosmjerači, elektronski artiljerijski računari, uređaji za pokretanje topova, razni servo-uređaji i pojačivači, upaljači za mine, torpeda, podvodne bombe i artiljerijska zrna, razglasni uređaji, podvodna televizija i t. d.

Da bi se bolje razumio rad pojedinih elektronskih uređaja i njihovih dijelova, potrebno je prije svega poznavati bit i svojstva elektrona.

Atomi, najmanji dijelovi pojedinih elemenata, sastoje se od jezgre i određenog broja elektrona, koji kruže oko jezgre. Jezgru sačinjava prema vrsti elemenata odgovarajući broj pozitivno električnih protona i električno neutralnih neutrona (sl. 1b). Jezgra je dakle uvijek pozitivno električna. Elektroni, koji kruže oko jezgre, su čestice sa znatno manjom masom od protona i nosioci su negativnog električnog naboja. Električni naboj jednog protona jednak je naboju jednog elektrona. Oni međusobno drže ravnotežu. Broj elektrona je u svakom atomu, neutralnom prema vani, jednak broju protona; stoga on zavisi od vrste elementa. Elektroni kruže oko jezgre po putanjama, što leže na površini zamišljenih ljusaka, koje su više ili manje udaljene od jezgre (sl. 1).

Ako neki elektron primi izvana dovoljnu i pravilnu količinu energije, on može da preskoči iz putanje na unutarnjoj ljuski na putanju u nekoj vanjskoj ljuski ili, ukoliko je energija dovoljna, može čak i da napusti svoj atom. U tom potonjem slučaju atom postaje prema vani pozitivan i zove se + ion. Ukoliko vanjski utjecaj prestane, može se elektron vratiti na svoju prvobitnu putanju, kod čega se oslobađa suvišna energija u obliku valova, zračenja ili svijetla. Ion je prema tome električno pozitivno ili negativno nabijena čestica. Pozitivni ion je atom, koji je izgubio jedan ili više elektrona. Negativni ion je na pr. već sam oslobođeni elektron ili pak neutralni atom, kome se izvana pridružio neki elektron. Postoje i kompliciraniji ioni, no elektronika se bavi samo pomenutima. E., nadalje, izučava samo ione u plinovima i parama, a ne i u elektrolitima i t. d.

Proces stvaranja iona zovemo ionizacijom. U parama i plinovima može doći do ioniziranja čestica zbog kolizije atoma plina s ionima ili elektronima, koji se kreću vrlo brzo, nadalje zbog utjecaja elektromagnetskih valova kao na pr. X-zraka ultravioletnog svijetla, i kozmičkih zraka. Primjer za ovo je atmosfera.

Dok su atomi kod para i plinova udaljeni relativno daleko jedan od drugoga, kod čvrstih tijela, na pr. električnih vodiča, nalaze se neposredno jedan do drugoga, tako da se vanjske putanje elektrona međusobno gotovo isprepleću. Zbog međusobnog utjecaja jednog atomskog sistema na drugi, sile, koje drže vanjske elektrone, neznatne su i vanjski elektroni se mogu udaljiti vrlo lako iz sistema svog atoma. Stoga se kod električnih vodiča govori о »slobodnim elektronima«. Tako, na pr., svaki atom bakra posjeduje po jedan slobodan elektron. Pojavi li se neka sila, na pr. električno polje, to se ti slobodni elektroni kreću u pravcu tog polja duž vodiča. Kretanje elektrona predstavlja električnu struju, a jačina struje zavisi od broja elektrona, koji prođe u jedinici vremena kroz određeni prijesjek vodiča.

Slobodni elektroni ne mogu međutim napustiti površinu vodiča i prijeći u okolišni vakuum ili plin, jer ih u tome sprečavaju međuatomske sile na površini vodiča. Elektroni mogu napustiti vodič, samo ako im bude dovedena izvana dovoljna energija. U tom slučaju nastupa takozvana emisija elektrona. Ona se može postići žarenjem vodiča (termijska emisija), utjecajem svijetla (fotoelektrična emisija), udaranjem brzih elektrona na površinu elektroda (sekundarna emisija) kao i upotrebom visokih napona. Svi do danas upotrebljavani elektronski uređaji rade po jednom od ovih principa. Uvijek se radi o tome, da elektroni budu emitirani od jedne elektrode nazvane katodom, da zatim putuju, vršeći razne zadatke, kroz vakuum, plinove ili pare i da nakon toga uđu u izlaznu elektrodu, nazvanu anoda.

OSNOVNI SASTAVNI DIJELOVI ELEKTRONSKIH UREĐAJA

Elektronke, koje rade na principu termijske emisije. Većina elektronskih cijevi, kojima se elektronika u praksi služi, radi po principu termijske emisije. Zbog grijanja vodiča do užarenosti povećava se i brzina kretanja elektrona u njegovim atomskim sistemima. Kad je brzina pojedinih slobodnih elektrona dovoljna da svlada privlačne sile površinskih atoma, elektron izleti iz vodiča i stvara oko njega oblak elektrona. Budući da sve materije nisu jednako dobre u pogledu termijske emisije, upotrebljavamo za izradbu katoda u prvom redu čist ili torizirani volfram te barijeve i cezijeve okside. Da čestice zraka ne bi smetale izlasku i daljnjem kretanju elektrona, elektronske su cijevi, koje obično nazivamo elektronkama, sasvim evakuirane ili napunjene razrijeđenim plinovima ili parama žive.

Ako u elektronku stavimo osim užarene katode i jednu elektrodu, kojoj damo pozitivniji napon od katode, elektroni će se kretati od katode prema ovoj elektrodi, nazvanoj anoda (sl. 2). Prema već utvrđenom običaju u elektrotehnici smatra se, da električna struja teče od točke višeg napona prema točki nižeg napona, odnosno od + prema — . Tu, međutim, vidimo da se elektroni, koji stvarno predstavljaju struju, kreću od nižeg potencijala prema višem, dakle obratno od struje. Stoga ćemo se, kad govorimo о struji, pridržavati konvencionalnog smjera, a ucrtavati stvarni smjer kretanja elektrona, samo kad govorimo о toku elektrona. Linearnom povećanju anodnog napona U_a u elektronkama ne odgovara uvijek i linearno povećanje anodne struje I_a, već na veličinu anodne struje utječe i međusobno odbijanje elektrona (prostorni naboj) kao i broj elektrona, koji ukupno izađu iz užarene katode (zasićenje). U slici 2. prikazana je U_a — I_a karakteristika, iz koje se vidi, kako raste anodna struja I_a kroz elektronku, kad postepeno povećavamo napon na anodi U_a.

Na ovom principu rade sve vrste elektronki, a ima ih vrlo mnogo tipova.

Dioda posjeduje samo katodu i anodu, koje su smještene u staklenom ili metalnom balonu (sl. 2). Kako elektroni mogu izlaziti samo iz katode (a ne i iz anode), to dioda propušta struju samo u jednom smjeru. Stoga je podesna za ispravljanje izmjenične struje u istosmjernu. Primjena diode kao ispravljačice vrlo je velika. Upotrebljavamo je u mrežnim ispravljačima za stvaranje istosmjerne struje raznih napona, kojima napajamo razne elektronske uređaje, nadalje za ispravljanje visokofrekventnih struja u prijemnicima kod t. zv. diodne detekcije, nadalje za miješanje, u diskriminatorima, za ograničivanje amplituda, za stvaranje prednapona u regulaciji fej dinga i t. d.

Kod mrežnih ispravljačica, gdje je potrebna veća struja, baloni su diode napunjeni razrijeđenim plinom ili živinim parama. Time se postiže da prolazeći elektroni ioniziraju atome plina. Pozitivni ioni kreću se prema katodi, gdje prodiru u oblak prostornog naboja, privlače elektrone i postaju neutralni. Na taj način smanjuju prostorni naboj i tako olakšavaju izlazak novih elektrona, dok se s druge strane prilikom ionizacije oslobođeni elektroni kreću prema anodi i time povećavaju struju kroz cijev.

Ovakve ispravljačice svijetle plavo, jer se energija, koja se oslobađa prilikom neutralizacije iona, pretvara u svijetlo.

Trioda je po konstrukciji slična diodi s tom razlikom, što je kod nje uvrštena kao treća elektroda, između katode i anode, t. zv. uzbudna rešetka, koja je obično oblika žičane spirale (sl. 3). Kako se rešetka nalazi bliže katodi nego anoda, to ona ima već prema naponu, koji na njoj vlada, znatno veći privlačni, odnosno odbojni utjecaj na elektrone od istih napona na anodi. Stoga se kod triode može sa vrlo malim rešetkinim naponima znatno utjecati na veličinu struje, koja teče kroz cijev. Trioda radi, dakle, kao neke vrste regulator i može stoga poslužiti za pojačanje. Osim toga služe triode u zajednici s odnosnim titrajnim krugovima za stvaranje oscilacije, u impulsnoj tehnici za stvaranje impulsa raznih oblika, za demodulaciju i za druge zadatke. Triode, koje su ranije bile jedini tip cijevi, zbog svojih nedostataka (veliki interelektrodni kapacitet, premalo pojačanje, povratno djelovanje) znatno su izgubile na svom značenju. Danas su ih uglavnom zamijenile tetrode i pentode.

Ponašanje triode i mijenjanje anodne struje I_a kod različitih anodnih napona U_a i napona na rešetki U_r vidi se najbolje iz t. zv. karakteristika triode. Na slici 4a vidimo U_r—I_a ili takozvanu rešetkinu karakteristiku, koja pokazuje, kako se kod stalnih anodnih napona mijenja anodna struja s promjenom napona na rešetki, dok je na slici 4b prikazana U_a—I_a ili anodna karakteristika, koja daje za razne određene rešetkine napone odnos anodne struje i anodnog napona.

Iz ovih karakteristika mogu se odrediti i parametri triode: unutarnji otpor R_u kao odnos promjene U_a prema odgovarajućoj promjeni I_a, strmina S kao odnos promjene anodne struje I_a za odgovarajuću promjenu U_r i prohvat D kao odnos promjene U_r prema odgovarajućoj promjeni U_a. Strmina je, dakle, mjerilo za veličinu promjene anodne struje u odnosu na promjene napona rešetke, dok nam prohvat kazuje, koliko je utjecaj anodnog napona na anodnu struju manji od utjecaja napona rešetke. Umjesto prohvata upotrebljava se često i njegova recipročna vrijednost pod imenom faktor pojačanja elektronke.

Plinska trioda — Tiratron (sl. 5). U običnim je triodama vakuum toliki, da ostaci plina nemaju više nikakva utjecaja na rad cijevi. U triodama, napunjenima razrijeđenim plinom ili živinim parama, izazvat će elektroni, koji jure od katode k anodi, ionizaciju plinova. Međutim, dok je rešetka još dovoljno negativna, ona sprečava prijelaz elektrona od katode na anodu. Tek kod određenog povišenja napona rešetke anodna struja proteče i nastupa ionizacija. Ioni smanjuju prostorni naboj, što ima za posljedicu, isto kao kod plinske diode, povećanje struje. Osim toga, sada rešetka privlači na sebe pozitivne ione, koji stvaraju oko nje neki pozitivni sloj i time potpuno neutraliziraju njezino djelovanje. Kod ovakvih elektronki, nazvanih i tiratronima, rešetka može samo ukopčati rad cijevi, ali ne može regulirati jačinu anodne struje. Struju kroz cijev možemo zaustaviti samo prekidanjem anodnog napona, što ima za posljedicu deionizaciju cijevi. Nakon toga može rešetka opet da vrši funkciju ukopčavanja. Tiratroni služe ili kao ispravljači ili kao elektronske sklopke. Njihova je primjena vrlo mnogostrana.

Cijevi sa više rešetaka. Danas se upotrebljavaju uglavnom elektronke sa više od jedne rešetke. Rešetke, koje se uvrštavaju između anode i katode, zovu se: uzbudna, zaštitna, zaslona i kočna.

Tetroda. Nedostaci triode očituju se u prvom redu u premalom pojačanju i povratnom djelovanju anode, što se manifestira u opadanju napona na anodi u toku rada i u prevelikom kapacitetu između anode i rešetke.

Radi sprečavanja povratnog djelovanja anode uvrštena je još jedna spiralna rešetka između anode i uzbudne rešetke.

Ta rešetka ima stalan, visok pozitivan napon, a njezin je zadatak da privlači elektrone prema anodi, tako da fluktuacije napona na anodi nemaju tolik utjecaj na veličinu anodne struje i samo pojačanje (sl. 6A). Ako toj rešetki dodamo još i metalan cilindar, u kome je zatvorena anoda, sprečavamo, da se između anode i upravljačke rešetke razvija električno polje, t. j. time smanjujemo kapacitet anode—rešetke. Tako izgrađena rešetka zove se zaslona rešetka. Ona je osobito važna kod pojačanja visokih frekvencija.

Međutim, tetroda ima jednu osnovnu manu. Elektroni, koji dolaze na anodu, izbijaju iz njezine površine dodatne elektrone (sekundarna emisija). Ovi sekundarni elektroni odlaze na zaštitnu rešetku uvijek, kad je napon na anodi niži od napona zaštitne rešetke (sl. 6B). Tetroda je stoga upotrebljiva samo na malom opsegu, pa se danas malo i upotrebljava. Slika 6B prikazuje i I_a—U_a karakteristike tetrode.

Pentoda. Da bi se proširio radni opseg tetroda, umeće se između zaštitne rešetke i anode još jedna rešetka — t. zv. kočna rešetka (sl. 6C). Time, što je vezana na potencijal katode, ona sprečava prijelaz sekundarnih elektrona od anode na zaštitnu rešetku za vrijeme, dok je napon anode u toku rada niži od napona zaštitne rešetke. Pentoda je elektronka, koja u svakom pogledu zadovoljava i koja se danas i najviše primjenjuje. Prema namjeni dijelimo pentode na: visokofrekventne pentode, kod kojih se često promjenljivo pojačanje postiže promjenljivim korakom namotaja spiralne upravljačke rešetke, i izlazne pentode, koje služe za krajnje pojačanje snage na izlazu prijemnika i predajnika (sl. 7).

Kombinirani sistemi u elektronkama. Postoje i elektronke sa još više rešetaka i više ugrađenih sistema. Međutim, takve elektronke su redovno kombinacija dvaju ili više sistema te vrše i više funkcija. Tako na pr. heksoda ima osim katode i anode još 4 rešetke (sl. 8), heptoda pet rešetaka, a oktoda šest rešetaka. Kao što se vidi na slikama, heksoda, heptoda i oktoda imaju uvijek po dvije uzbudne upravljačke rešetke, pa je jedan dio cijevi upotrebljen za lokalni oscilator, a drugi za miješanje u prijemnicima. U novije vrijeme mnogo upotrebljavaju i elektronke sa više ugrađenih odvojenih sistema u istom balonu. Tako, na pr., postoje duodioda-trioda, duodioda-pentoda, duotrioda, triodaheksoda i t. d., kao što je to prikazano shematski na slici 8.

Katodne cijevi su uređaji, koji se koriste snopom elektrona za crtanje događaja po luminiscentnom zaslonu. Načelno se svaka katodna cijev sastoji od tri sistema, i to: sistema za ubrzavanje i usmjerivanje elektrona, koji nazivamo često i »elektronskim topom«; sistema za otklanjanje elektronske zrake, i zaslona. Na njemu se vidi mjesto, na koje upada zraka, kao svijetla mrlja.

Postoje dva tipa katodnih cijevi: elektrostatske i magnetske, već prema tome, da H se usmjerivanje i otklanjanje elektrona vrši pomoću električnog ili magnetskog polja.

Elektrostatsku katodnu cijev pokazuje slika 9. i 10. Pločasta katoda 4, užarena spiralom za grijanje 2, emitira elektrone u pravcu zaslona. Pod utjecajem polja između katode i cjevaste rešetke 5 elektroni konvergiraju prema 1. anodi 6, koja im daje potrebno ubrzanje. Elektrostatsko polje između I. i II. anode 7 djeluje slično leći, ono sakuplja elektrone, tako da oni u vrlo uskom snopu lete prema zaslonu 11. Nakon prolaza kroz ovaj sistem za fokusiranje elektroni prolaze kroz dva para ploča: kroz ploče za vertikalno otklanjanje 8 i kroz ploče za horizontalno otklanjanje 9. О visini i polaritetu napona na otklonim pločama ovisi, na koju stranu i koliko će se zraka otkloniti. Otklonjena zraka elektrona udara konačno na luminiscentni sloj 11, kojim je premazan zaslon staklenog balona 1, u kome vlada vakuum. Dolazeći elektroni izbacuju svojim udarom iz luminiscentnog sloja sekundarne elektrone. Pomoćna anoda 10 ima zadatak da još poveća brzinu elektrona u snopu i da prikupi sekundarne elektrone. Elektroni, koji udaraju velikom brzinom о zaslon, predaju svoju energiju česticama luminiscentnog sloja, gdje se ona pretvara u svjetlost

Primjena ovakvih katodnih cijevi vrlo je mnogostrana.

Magnetska katodna cijev funkcionira slično kao i elektrostatska, samo što umjesto druge anode postoji svitak za fokusiranje (sl 11, 5) a umjesto pločica za otklanjanje, svitak za otklanjanje (6). Kod ove cijevi služimo se magnetskim poljem za otklanjanje elektronske zrake. Kod panoramskih pokazivača svitak za otklanjanje vrti se sinhrono s antenom i s njime i vremenska linija, koja polazi iz sredine. Ove cijevi rade po intenzitetnom principu, t. j. kad naiđe signal, zasvijetli mrlja, a inače su tamne. Upotrebljavaju se u prvom redu u televiziji i kod radara.

Specijalne elektronke. U vrijeme II. svjetskog rata pronađen je cijeli niz specijalnih elektronki, koje se primjenjuju u prvom redu kod mikrovalova. Normalne elektronke s rešetkama upotrebljive su samo još do metarskih valova i za manje snage. Radarska i impulsna tehnika traže međutim cijevi za vrlo velike snage, koje još rade i kod cm-skih i mm-skih valova. U takve cijevi idu između ostalih klistron, refleksni klistron, magnetron, kristalne diode i dr.

Klistron je brzinsko modulirana elektronka, koja se upotrebljava kod vrlo visokih frekvencija. Sastoji se (shematski prikaz sl. 12) od katode s grijaćim vlaknom, elektrode za fokusiranje, ubrzavajuće rešetke, ulazne i izlazne rezonantne šupljine i kolektora. Usmjerene elektrone najprije privlači rešetka za ubrzavanje, zatim lete kroz rešetke prve rezonantne šupljine, koja predstavlja ulaz u cijev. Pomoću nje vrši se upravljanje toka elektrona. Kad ulazna rezonantna šupljina oscilira, stvara se između njezinih rešetaka električno polje, koje, sinhrono s oscilacijama, mijenja svoj pravac. Elektroni će dakle na prolazu kroz njezine rešetke biti ubrzani, usporeni ili će zadržati svoju staru brzinu. Time postižemo nagomilavanje elektrona u tempu oscilacije. Ovi elektroni, koji prolaze zatim kroz rešetke izlazne rezonantne šupljine, pobuđuju u njoj oscilacije. Nakon prolaza kroz izlaznu, rezonantnu šupljinu elektroni upadaju u kolektor te se odavde vraćaju na katodu.

Klistroni se mogu upotrebiti za pojačanje, detekciju i kao oscilatori. Postoje i klistroni sa tri i više rezonantnih šupljina. Oni rade kao kaskadni pojačivači.

Refleksni klistron ima umjesto dviju rezonantnih šupljina samo jednu, a umjesto kolektora reflektor. Ova jedina rezonantna šupljina zamjenjuje prijašnje dvije na taj način, što su elektroni, pošto su proletjeli po prvi put kroz rešetke rezonantne šupljine, već modulirani brzinski, i što se nakon toga opet vraćaju natrag podržavajući oscilacije u toj rezonantnoj šupljini (sl. 13). Refleksni klistron služi kao oscilator u prijemnicima.

Magnetron, specijalna dioda s jakim magnetskim poljem, koje djeluje u pravcu osovine katode; sastoji se od cilindrične katode, od bakrenog anodnog bloka s otvorom u sredini, s kojim su prorezima spojene rezonantne šupljine nanizane na njegovu obodu (sl. 14). Šupljine mogu imati kružni, pravokutni ili V-oblik. U jednu od šupljina proviruje petlja koaksijalnog kabela ili valovod. Kroz njih se odvodi energija iz magnetrona. Magnetron se nalazi u kućištu, iz kojeg je zrak evakuiran. Izvana je uvijek jak permanetni magnet ili ektromagnet (sl. 15).

Elektronka, koja radi po principu putujućeg vala, prikazana je na slici 16. U evakuiranom balonu nalazi se »elektronski top«, helikoidalna spirala, priključak ulaznog i izlaznog valovoda i kolektorska elektroda. Kolektor prikuplja elektrone, koji su prošli kroz cijev, i vraća ih na katodu. Magnetsko polje, koje stvara vanjski magnet i koje djeluje u pravcu osovine cijevi, služi, da se snop elektrona za vrijeme prolaza kroz helikoidalnu spiralu ne rasprši. Val signala putuje duž namotaja heliksa polaganije od elektrona, koji se kreću u smjeru osovine heliksa. Međusobnim djelovanjem elektrona i vala dolazi do pojačanja, koje iznosi 1oo i više puta.

Kristalne diode i tranzistori. Posljednjih godina počele su se primjenjivati kristalne diode i tranzistori kao zamjena za elektronske cijevi. Kristalna dioda sastoji se od kristala i vrlo oštrog metalnog šiljka od volframa, a tranzistor od kristala i dvije kontaktne elektrode. Kao kristal upotrebljava se kristalizirani selen, silicij ili germanij. Najbolja svojstva pokazuje germanij. Za izradbu kristala upotrebljava se potpuno čist germanij s minimalnim dodatkom (i atom na 1o⁷ atoma germanija) jednog trovalentnog ili petorovalentnog elementa, na pr. indija ili arsenika. Ovi kristali su poluvodiči. Stoga u njima nema slobodnih elektrona, ali veza između valentnih elektrona i jezgre već kod normalne temperature nije osobito jaka. Atom germanija, na pr., posjeduje ukupno 32 elektrona, od kojih su 4 valentna. Oni služe za vezivanje s drugim elementima. Ako je primjesa 5-valentna, to će prilikom vezivanja preostati 1 elektron, koji će se kao slobodan elektron pod utjecajem polja kretati u kristalu kao negativni elektricitet. To su kristali N-tipa. Ako je pak dodatak trovalentan, to kod svakog spajanja 1 atoma germanija i 1 atoma valentne primjese nedostaje 1 elektron, t.j. stvaraju se takozvane pozitivne šupljine, koje nastoje da izvana privuku još neki slobodan elektron; takav kristal ispoljava se prema vani kao da kroza nj teče pozitivni elektricitet. To su kristali P-tipa.

Kristalne diode sliče kristalnim detektorima iz prvog doba radiotelegrafije (sl. 15 i 17). Tokom II. svjetskog rata pronašlo se, da su silicijske kristalne diode osobito podesne za miješanje u mikrotalasnim prijemnicima radara. Na prenapone su mnogo manje osjetljive germanijske diode, koje izdrže i mnogo više obratne napone. Djelovanje kristalnih dioda kao ispravljačica nije još potpuno objašnjeno.

Smatra se, da se na površini germanija stvara neke vrste zaporni sloj, koji stvaraju elektroni poput prostornog naboja i koji nestaje, ako se na šiljak priključi neki pozitivan napon. Kod negativnog napona na šiljku zaporni sloj i dalje postoji i predstavlja visok otpor.

Tranzistori sliče diodama, samo imaju osim osnove (sl. 18,3) dvije kontaktne elektrode: odašiljač (emiter) E (1) i sakupljač (kolektor) K (2). Obje ove kontaktne elektrode smještene su vrlo blizu jedna do druge, a mogu biti izrađene u obliku oštrih šiljaka ili prilemljenih pločastih kontakata. Prema izvedbi dijele se i tranzistori na šilj kaste i površinske (sl. 19). Simbolički znak za tranzistor vidi se na shemi 20. Kristal tranzistora nije homogen, već je uvijek osnova od jednog tipa kristala, a ispod E i K elektroda nalazi se drugi tip kristala. Normalno za osnovu služi N-tip germanija, dok se ispod K i E elektroda nalazi P-tip germanija, pa se takvi tranzistori zovu P-N-P tranzistori. Raspored može biti i obratan; u tom slučaju govorimo o N-P-N tranzistorima. Kombiniranje obaju tipova kristala postiže se vrlo kompliciranim proizvodnim postupcima.

Dok se kod elektronki anodna struja upravlja promjenom napona na rešetki, vrši se kod tranzistora upravljanje struje u krugu sakupljač—osnova pomoću promjene struje u krugu odašiljač — osnova. Upravljanje je, dakle, strujno, a ne naponsko kao kod elektronki; ulogu rešetke ovdje vrši odašiljačka elektroda.

U pogonu je elektroda odašiljača priključena na stalan prednapon, tako da u E—O krugu teče stalna struja. Sakupljaču se daje viši napon obratnog smisla. Svaka manja promjena odašiljačke struje ima za posljedicu veću promjenu sakupljačke struje. Kod tranzistora ne vrši se pojačanje napona, već samo pojačanje snage.

Djelovanje tranzistora tumači se tako, da promjena odašiljačke struje na granici P i N zone izaziva izmjene zapornog sloja i time mijenja unutarnji otpor tranzistora i jačinu sakupljačke struje. Odnos napona odašiljačke struje, kolektorskog napona i kolektorske struje prikazuje se slično kao kod elektronki, s familijama krivulja, od kojih se najčešće upotrebljava karakteristika prikazana na slici 21. Tranzistori se mogu upotrebiti za različne zadatke, kao na pr. za NF-pretpojačanje, NF-krajnje pojačanje, za stvaranje oscilacija, impulsa i t. d.

Za niže frekvencije bolje odgovaraju površinski tranzistori, a za više frekvencije tranzistori sa šiljkastim kontaktima. Tranzistori su osjetljivi na temperaturu, a kako frekvencija raste, njihovo pojačanje opada. Tranzistori se danas malo upotrebljavaju, jer su skupi i jer posjeduju još neke mane.

Elektronke, koji rade na foto električnom principu. Svijetlo i neka elektromagnetska zračenja izazivaju kod nekih elemenata fotoelektrične efekte, kao na pr. emisiju elektrona, stvaranje napona ili promjenu električne provodljivosti.

Fotoćelija se sastoji od dvije elektrode, t. j. od katode i anode. Katoda je napravljena od kalija ili natrija; ona u nezagrijanom stanju pod utjecajem svijetla emitira elektrone. Anoda, na kojoj vlada pozitivni napon, privlači elektrone, koji su izašli iz katode (sl. 22).

Obje elektrode nalaze se u balonu od stakla ili kvarca; iz balona je zrak evakuiran ili je napunjen nekim razrijeđenim inertnim plinom. Kod plinskih fotočelija struja se na račun ionizacije u razrijeđenom plinu još povećava. Pad napona, koji izaziva struja fotoćelije na otporu Rf pojačavamo i iskorišćujemo dalje za različne svrhe (sl. 23).

Jačina struje fotoćelije linearno je proporcionalna jačini svijetla, pa se stoga optički događaji moga bez iskrivljenja pretvoriti u električne i zvučne.

Fotoćelije se upotrebljavaju za različne svrhe; na pr. za mjerenje jačine svijetla (neplinske), za reprodukciju zvuka s filmske trake (plinske), za prijenos položaja ruže s magnetskog kompasa, kod infracrvenih uređaja i t. d.

Na principu fotoćelije radi i takozvani ikonoskop, koji se upotrebljava u tele viziji za pre tvaranje optičke slike u električnu. To je zapravo kombinacija velikog broja fotočelija s magnetskom katodnom cijevi (sl. 24). Slika u prirodi prenosi se preko sočiva na ploču 4, koja se sastoji od velikog broja međusobno izoliranih fotoćelijica, smještenih na ploči od tinjca slično mozaiku. Svaka ćelija stvara s metalnom pločom iza sebe sitan kondenzator. Jačina svjetlosti na zaslonu reproducirane slike izaziva veću ili manju emisiju elektrona na pojedinim fotoćelijicama, tako da svakoj ćelijici na mozaiku odgovara neki određeni naboj proporcionalan jačini svijetla na toj točki. Time se optička slika pretvorila u električnu. Elektronska zraka iz elektronskog topa obilazi po redovima ćelijicu po ćelijicu i izjednačuje električne naboje na tim mikrokondenzatorima i time stvara električne impulse, koji se pojačavaju u pojačivačima, a zatim televizijskim predajnikom.

Savršenija je osjetljivija i modernija cijev za snimanje kod televizije, t. zv. Image orthicom (sl. 25). Na fotokatodu projicirana slika izbacuje s njene unutarnje strane fotoelektrone, koji se magnetski fokusiraju i uperuju na specijalan zaslon, ispred kojeg se nalazi metalna mrežica. Fotoelektroni izbacuju u pojedinim točkama zaslona, proporcionalno jačini svijetla, stanoviti broj sekundarnih elektrona, koje pokupi mrežica. Na zaslonu, koji je provodljiv samo u smjeru simetrale cijevi, a ne i duž površine, na taj se način električki reproducira slika s većim ili manjim pozitivnim nabojima na pojedinim točkama. Elektronska zraka, koju izbacuje elektronski top, prolazi preko zaslona i neutralizira naboje na pojedinim točkama zaslona. Nakon neutralizacije preostali elektroni, koji se vraćaju na katodu, izbacuju tu sekundarne elektrone; njihov broj ovisi о jačini svijetla u pojedinim točkama. Nakon pojačanja ovako dobiveni impulsi prenose se na televizijski predajnik.

Kondenzatori, indukcijski svici i otpornici. Osim elektronki svaki se elektronski uređaj sastoji i od kondenzatora, indukcijskih svitaka i otpornika.

Kondenzatori. Svaki kondenzator sastoji se po pravilu od dvije pločaste elektrode određene površine na određenom razmaku. Između ploča nalazi se dielektrikum. Ako na te elektrode priključimo napon U, teći će u kondenzator struja i na njemu će se nagomilati izvjesna množina elektriciteta Q, koja zavisi od dimenzija kondenzatora i vrste njegova dielektrika, t. j. Q = С×U. Faktor С nazivamo kapacitetom kondenzatora i mjerimo ga faradima (F). Kapacitet od 1 F imat će kondenzator, kod kojeg se kod napona od 1 V nakupi množina elektriciteta 1 kulona (C).

Uključimo li kondenzater u krug izmjenične struje, on će se svake poluperiode jednom napuniti i isprazniti i u nj i iz njega teći će struja punjenja, a to je isto kao da izmjenična struja teče kroz kondenzator. Veličina struje, koja kola amo tamo, ovisi о kapacitetu kondenzatora. Stoga se obično kaže, da izmjenična struja teče kroz kondenzator; on joj pruža stanoviti kapacitivni otpor x_c, koji je obratno proporcionalan kapacitetu i frekvenciji:

\[x_c=-\frac1{2\pi fC}=-\frac1{\omega\,C}.\]

Struja, koja teče u kondenzator, istrčava ispred napona za 90°. Kondenzatori, koje upotrebljavamo u elektronici, vrlo su različiti po kapacitetu; prema vrsti dielektrikuma dijelimo ih na papirnate, liskunske, keramične i elektrolitske, a po izvedbi na promjenljive i stalne (sl. 26 i 27).

Samoindukcijski svici ili zavojnice. Kad kroz neki vodič ili svitak teče struja, oko njega se stvara magnetsko polje. Ako je to izmjenična struja, magnetsko će polje svake poluperiode jednom nastati i nestati. Ovako promjenljivo magnetsko polje sjeći će namotaje vlastitog svitka i inducirati u njemu napone, koji su suprotnog smisla od napona izvora i koje nazivamo indukcije. Zbog ove protuelektromotorne sile samoindukcije svaki svitak pruža izmjeničnoj struji neki dodatni induktivni otpor, čija veličina zavisi od frekvencije i koeficijenta samoindukcije L. Veličinu tog koeficijenta određuju oblik, vrsta i dimenzije svitka kao i broj namotaja. L se mjeri u henrijima (H). Koeficijent samoindukcije od 1 H imat će onaj svitak, na kojem se pri jednoličnoj promjeni struje od 1 A pojavi samoindukcijski napon od 1 V.

Induktivni otpor X_L = 2 π · f L = ωL.

Struja, koja teče kroz neki svitak, zaostaje za naponom 90°. Radi povećanja koeficijenta samoindukcije upotrebljavaju se kod viših frekvencija ponekad svici s jezgrama od željezne prašine ili od t. zv. ferita, a kod nižih frekvencija jezgre od lameliranog željeza. Svitak, koji je predviđen da pruža izmjeničnoj struji velik otpor, zove se prigušnica. U elektronici upotrebljavamo samoindukcijske svitke vrlo različitih oblika (sl. 28).

Otpornici se prave od materijala, koji ne posjeduje toliko slobodnih elektrona kao dobri provodnici, pa stoga pruža struji veći otpor. Ovo svojstvo nazivamo omskim otporom R, koji mjerimo u omima (Ω). 1 om otpora ima vodič, kroz koji će teći struja (I) od 1 A, ako na nj priključimo napon (U) od 1 V. Omski otpor zavisi od dimenzija provodnika, specifične sprovodljivosti i temperature materijala.

Kod normalnih otpornika raste struja s naponom linearno i pokorava se omovu zakonu: I = U/R. Otpor ovakvih otpornika raste linearno s temperaturom.

Postoje, međutim, razne materije, na pr. poluvodici, koji se ne pokoravaju ovim zakonima i kod kojih se otpor nelinearno mijenja s obzirom na napon i na njegov polaritet (varistori), odnosno s obzirom na temperaturu (termistori). I ovakvim se otpornicima elektronika dosta služi.

Struja, koja teče kroz otpornik, u fazi je sa svojim naponom, koji je uzrokuje. U elektronici upotrebljavamo otpornike od žice, od različnih otpornih slojeva i od raznih otpornih masa. Veličina pojedinih otpornika zavisi od snage, koju treba da izdrže (sl. 29).

Kod kondenzatora prikuplja se električna energija u obliku elektrostatskog polja u dielektrikumu, kod svitaka se energija nalazi u magnetskom polju, koje ih okružuje. Otpornici, međutim, nisu u stanju prikupiti energiju, već je odmah pretvaraju u drugi oblik, na pr. toplinu ili svijetlo.

Titrajni ili oscilatorni krug je važan sastavni dio mnogih elektronskih uređaja. Sačinjavaju ga kondenzator i samoindukcijski svitak, koji, s obzirom na izvor, mogu biti spojeni serijski ili paralelno.

Za serijski titrajni krug (sl. 30) vrijedi, da je struja, koja teče kroz nj \(\;\displaystyle I=\cfrac U{\sqrt{R^2+\left(\omega L-\cfrac1{\omega C}\right)^2}}\) . Iz ovog izraza vidimo, da će samo kod jedne određene frekvencije biti ukupni izmjenični otpor kruga jednak nuli, i to u slučaju kad je X_L = X_C, dakle kad je \(\;\displaystyle \omega L=\cfrac1{\omega C}\) , a to će nastupiti kod frekvencije \(\;\displaystyle f=\cfrac1{2\pi\,\sqrt{LC}}\) . Ovu frekvenciju nazivamo rezonantnom frekvencijom. Kako će se u ovakvu krugu javljati na krajevima samoindukcijskog svitka i kondenzatora veliki naponi protivnog predznaka, to taj slučaj nazivamo i naponskom rezonancijom. Otpor je serijskog titrajnog kruga, dakle, najmanji u slučaju rezonancije. U elektronici se ovakvi krugovi upotrebljavaju tamo, gdje želimo izlučiti, t. j. kratko spojiti, neku određenu frekvenciju ili gdje se želimo koristiti visokim rezonantnim naponima.

Spojimo li kondenzator i samoindukcijski svitak paralelno na izvor, dobivamo t. zv. paralelni oscilatorni ili titrajni krug. Kad elementi ovog kruga ne bi imali i omski otpor, tada bi kod rezonancije, koja nastupa, kad su kapacitivni i induktivni otpori međusobno jednaki, krug pružao izvoru beskonačno velik otpor. Kod stvarnog kruga, koji uvijek ima i omski otpor, ukupan će otpor kod rezonancije biti još uvijek jako velik, znatno veći kod rezonancije nego kod ma koje druge frekvencije. Rezonancija se kod ovakva kruga pokazuje, dakle, u opadanju struje u napojnom vodu kruga. U induktivnom i kapacitivnom kraku kruga teći će, međutim, velika struja, koja je mnogo veća od struje u napojnom vodu. Stoga i kod paralelnog titrajnog kruga govorimo о strujnoj rezonanciji. U titrajnom krugu, koji je jednom pobuđen, teći će ova oscilatorna struja amo tamo i puniti i prazniti kondenzator u tempu rezonantne frekvencije, slično nekom njihalu, sve dotle, dok se energija, koja je unijeta u krug i koja naizmjence prelazi iz elektrostatskog u elektromagnetsko polje, ne istroši zbog gubitaka. Zbog ovog svojstva i ovakve krugove nazivamo titrajnim krugovima.

Kod vrlo visokih frekvencija postaje običan oscilatorni krug neprikladan, budući da se dimenzije njegovih sastavnih dijelova ne mogu dovoljno smanjiti i jer gubici postaju preveliki. Zato se prešlo od klasičnih oscilatornih krugova na upotrebu dvožičnih i koaksijalnih kratkospojenih ili otvorenih pojnih vodova dužine λ/4 ili λ/2 . Oni služe kao zamjena za serijske i paralelne oscilatorne krugove. Sl. 31 pokazuje kakav titrajni krug mogu nadomjestiti pojedini pojni vodovi. Za najviše frekvencije, umjesto oscilatornih krugova, upotrebljavaju se t. zv. šuplji rezonatori, koji se odlikuju po osobito malim gubicima. Nastanak šupljeg rezonatora prikazuje shematski slika 32.

ELEKTRONSKI UREĐAJI

Svaka elektronska aparatura sastavljena je od većeg ili manjeg broja raznih elektronskih uređaja. Najvažniji su:

Mrežni ispravljači. U elektronskim mrežnim ispravljačima vrši se ispravljanje izmjenične struje u istosmjernu pomoću običnih ili plinskih dioda, a ponekad i pomoću tiratrona. Ispravljači, kod kojih se iskorišćuje samo jedan poluval izmjenične struje, zovu se jednotaktni ispravljači i rade s jednom diodom. Kod dvotaktnih ispravljača služimo se objema poluvalima i za njih su potrebne dvije diode (sl. 33). Mrežnim transformatorom transformira se napon mreže na potrebnu visinu. Na anodama ispravljačica vlada pozitivan napon naizmjenice svake druge poluperiode. Kad je napon na anodi pojedine diode pozitivniji od katode, teći će kroz diodu elektroni i puniti kondenzator C₁ a iz njega se onda napajaju potrošači. Kad na anodi vlada negativan napon, cijev ne propušta elektrone. Kroz diodu teče, dakle, istosmjerna pulsirajuća struja, koju tek kondenzator C₁ i dodatni filtar LC₂ pretvaraju u pravu istosmjernu struju.

Pomoću osobitih sklopova može se postići zbrajanje napona dobivenih za vrijeme prve i druge poluperiode pa time i povisivanje istosmjernog napona. Kod većih ispravljača koristi se za upravljanje i više faza. Tiratrone upotrebljavamo u ispravljačima uvijek onda, kada želimo da mijenjamo jačinu ispravljene struje. To postižemo pomicanjem momenta paljbe tiratrona pomoću odnosnog prednapona na rešetki ili pomicanjem faze napona na rešetki tiratrcna.

Elektronska pojačala, uređaji, koji služe za pojačavanje električnih pojava, a da ih kod toga ne iskrive. Za pojačanje služe uglavnom elektronke, a u novije vrijeme i tranzistori. Pojačala se dijele, s obzirom na vrstu pojačanja, na pojačala napona i snage, a s obzirom na frekvenciju, na niskofrekventna i visokofrekventna. Osim ovih postoje i specijalna pojačala, kao na pr. širokopojasna, koja pojačavaju jednoliko širi opseg frekvencije, impulsna, koja pojačavaju impulse, katodna i t. d.

U pojačalima s elektronkama vrši se pojačanje pomoću trioda, tetroda i u prvom redu pentoda. Kao što smo već istakli i kao što se to vidi iz U_r —I_a karakteristike elektronke (sl. 34), svaka mala promjena napona na rešetki izaziva veće promjene anodne struje. Uzbudnoj rešetki dajemo redovno neki stalan, obično negativan napon, koji nazivamo prednaponom. О njemu ovisi veličina anodne struje, koja teče kroz cijev, kad nema signala. Kad naiđe signal, on se superpcnira prednaponu i anodna struja se mijenja oko svoje stalne veličine. Prednaponom se određuje, dakle, takozvana »radna točka« pojačala. Prema položaju radne točke razlikujemo pojačala tipa A, AB, В i С. Iz slike 35 vide se položaji pomenutih radnih točaka kao i prednaponi, koji su potrebni, da se te radne točke postignu. Da bi se kod A pojačala izbjeglo izobličenje signala, mora radna točka ležati na sredini ravnog dijela karakteristike, a amplitude ulazećeg izmjeničnog signala ne smiju biti prevelike, da rešetka ne bi postala pozitivna i počela privlačiti elektrone, što bi imalo za posljedicu t. zv. rešetkinu struju i izobličenje. Prednapon za elektronke može se dobiti iz baterija (sl. 36a) ili padom napona zbog prolaza anodne struje kroz katodni otpornik (slika 36b). Prednapon se dovodi rešetki uvijek preko rešetkinog odvodnog otpornika R_r.

Niskofrekventna naponska pojačala imaju samo zadatak, da što više pojačaju izmjenični napon signala, koji im dovodimo na rešetku. To se postiže uvrštavanjem nekog velikog otpora Ra u anodni krug. Na njemu se stvara protjecanjem izmjenične komponente anodne struje I_a odgovarajući pad napona U_a = Ι_α R_a, koji preko kondenzatora C_a prenosimo na rešetku iduće cijevi. (Sl. 36b). Kao otpor u anodnom krugu može da posluži i prigušnica ili transformator. Niskofrekventna naponska pojačala upotrebljavamo u izlaznom stupnju radio-prijemnika, u mikrofonskim, gramofonskim i kino-pojačalima kao svuda, gdje je potrebno da neki niskofrekventni napon pojačamo do te mjere, da bude dovoljan za uzbuđivanje izlaznog stupnja pojačala, koji daje snagu.

Niskofrekventno pojačalo snage upotrebljava se obično u posljednjem, izlaznom stupnju višestepenog pojačala sa zadatkom, da nakon dovoljnog naponskog pojačanja stvori dovoljnu snagu za pogon nekog potrošača, na pr. zračnika (sl. 37). Da bi se iz cijevi dobila što veća snaga, uz što manje izobličenje zvuka, mora otpor potrošača u anodnom krugu biti točno prilagođen unutarnjem otporu cijevi; to se postiže pravilnim omjerom transformatora. Pojačala ovog tipa rade normalno u radnoj točki A, pa stoga u anodnom krugu teče stalno struja. Želimo li povećati snagu nekog pojačala, to možemo u izlaznom stupnju upotrebiti dvije elektronke paralelno ili u protutaktnom sklopu.

Niskofrekventno protutaktno pojačalo (Push-Pool) A-tipa pokazuje slika 38. Rešetke obiju cijevi su u protufazi, jer su priključene na dva kraja ulaznog transformatora, pa prema tome, kad kroz jednu cijev anodna struja raste, kroz drugu opada. Djelovanje jedne i druge cijevi zbraja se u izlaznom transformatoru, jer su anode priključene na suprotne priključke izlaznog transformatora, a snaga se podvostručuje. Protutaktna pojačala obično se upotrebljavaju s radnom točkom В ili В A.

Visokofrekventna pojačala služe za pojačavanje napona, struje ili snage kod frekvencija, koje su više od zvučnih. Dijelimo ih uglavnom u rezonantna i širokopojasna pojačala.

Rezonantna pojačala. Kod rezonantnih pojačala služi titrajni krug kao vanjski otpor u anodnom krugu. Kod rezonancije je njegov otpor velik, dok je kod ostalih frekvencija manji. Time se postiže, da se pojačava samo određena frekvencija, na koju je krug podešen. Kod običnih rezonantnih pojačala tipa A, kao što ih upotrebljavamo prvenstveno u radio-prijemnicima, primjenjuje se direktno ili transformatorsko vezivanje s idućim stupnjem, kao što to prikazuje sl. 39 a i b. Kod običnih pojasnili rezonantnih pojačala tipa A, sl. 39 c, koja nam služe uglavnom za pojačanje međufrekvencije u radio-prijemnicima, ide se za tim da pojačalo podjednako pojača jedan cijeli pojas frekvencija od nekih 10—15 kc/s. To postižemo čvršćim vezivanjem dvaju oscilatornih krugova, kao što pokazuje slika 41, koja nam pod b) pokazuje i krivulje pojačanja u ovisnosti od frekvencije.

Širokopojasna rezonantna pojačala upotrebljavamo u televizijskim i radarskim prijemnicima, gdje treba pojačati, osim vala nosioca, i pojas frekvencije do oko 10 Mc/s. To postižemo time, da pojedine stupnjeve podesimo na različite frekvencije.

Rezonantni pojačivači tipa С imaju radnu točku daleko u negativnom području rešetkina prednapona. Veliki rešetkini izmjenični naponi prouzrokuju samo kratkotrajno povećanje anodne struje do zasićenja. Kao anodni otpor i ovdje služi titrajni krug. Ovim se pojačivačima pojačava snaga na jednoj određenoj frekvenciji. Oni se primjenjuju u prvom redu u radio-odašiljačima. Njihov stupanj djelovanja vrlo je dobar. Sprega kao i djelovanje takva pojačala vidi se iz sl. 40. Iskrivljenja, koja nastupaju kod ovih pojačala, znatna su, ali nemaju većih posljedica.

Rezonantna pojačala tipa В rjeđe se upotrebljavaju, i to samo za pojačanje snage modulirane visoke frekvencije, t.j. tamo, gdje treba paziti, da se ne mijenja visina amplituda.

Širokopojasna pojačala imaju zadatak, da jednolično pojačaju struje frekvencija od oko 60 kHz do oko 4 MHz uz jednoliko pojačanje i zanemarivo izobličenje faze. Upotrebljavamo ih za pojačanje vidnih signala u televiziji kao i za pojačanje impulsa u radarima i t. d. Za ova pojačala upotrebljava se R-C sprega, kao što nam je već poznata iz niskofrekventnih pojačala, dopunjena ponekad serijskim i paralelnim induktivitetima, čime se postiže proširenje opsega pojačanja.

Elektronski oscilatori, nerotirajući uređaji, koji služe redovno za pretvaranje istosmjerne struje u izmjeničnu struju. Za tu svrhu koriste se normalno elektronske cijevi, a ponekad i neki drugi uređaji (iskrišta, luk, tranzistori). Frekvencija tako dobivene izmjenične struje ovisi o karakteristikama samih oscilatora i kreće se od dijelova 1 Hz do nekoliko desetaka hiljada MHz. Prema proizvedenoj frekvenciji, oscilatori se dijele na niskofrekventne, zvučne, ultrazvučne, visokofrekventne i t. d. Prema načinu svog rada, mogu se elektronski oscilatori podijeliti na 4 grupe, i to: na oscilatore s povratnom spregom; na oscilatore s negativnim otporom; na relaksione i impulsne oscilatore i na oscilatore s brzinskom modulacijom elektrona.

Oscilatori s povratnom spregom rade pomoću elektronki i vrlo se mnogo upotrebljavaju. Njihova je glavna karakteristika, da rade na točno određenoj frekvenciji i da stvaraju pravilne oscilacije. Svaki takav oscilator sastoji se od pojačala u A, B ili C sprezi, koja ima kao vanjski otpor titrajni krug. Ova su pojačala spojena tako, da se s izlaza pojačala dovodi dio pojačanog napona na neki način, u odgovarajućoj veličini i s pravilnom fazom, natrag na ulaz pojačala. Na taj način ova se pojačala uzbuđuju sama na oscilacije. Ove će se oscilacije održati i oscilator će stabilno oscilirati samo onda, ako je energija, koju elektronka sa svojim pojačanjem nadoknađuje titrajnom krugu, jednaka gubicima u njemu. Prema načinu, kako je izlazni krug pojačala vezan za ulaz (transformatorski, autotransformatorski, kapacitivno, galvanski ili elektronski), razlikujemo nekoliko klasičnih oscilatornih sprega. Djelovanje ovakva oscilatora rastumačit ćemo na oscilatora, koji ima titrajni krug u anodnom kolu (sl. 42). Kad prilikom ukopčavanja poteče struja kroz titrajni krug L-C, taj ga udarac pobudi na oscilacije. Oscilatorne struje induciraju u sekundarnom namotaju visokofrekventnog transformatora L₂ izmjenične napone, koji spojeni na rešetku izazovu promjene anodne struje; ona će podržavati već započete oscilacije, ukoliko je njihova faza pravilna. Tako amplitude oscilacija postepeno rastu. Da zbog prevelikih amplituda ne bi došlo do oštećenja elektronki, treba ih ograničiti. Tome služe kondenzator C_r i rešetkin odvodni otpornik R_r. Kako za vrijeme pozitivnih poluperioda rešetkinog napona rešetka privlači elektrone, to će preko otpornika R_r teći rešetkina struja, koja svojim padom napona daje rešetki negativni prednapon; on je utoliko veći, ukoliko su veće amplitude; time ograničava veličinu anodne struje i u vezi s time i amplitude oscilacija. Opisani oscilator obično prikazujemo shematski onako, kao što je prikazan na sl. 43.

Ako umjesto transformatorske veze upotrebimo autotransformatorsku, dobivamo Hartleyev oscilator (sl. 44). Kod kapacitivne veze dobivamo Colpittsov oscilator (sl. 45).

Stabilnost radne frekvencije vrlo je važna za oscilatore. Stoga se čine veliki napori za njezinu stabilizaciju; to se postiže na jedan od ova dva načina: kod onih oscilatora, kod kojih radna frekvencija treba da se kontinuanalno mijenja, drže se svi elementi, koji imaju utjecaj na promjenu frekvencije, konstantni; tako se, na pr., stabiliziraju pogonski naponi, dijelovi oscilatora drže se pomoću termostata stalno na istoj temperaturi, a osim toga su i titrajni krugovi, koji su kompenzirani za temperaturu, tako izrađeni, da manje promjene temperature nemaju uopće utjecaja na promjenu frekvencije. Svi dijelovi zaštićuju se nadalje od vibracije, a i opterećenje drži se malenim i konstantnim.

Kad oscilatori treba da rade samo na jednoj ili na nekoliko određenih frekvencija, tada se obično upotrebljavaju oscilatori stabilizirani kvarc-kristalima (sl. 46). Iz velikih kristala kvarca isijeku se po utvrđenom postupku pločice, koje se bruse na određene dimenzije i stavljaju u odnosne držače. Takve vrlo tanke pločice kvarca posjeduju piecoelektrična svojstva, što znači, da se pod utjecajem električnih napona stežu i rastežu i da pobuđene osciliraju svojom vlastitom frekvencijom, koja je određena njihovim mehaničkim dimenzijama. Prilikom rastezanja i stezanja javljaju se na površini kristala promjenljivi naponi, koje upotrebljavamo za upravljanje oscilatora. Sl. 47 pokazuje spregu oscilatora s kvarcom, koji oscilira vrlo stabilno s frekvencijom, koju određuje kvarc. Osim ove, postoje i druge sprege oscilatora s kvarc-kristalima. Kod ultrazvučnih piecoelektričnih dubinomjera upotrebljavaju se, na primjer, mozaici od više slijepljenih kvarcnih pločica, koje su umetnute između dvije čelične membrane.

Kod viših frekvencija klasične se oscilatorske sprege i normalne elektronke ne mogu više upotrebiti. S frekvencijom, koja raste, snaga postepeno opada, i konačno uređaji prestanu oscilirati. Ova granica leži, prema vrsti elektronki, obično između 30 i 100 MHz. Tome je razlog povećan utjecaj međuelektrodnog kapaciteta cijevi i induktiviteta vodova, povećani gubici kod viših frekvencija i jer vrijeme prolaza elektrona od katode do anode pada u veličinu trajanja jedne oscilacije. Da se ti nedostaci izbjegnu, pristupilo se izradbi cijevi sa specijalno smanjenim elektrodama i cijevi sa smanjenim vremenom prijelaza elektrona, kao što su na pr. svjetioničke cijevi (sl. 48). Nadalje, interelektrodni kapacitet cijevi izravno se uvrštava kao sastavni dio u titrajni krug, a kao titrajni krug upotrebljavaju se Lecherovi i koaksijalni vodovi. Izumljene su, nadalje, i razne specijalne oscilatorne sprege, kao na pr. sprega s pozitivnom rešetkom. Na ovim načelima izrađeni oscilatori mogu raditi do frekvencije od oko 2500 MHz. Kao oscilatori za najviše frekvencije služe samo magnetroni i klistroni.

Oscilatori s negativnim otporom malo se upotrebljavaju. Najpoznatija je sprega te vrste dinatron.

Relaksioni i impulsni oscilatori od neobične su važnosti za današnju impulsnu tehniku, koja se mnogo primjenjuje u radarima i sličnim uređajima. Relaksioni oscilatori upotrebljavaju se za stvaranje tipično nesinusoidalnih oscilácija, na pr. pilastog, trokutastog ili pravokutnog oblika. Ima mnogo tipova impulsnih oscilatora, a najvažniji je multivibrator.

Multivibrator je ustvari dvostepeno pojačalo u R-C vezi, kome je izlaz drugog stepena vezan na ulaz prvog stepena (sl. 44a). Kako kroz svaku cijev dobivamo fazni pomak od 180^°, bit će ulazni naponi dobiveni od izlaza u pravoj fazi, i uređaj će sam oscilirati. Često crtamo i multivibrator onako, kao što to pokazuje sl. 49b. Oscilacije, koje stvara multivibrator, prikazuje sl. 49c. One sadrže osim osnovne frekvencije još nekoliko stotina harmoničnih nadtitraja. Frekvencija opetovanja impulsa i njihova dužina zavisi od veličine R₁ С₁ i R₂ C₂. Osim multivibratora, koji slobodno oscilira, postoji i multivibrator na poticaj, koji, pobuđen vanjskim poticajem, stvara samo jedan impuls.

Oscilatori s brzinskom modulacijom elektrona služe za stvaranje najviših frekvencija. Od većeg broja oscilatora opisat ćemo ovdje magnetron i klistron, koji se najviše upotrebljavaju. Za razumijevanje brzinsko moduliranih oscilatora treba znati, da elektron, kojega privlači neko elektromagnetsko polje, povećava svoju brzinu i time oduzima tom polju energiju. Kad elektron leti u elektronsko polje, koje ga odbija, gubi svoju brzinu i pritom predaje svoju energiju polju.

Magnetron i njegovu konstrukciju opisali smo kod elektronskih cijevi.

Na elektron, koji je izbačen iz katode magnetrona u prostor između anode i katode, djeluju tri sile, i to: 1. magnetsko polje, 2. anodni napon, 3. napon, koji se stvara zbog oscilacija na ulazima u rezonantne šupljine.

Ako elektron izleti iz katode na mjestu, gdje će kombinirano električno polje djelovati na nj privlačno, to će mu se povećati brzina i njegova će putanja, pod utjecajem magnetskog polja, skrenuti prema katodi, pa će elektron upadati natrag u katodu (sl. 50, putanja a.).

Ako elektron izleti na mjestu, gdje je najprije odbijen, on leti prema anodi gubeći svoju brzinu i predajući svoju energiju rezonantnim šupljinama, u kojima podržava oscilacije. Takav se elektron kreće, prolazeći kroz privlačna i odbojna polja, po nekoj cikloidnoj putanji i stiže na anodu (sl. 50, putanja b). Rezonantne šupljine magnetrona mogu u međusobnom odnosu oscilirati na više načina. Obično ih međusobnim spajanjem prisilimo na samo nekoliko određenih načina oscilacije. Za oscilaciju magnetrona nije, dakle, potrebna nikakva dodatna sprega, kao kod ostalih oscilatora, već se on sam pobuđuje na oscilacije. Energija se oduzima magnetronu pomoću koaksijalnog kabela ili valovoda samo jednog rezonatora (sl. 14).

Ako želimo da klistron služi kao oscilator, treba jedan dio izlazne snage vratiti u ulaznu rezonantnu šupljinu. Time se podržavaju oscilacije same, slično kao kod oscilatora s povratnom spregom.

Modulatori. Radio-val, koji služi za prijenos signala, na pr. nekog zvuka, govora, glazbe ili impulsa, zove se val nosilac. Modulirati ga možemo nekim signalom, t. j. možemo mu utisnuti signal na taj način, da mu u tempu frekvencije signala mijenjamo ili amplitudu (amplitudna modulacija) bilo frekvenciju F (frekventna modulacija) ili fazu (fazna modulacija). Osim toga, val nosilac može se modulirati impulsno(impulsna modulacija).

Kod amplitudne modulacije služe, dakle, promjene amplituda vala nosioca za prijenos vijesti. Broj promjena amplituda određuje se visinom tona, a veličina promjene (stupanj modulacije u %) ovisi о jakosti zvuka. Sl. 51 pokazuje pod a) neki signal, na pr. zvuk frekvencije f, pod b) visokofrekventni val, nosilac frekvencije F, pod c) sa 50% modulirani val nosilac, kojemu se amplitude mijenjaju u frekvenciji signala f i pod d) sa 100% modulirani val nosilac. Kao posljedica mijenjanja amplitude vala nosioca stvaraju se nove dodatne frekvencije. Predajnik, koji zrači modulirani val s frekvencijom f, isijavat će, osim noseće frekvencije, F i dvije nove frekvencije, naime (F+f) i (F—f). Ukoliko val nosilac moduliramo sa više frekvencija, na pr. govorom ili glazbom, to dobivamo iznad i ispod noseće frekvencije po jedan gornji i donji pojas bočnih frekvencija (sl. 52). Prema tome, širina je pojasa frekvencija, koje predajnik zrači, dva puta veća od najviše frekvencije, kojom moduliramo. Tako će, na pr., taj pojas kod neke radiodifuzne postaje, koja još prenosi frekvencije do 8 kHz, iznositi 16 kHz.

Taj cijeli pojas možemo, kao što je to uobičajeno kod manjih i radiodifuznih radio-stanica, prenositi u cjelini ili se može radi uštede snage i uštede frekvencija prenositi samo djelomično, na pr. u televiziji, gdje prenosimo samo oslabljeni nosilac s jednim bočnim pojasom. To je dopušteno, jer nosilac uopće ne sadrži signal i jer je cijeli signal već sadržan u jednom bočnom pojasu. Za amplitudno moduliranje predajnika upotrebljavaju se danas dva sistema, i to rešetkina i anodna modulacija. Kod rešetkine modulacije dovodimo na rešetku visokofrekventnog pojačala, koje radi u pogonu C, prednapone, koji se mijenjaju u taktu modulacione frekvencije. Time postižemo, da se i amplitude struje visokofrekventnih nosećih frekvencija mijenjaju u tom istom ritmu.

Anodna modulacija, jedna od najstarijih i najviše upotrebljavanih vrsta amplitudne modulacije. Kod ove modulacije mijenjamo pomoću modulatora anodni napon u tempu modulacione frekvencije. Danas se najviše upotrebljava anodna naponska modulacija s pojačalom u С pogonu, i to tako da je zadnji stupanj modulatorskog pojačala vezan u protutaktnoj В sprezi, kao što to prikazuje sl. 55. Mijenjanjem anodnog napona mijenjaju se i amplitude visokofrekventne struje, pa time postižemo moduliranje.

Ukoliko u visokofrekventnom pojačavajućem stupnju upotrebimo umjesto triode tetrodu ili pentodu, možemo modulaciju vršiti i na zaštitnu rešetku. Prednost anodne modulacije je u tome, što dopušta 100% modulaciju, što modulira s malim izobličenjem i što je stupanj djelovanja visok. Modulatori za anodnu modulaciju su veliki i skupi, jer treba da daju veliku snagu.

Kod frekventne modulacije vrši se prijenos signala promjenom frekvencije ili faze vala nosioca (sl. 57b). Frekvencija vala nosioca mijenja se u tempu modulacijske frekvencije: na pr. zaton 1000 Hz hiljadu puta u sekundi, a veličina odstupanja frekvencije od noseće frekvencije ovisi о amplitudi modulacijske frekvencije t.j. о glasnoći signala. Koliko će biti odstupanje frekvencije kod 100% modulacije, proizvoljno je, no ukoliko je odstupanje veće, utoliko je utjecaj smetnji manji i odnos signal/šum bolji. Kod odašiljača, koji služe samo za prijenos govora, odnos odstupanja prema najvišoj modulacijsko; frekvenciji (indeks modulacije) iznosi obično oko 1, dok taj odnos kod radiodifuznih stanica postiže i vrijednost do 5. Ako je, na pr., najviša frekvencija, koju još prenosimo, 15.000 Hz, to će iznositi najveće odstupanje kod najveće amplitude, t.j. kod 100% modulacije 75.000 Hz. Kod frekventne modulacije stvaraju se također nove dodatne frekvencije, t. zv. bočne frekvencije, samo u mnogo većem broju nego kod amplitudne modulacije, kao što to pokazuje sl. 57a. Što se ovih frekvencija prenosi više, utoliko je prijem bolji. Međutim, za dobar prijem već je dovoljno, ako se prenosi pojas frekvencija, koji je nešto širi od dvostrukog najvećeg odstupanja frekvencije. Za radiodifuziju upotrebljava se pojas širok 200.000 Hz. Prednost je frekventne modulacije u tome, što atmosferske i druge smetnje imaju manje utjecaja i što je kvalitet prijenosa bolji. Slaba strana ove modulacije je u tome, što signal treba da bude jači od šuma, da bi se uopće mogao vršiti prijem, dok je kod amplitudne modulacije prijem još moguć, ako signal iznosi samo 1/4 jačine smetnja. Teoretski je zračena snaga kod frekventno moduliranih signala stalno jednaka. Ali, kako se ipak ne prenose sve bočne frekvencije, to i snaga s modulacijom ponešto varira, što izaziva i neznatnu amplitudnu modulaciju vala nosioca (sl. 53). Frekventna modulacija upotrebljava se u prvom redu kod prijenosa na visokim i vrlo visokim frekvencijama. Frekventna modulacija može se postići direktnom frekventnom modulacijom vala nosioca, i posrednim putem, tako da se val nosilac modulira najprije fazno, pa se tek zatim prijeđe na frekventnu modulaciju.

Za frekventnu modulaciju služi obično t. zv. reaktančna elektronka, koja ima svojstvo da u ritmu frekvencije zvuka, kojim moduliramo, mijenja svoju impendanciju. Ona se priključuje paralelno na titrajni krug oscilatora (sl. 56) i mijenja u tempu signala njegovu LC vrijednost i time i frekvenciju proizvedenih oscilacija. Kroz C₁ i R₁, koji su paralelno priključeni na elektronku, teći će pod utjecajem napona, koji vlada na titrajnom krugu LC neka mala struja, koja će zbog kondenzatora С₁ istrčati pred naponom. Pad napona, koji stvara ova struja na i koji djeluje na II. upravljačku rešetku, izaziva struje kroz elektronku, koje također istrčavaju, pa cijeli sistem djeluje kao da je kondenzator. Priključimo li na I. upravljačku rešetku modulacijske napone, to će se ova struja odgovarajuće modulacije mijenjati, i cijela sprega djeluje kao promjenljiv kondenzator, koji mijenja u tempu modulacije frekvenciju oscilatora.

Frekventna modulacija vrši se redovno kod malih snaga i nižih frekvencija, a izlazna viša frekvencija predajnika dobiva se množenjem osnovne frekvencije. Za dobar prijem frekventno moduliranih valova potrebno je da osnovna noseća frekvencija, oko koje se vrši modulacija, bude vrlo stabilna. Zato se redovno kod ovakvih predajnika upotrebljavaju specijalni, prilično složeni kompenzacijski uređaji za održavanje stalne frekvencije vala nosioca.

Čista fazna modulacija malo se upotrebljava. Najčešće se fazno modulira na taj način, da se kombinira nemoduliran i za 90^o pomaknut val nosilac s moduliranim bočnim pojasima ili pomoću specijalne cijevi, nazvane fazitron.

Fazna i frekventna modulacija međusobno su usko povezane, pa ih se čak ne može ni razlikovati, ako se modulacijska frekvencija ne mijenja. — Kod fazne modulacije dolazi također i do frekventne modulacije, samo što je bočni opseg uži.

Impulsna modulacija. U mnogim modernim radio-uređajima umjesto stalnog vala nosioca upotrebljavaju se samo impulsi. To se radi bilo iz razloga, da se za kratko vrijeme trajanja impulsa uz isti prosječni potrošak energije znatno poveća snaga t. zv. impulsna snaga predajnika ili da se podjelom vala nosioca na impulse isti val može iskoristiti za prijenos više signala odjednom na taj način, što će kod 6. kanalnog rada 1., 6., 12. i t. d. impuls služiti prvom kanalu, 2., 7., 13. it. d. drugom kanalu i t. d. Da bi se pomoću impulsa mogli prenositi govor ili neki signali, treba impulse modulirati. Kao što se vidi iz si. 54 postoje uglavnom 3 sistema modulacije impulsa, i to: amplitudna modulacija; modulacija pomoću vremena trajanja impulsa i modulacija pomoću vremenskog pomjeranja impulsa, što bi odgovaralo frekventnoj, odnosno faznoj modulaciji.

Detekcija i demodulacija. Pod detekcijom ili demodulacijom razumijevamo proces, pomoću kojeg se dobiva iz moduliranog radio-vala originalna modulacijska frekvencija. Postupak demodulacije јe različit za amplitudno i frekventno modulirane valove.

Demodulatori za amplitudno modulirane valove mogu se podijeliti na demodulatore, koji djeluju kvadratno i linearne demodulatore.

Kao demodulator, koji djeluje kvadratno, može poslužiti svaki odgovarajući uređaj, koji ima nelinearno strujno-naponsku karakteristiku, kao što su na pr. stanoviti kristali i elektronke; sl. 59 prikazuje rad takva detektora. Zbog paraboličnog oblika karakteristike vidimo, da su pozitivne poluperiode signala nakon detekcije veće od negativnih. Stoga će se i srednja anodna struja mijenjati u tempu modulacijske frekvencije. Ovakvi detektori su se prije mnogo upotrebljavali, ali danas služe samo za specijalne svrhe, kao na pr. pri prijemu signala s jednim bočnim pojasom ili za detekciju samo malo moduliranih valova. Kod jače moduliranih signala izobličenja su znatna.

Među najvažnije linearne metode detekcije idu: diodna detekcija, rešetkina detekcija i anodna detekcija. Linearna demodulacija upotrebljava se samo kod jačih signala.

Diodna detekcija se danas od svih vrsta detekcija najviše upotrebljava. Sl. 60 prikazuje spregu diodnog detektora i njegov rad. Pod utjecajem moduliranog vala nosioca stvaraju se na priključnicama titrajnog kruga LC visokofrekventni naponi Us. Za vrijeme pozitivnih poluperioda tih napona teći će kroz diodu struja u obliku impulsa i punit će se kondenzator С₂, koji se postepeno prazni preko otpornika R₁. Struja, koja teče u krugu diode, sadrži 3 komponente: visokofrekventnu, za koju kondenzator C₁ predstavlja mali otpor, pa se stoga ne stvara na njemu neki veći pad napona; niskofrekventnu, koja stvara na otporniku pad napona, koji se preko kondenzatora C₃ prenosi na niskofrekventno pojačalo i koja ustvari predstavlja modulacijsku frekvenciju, i konačno istosmjernu struju, koja se polagano mijenja s jačinom signala i može poslužiti za automatsku fejding regulaciju.

Za anodnu demodulaciju upotrebljava se sprega prema sl. 62. To je ustvari obično pojačalo s radnom točkom u donjem koljenu, koje ima u anodnom krugu kondenzator С za kratko spajanje i prigušnicu PR za odvajanje visokofrekventne strujne komponente od niskofrekventne i istosmjerne komponente (sl. 61). Ako naiđe modulirani signal, struja će kroz cijev teći samo za vrijeme pozitivnih poluperioda i srednja anodna struja bit će proporcionalna modulacijskoj frekvenciji. Visokofrekventna komponenta izlučuje se kondenzatorom i prigušnicom, a istosmjerna komponenta teče bez daljnjeg djelovanja kroz primar transformatora, dok se modulacijska frekvencija prenosi preko transformatora u njegov sekundar i u NF pojačalo. Anodna detekcija upotrebljava se samo, kad su amplitude visoke frekvencije dovoljno velike. Ona se malo upotrebljava.

Kod rešetkine detekcije ispravljanje se vrši u krugu rešetke, jer rešetka s katodom djeluje kao dioda, a pojačanje se vrši kao kod triode. Ova detekcija se malo upotrebljava.

Metode demodulacije za frekventno modulirane valove. Demodulacija frekventno pa i fazno moduliranih valova vrši se tako, da se odstupanje u frekvenciji ili fazi pretvara najprije odnosnim filterima u promjene amplituda i tek se zatim vrši ispravljanje. Kao demodulatori za frekventno modulirane valove upotrebljavaju se diskriminatori ili t. zv. »Ratio-detektor« (sl. 63). Kod diskriminatora su oscilatorni krugovi L₁C₁ i L₂C₂ točno podešeni na frekvenciju nemoduliranog vala. Frekvencija se prilikom modulacije mijenja prema gore i dolje oko ove noseće frekvencije. Iz vektorskog dijagrama na sl. 64a vidi se, da su naponi na priključnicama prvog i drugog oscilatornog kruga fazno razmaknuti za 90° za slučaj, da postoji rezonancija s nosećom frekvencijom. Kad je ulazna frekvencija viša ili niža od noseće, napon U_s će istrčavati ili zaostajati od prijašnjeg položaja. Međusobnim spajanjem točaka a, b i c, u diskriminatoru postiže se, da na svakoj od dioda vlada napon, koji se sastoji od cijelog primarnog i polovice sekundarnog napona, dakle: \(\;\displaystyle U_p+\cfrac{U_s}2\;\) i \(\;\displaystyle U_p-\cfrac{U_s}2\) . Obje diode vrše ispravljanje, i u katodnom krugu diskriminatora ponovo se pojavljuju prije spomenute tri strujne komponente. Niskofrekventne komponente od jedne i druge diode stvaraju na otpornicima R₁ i R₂ padove napona, koji su protivnog smjera. Ako naiđe modulirani val, bit će zbog faznog pomicanja napona U_s rezultante ulaznih napona različite, i nakon ispravljanja razlika niskofrekventnih komponenata prenosit će se na izlaz diskriminatora, a odavle u niskofrekventno pojačalo. Ova se razlika mijenja u ritmu modulacije i frekvencije. Dok je kod diskriminatora potrebno prije ispravljanja potpuno ujednačiti amplitude radi eliminacije utjecaja amplitudne modulacije, dotle se kod »Ratio-detektora« iskorišćuje samo odnos pada napona na otpornicima, a ukupna vrijednost ispravljenog napona drži se umjetno konstantnom. Stoga ovi demodulatori nisu osjetljivi na eventualnu amplitudnu modulaciju pa kod njih ne treba predvidjeti ograničavanje amplituda. Ratio-detektori, t. j. demodulatori na principu odnosa ispravljenih signala, danas se mnogo upotrebljavaju, osobito u televizijskim i običnim prijemnicima.

Miješanje. U elektronskim uređajima, napose u prijemnicima, vrlo se često pojavljuje potreba, da se neka viša frekvencija promijeni u nižu. To se postiže t. zv. miješanjem, t. j. superponiranjem dviju frekvencija (sl. 58). Ako naime frekvenciju f₁, koju želimo sniziti, miješamo s drugom frekvencijom f₂, dobivamo interferentne titraje, koji trepere, t.j. kojima se amplituda mijenja u frekvenciji f₂—f₁. Nakon ispravljanja dobivamo iz ovakvih treptaja sniženu frekvenciju, koja je jednaka razlici obiju frekvencija (f₂—f₁). Taj način miješanja nazivamo aditivnim, a miješanje se vrši u rešetkinom ili u katodnom krugu.

Za miješanje mogu se upotrebiti i elektronke s više uzbudnih rešetaka, kao na pr. heksode, heptode i oktode. Ulaznu frekvenciju kod ovakva sistema miješanja priključimo na jednu, a lokalni oscilator na drugu uzbudnu rešetku. U tom slučaju dolazi do stvaranja sume i razlike obiju frekvencija bez posebnog ispravljanja. Taj način nazivamo multiplikativnim miješanjem.

Miješanje upotrebljavamo na pr. u supraheterodinskim prijemnicima, gdje ulaznu frekvenciju snizujemo u t. zv. međufrekvenciju, ili ako u prijemnicima želimo nemodulirane signale napraviti čujnima, t.j. za prijem nemodulirane telegrafije (A₁).

ELEKTRONSKE APARATURE

Pojedini elektronski uređaji rade na vrlo različitim frekvencijama. U ovoj tablici izneseni su službeni nazivi i podjele frekvencija, kako su utvrđeni na međunarodnoj konferenciji u Atlantic Cityu.

Tablica

Frekvencije od 0—16.000 Hz nazivamo obično čujnim ili zvučnim frekvencijama, a frekvencije više od ovih, koje se više ne čuju, ultrazvučnim frekvencijama. Jedne i druge zajedno idu u red niske frekvencije (NF), a pod visokim frekvencijama razumijevamo radio-frekvencije više od napomenutih.

Iz frekvencije f možemo izračunati i valnu dužinu λ pomoću formule: \(\;\displaystyle λ[{\small\lower 5pt {mct}}]=\cfrac{300}{f[{\small\lower 5pt {MHz}}]}\) . Valove nazivamo prema odgovarajućim frekvencijama. Val, koji odgovara frekvencijskom pojasu 4, je vrlo dug val, pojasu 5 je dug val, —6 je srednji val, —7 je kratak val, —8 je vrlo kratak val, —9 je ultrakratak val, i t. d.

Primjenjuju se također nazivi: kilometarski, hektometarski, dekametarski, metarski, decimetarski, centimetarski i milimetarski valovi. Ove se oznake točno poklapaju s frekventnim pojasima. Decimetarski i kraći valovi zovu se mikro-valovi.

Brodski razglasni uređaj sastoji se od jednog ili više mikrofona, a po potrebi i radio-gramofona, magnetofona, oscilatora, koji stvara signale za razne uzbune, i priključka na radio. Svim ovim uređajima pretvaraju se zvuk i različni signali u električne struje zvučnih frekvencija. Signali primljeni iz nabrojenih izvora pojačavaju se najprije u NF naponskom pojačalu, a zatim u izlaznom pojačalu, koje stvara dovoljno snage za pogon zvučnika. Izlazno pojačalo bit će redovno protutaktnog tipa. Kod pojačala poduzimaju se osobite mjere, da izobličenje bude što manje i razumljivost što bolja.

Pojačani signali dovode se preko sklopne ploče na zvučnike u prostorijama, na palubi, i na jaki zvučnik na mostu, koji služi za dovikivanje drugim brodovima ili na obalu. Po potrebi ukopčavaju se jedna ili više grupa zvučnika. Ovakav uređaj pokazuje shematski sl. 65. Slični uređaji upotrebljavaju se na većim brodovima, posebno još za artiljeriju, strojeve i t. d.

Smjerač podvodnih šumova služi brodovima i podmornicama za određivanje smjera, iz kojeg dolaze zvukovi ili šumovi, koje pod vodom stvaraju: podvodna navigacijska zvona, propeleri, različni pogonski strojevi brodova, vibracije brodskih konstruktivnih dijelova te pramčani i krmeni val nekog broda ili podmornice. Takvim uređajima mogu se čuti i smjerati šumovi na udaljenosti do 20 nm. Svaki takav uređaj sastoji se od uređaja za smjeranje, uređaja za pojačanje i zvučnika ili slušalica.

Za smjeranje i prijem zvuka služe specijalni hidrofoni, koji rade na magnetostrikcijskom, piecoelektričkom ili elektrodinamičkom principu.

Kod ultrazvučnih šumosmjerača obično se okretanjem hidrofona, koji ima izrazitu smjernu karakteristiku, određuje smjer. Struja ultrazvučnih frekvencija najprije se dovoljno pojača u prikladnom naponskom pojačalu, zatim se miješanjem s oscilacijama lokalnog oscilatora napravi čujnom, i pošto je snaga signala dovoljno pojačana, dovodi se u slušalice ili zvučnik (sl. 67). Kod uređaja, koji rade sa zvučnom frekvencijom potrebno je samo niskofrekventno pojačalo napona i snage, jer su signali već čujni.

Kod nekih uređaja, koji rade obično sa zvučnim frekvencijama, upotrebljavaju se ponekad i grupe od većeg broja u obliku kruga ili elipse fiksno ugrađenih hidrofona. Kako zvuk, koji dolazi iz nekog određenog pravca, dopire do nekih hidrofona prije, a do drugih kasnije, to se u strujama, koje stvaraju pojedini hidrofoni, pojavljuju fazne diferencije. Umetanjem prikladnih L-C lanaca u dovod svakog pojedinog hidrofona, mogu se struje od svih hidrofona dovesti u istu fazu i time postići najjači signal. Ovo se kompenziranje faza vrši pomoću specijalnog kompenzatora. Budući da je položaj kompenzatora i broj uvrštenih R-C lanaca za svaki smjer drukčiji, može se smjer zvuka očitati izravno sa skale kompenzatora (sl. 66).

Podvodni električni lokator služi za određivanje udaljenosti i smjera od nekog podvodnog objekta. U principu radi on slično kao i zvučni dubinomjer s razlikom, što se kod njega zvuk širi više horizontalno. Podvodni električni lokatori rade na visokim zvučnim ili ultrazvučnim frekvencijama. Grubu blokshemu takva uređaja prikazuje sl. 68. Zvučnim ili ultrazvučnim elektronskim oscilatorom, koji katkad zamjenjuje i specijalan motorgenerator, stvaraju se struje prikladne frekvencije. Preko prijeklopnog uređaja za vrijeme emisija, koje se vrše u obliku kratkih impulsa, dovode se te struje do podvodnih oscilatora-vibratora, koji električne oscilacije u obliku titraja, slično kao zvučnici, prenose na vodu. Ovi oscilatori rade na piecoelektričnom ili magnetostrikcijskom principu. Podvodni oscilatori mogu se okretati, a postavljaju se u pravac, koji se želi istražiti. Zbog dobrih smjernih svojstava podvodnog oscilatora zvuk se širi u uskom sektoru kroz vodu. Kad naiđe na neki objekt, on se od njega odbija i vraća natrag do oscilatora, koji sada služi kao hidrofon. Primljeni signal se prvo naponski pojačava, zatim miješa i nakon pojačanja snage dovodi do slušalica ili zvučnika. Prema položaju oscilatora kod najjače jeke određuje se smjer, a po vremenu, koje je proteklo od polaska zvuka do povratka jeke, određuje se udaljenost. Za točno određivanje udaljenosti služi pokazivač udaljenosti, koji radi na sličnom principu kao neonski pokazivač i rekorder dubinomjera. Razni dodatni uređaji s katodnim cijevima omogućuju točno određivanje smjera, kao i relativnog položaja podmornice. Oni ponekad rade na principu doplerova efekta. Nagibanjem oscilatora uz registriranje na posebnom rekorderu, može se odrediti i dubina podmornice.

Kako je potrebno, da od polaska zvuka do povratka jeke protekne relativno dugo vremena, to traženje podvodnih ciljeva s ovom vrstom lokatora ide razmjerno polagano, što daje podmornici mogućnost da pobjegne. Stoga se prešlo na podvodne lokatore, koji rade slično radaru. Jedan jaki oscilator emitira naime zvučne impulse podjednako i istodobno na sve strane, a složenprijemni sistem registrira hitro uzastopce jeke iz svih smjerova. Time se dobivaju na panoramskom pokazivaču istodobno jeke svih podvodnih objekata, koji se nalaze oko broda, u pravom smjeru i na pravoj udaljenosti.

Radio-prijemnici, uređaji, koji služe za prijem moduliranih i nemoduliranih radio-signala, koje zrače radio-odašiljači. Zadatak je radio-prijemnika da između mnogih bežičnih signala, koje prima njihova antena, izdvoje samo jedan određeni signal prikladne frekvencije, da taj signal još u visokoj frekvenciji pojačaju, zatim detektiraju i kao čujni signal u niskoj frekvenciji toliko pojačaju, da se signali mogu primati pomoću slušalica ili zvučnika.

Prema konstrukciji mogu se radio-prijemnici podijeliti na: direktne, superheterodinske, regenerativne i superregenerativne prijemnike. Budući da se regenerativni i superregenerativni prijemnici mnogo ne upotrebljavaju, to ih ovdje ne ćemo opisivati.

Kod direktnih prijemnika (sl. 69) izdvajanje signala željene frekvencije, t. j. dovoljna selektivnost postiže se upotrebom većeg broja podešenih titrajnih krugova u ulaznom stupnju prijemnika. Izdvojen visokofrekventni signal pojačava se zatim u 2—3 stupnja visokofrekventna pojačanja. Svi titrajni krugovi ulaznih i pojačivačkih stupnjeva podešavaju se obično jednim dugmetom. Nakon pojačanja visokofrekventni signali se demoduliraju i zatim još pojačavaju u niskoj frekvenciji. Radi povećanja selektivnosti i izbacivanja smetajućih stanica, nalaze se obično još i u niskofrekventnom dijelu prikladni filtarski krugovi. Za prijem nemoduliranih signala priključuje se ispred detektora lokalni oscilator, čiji se signal miješa s primljenim signalom i tako stvara potrebni zvučni signal. Karakteristika ove vrste prijemnika je u tome, što se ulazni visokofrekventni signali izravno, t. j. bez promjene frekvencije pojačavaju, ali to ima više nedostataka. Zato se ova vrsta prijemnika danas rjeđe upotrebljava, napose kod visokih i vrlo visokih frekvencija.

Superheterodinski prijemnici se danas najviše upotrebljavaju (sl. 70). Za razliku od direktnih prijemnika, kod superheterodinskih prijemnika visokofrekventni signal dovodi se izravno ili nakon 1—2 stupnja visokofrekventnog pojačanja u stupanj za miješanje, gdje se miješa sa signalom lokalnog oscilatora. Miješanjem se snizuje frekvencija signala, a tako novodobivena frekvencija naziva se međufrekvencijom. Međufrekvencija se pojačava u nekoliko stupnjeva međufrekventnog pojačanja, a za pojačnje služe međufrekventna pojasna pojačala. Kako je međufrekvencija uvijek ista, titrajni su krugovi međufrekventnih pojačala neprestano podešeni na istu frekvenciju, što znatno olakšava konstrukciju i rad s prijemnikom. Svi ostali stupnjevi su kao kod direktnog prijemnika.

Za radio-goniometre (v. Elektronska navigacija) upotrebljavaju se danas redovno superheterodinski prijemnici.

Prijemnici za frekventno modulirane signale izrađeni su na principu superheterodinskih prijemnika. Blok-shemu takva prijemnika pokazuje sl. 71. Iz nje se vidi, da je osnovna razlika od prijemnika za amplitudno modulirane signale samo u tome, što detektor ovdje zamjenjuje ograničivač i diskriminator, odnosno ratiodetektor. Osim toga, širina pojasa, koju propušta i pojačava međufrekventno pojačalo, mora biti nešto veća nego kod amplitudne modulacije, jer su bočni pojasi nešto širi.

Radio-predajnici (odašiljači), uređaj, kojim se stvaraju visokofrekventne struje dovoljne snage za napajanje predajne antene radi zračenja elektromagnetskih valova u prostor i zbog prijenosa signala, govora ili glazbe.

Konstrukcija odašiljača ovisi о upotrebljenoj frekvenciji, о vrsti modulacije i о njegovoj namjeni. Amplitudno modulirani telegrafsko-telefonski odašiljač za brodske potrebe pokazuje shematski sl. 72. On se sastoji od više stupnjeva. U oscilatornom stupnju, koji može raditi pomoću kvarcnog ili običnog oscilatora, stvaraju se struje visoke frekvencije, ali male snage. Radi bolje stabilnosti ovi oscilatori obično ne rade na visokim i vrlo visokim frekvencijama. Iza oscilatora dolazi nekoliko stupnjeva rezonantnog pojačanja, pomoću kojih se snaga oscilatora postepeno pojačava, sve dok se konačno u antenskom krugu ne dobije tražena snaga. Kod srednjofrekventnih odašiljača vrši se u ovim stupnjevima samo pojačanje. Kod visokofrekventnih i vrlo visokofrekventnih odašiljača vrši se ovdje i množenje frekvencije oscilatora na taj način, što se ne pojačava osnovni titraj već njegov harmonični nadtitraj. Za modulaciju služi jedan od opisanih tipova modulatora. Pomoću njega se nosećoj frekvenciji utisne govor ili zvuk modulirane telegrafije. Prethodno treba naravno zvuk iz mikrofona ili generatora zvuka u nekoliko stupnjeva niskofrekventnih pojačanja dovoljno pojačati. Antenski stupanj predajnika sadrži potrebne induktivitete, kondenzatore i titrajne krugove za pravilno prilagođenje impendancije antene izlaznoj elektronki predajnika (v. Antena, brodska). Tipkanje telegrafskih predajnika vrši se u jednom ili više krugova početnih stupnjeva. Tipkanje se vrši na taj način, da se bilo pomoću releja ili pomoću zasebne elektronke prekida napajanje anode ili mijenja napon nekih rešetaka. Za napajanje pojedinih stupnjeva predajnika istosmjernom strujom visokih napona služe mrežni ispravljači ili specijalni visokonaponski generatori.

Konstrukcija frekventno moduliranog odašiljača zavisi od sistema frekventne modulacije. Sl. 73 prikazuje blok-shemu frekventno moduliranog predajnika s reaktivnom elektronkom. Modulacija se vrši ovdje već u oscilatoru, a za kontrolu noseće frekvencije služi obično dodatni uređaj, koji je upravljan specijalnim kvarcnim oscilatorom.

Pokazivači s katodnom cijevi. Katodna je cijev važan sastavni dio mnogih elektronskih uređaja, kao na pr. radara, goniometra, podvodnog lokatora i t. d. Elektrostatska katodna cijev spaja se obično tako, da jedan par ploča priključimo na oscilator zupčastih napona, a na drugi par dovodimo izravno ili preko pojačala signal, koji želimo prikazati (sl. 74). Dok nema signala, šetat će elektronska zraka pod utjecajem zupčastih napona od lijevog ruba (točka A) prema desnom rubu zaslona, pa kad stigne na kraj zaslona (točka B), opet će brzo preskočiti natrag ulijevo crtajući kod toga svijetlu, t. zv. vremensku liniju po zaslonu. Naiđe li neki signal ili impuls, to će se, pod utjecajem napona, koji ulaze na drugi par ploča, elektronska zraka otkloniti prema gore ili dolje. Ako se to redovno ponavlja, i ako je zupčasti napon, čija se frekvencija može mijenjati, sinhrono sa signalom, otklanjanje se vrši uvijek na istom mjestu, i na zaslonu pokazat će se svijetli zubac ili trag. Kod nekih izradba katodne cijevi, elektronska zraka krene tek na poticaj nekog signala. Tako će se, na pr., kod radara ili podvodnih lokatora pri polasku impulsa krenuti zraka, a primljena jeka izazvat će otklon u obliku zuba. Takvi pokazivači zovu se pokazivači A tipa i mnogo se upotrebljavaju za mjerenje vremena i udaljenosti kod radara, kod lorana i drugdje.

Za t. zv. panoramske pokazivače obično se koristi elektromagnetska katodna cijev, kod koje se otklanjanje elektronske zrake vrši pomoću magnetskog polja, koje se stvara pomoću zasebnog svitka, priključena na oscilator testerastih napona. Pod utjecajem zupčastih napona otklanja se elektronska zraka od sredine zaslona prema vanjskom rubu, odakle se brzo vraća u sredinu. Kako se svitak okreće sinhrono s antenom radara, zraka se otklanja uvijek u smjeru antene (slika 75). Međutim, dok nema signala, zraka je veoma slaba i jedva se vidi na zaslonu. Naiđe li neki signal, on preko pojačala djeluje na katodnu cijev i pojača tok elektrona, a na zaslonu, i to na mjestu, na kome se zraka upravo nalazi, pokaže se svijetla mrlja. Skup tih mrlja pokazuje konture obale ili objekta.

Ova vrsta pokazivača primjenjuje se mnogo kod radara, podvodnih lokatora, goniometara i drugdje. — Osim opisanih dviju glavnih vrsta pokazivača, upotrebljavaju se i razne druge vrste (v. Radar).

Televizija. Pod televizijom razumijevamo radioelektrički prijenos pomičnih slika. Slika i zvuk prenose se odvojeno, pomoću dva posebna prijenosna sistema. Dok za prijenos zvuka služi obično frekventno modulirani predajnik vrlo visokih frekvencija uobičajene izradbe, za prijenos slika služe specijalni uređaji, kojima se prenose impulsno i amplitudno modulirani »vidni« signali.

Princip televizije. Svaka slika je po pravilu sastavljena od velikog broja tamnijih i svjetlijih točaka. Televizija radi tako, da prenosi jačinu svjetlosti svake pojedine točke po redu s tolikom brzinom, da čovječje oko vidi skup svih tih točaka kao jednu zajedničku sliku.

Kod današnje televizije podijeljena je slika na 400—700 redova (Amerika 525), koje elektronska zraka obilazi po redu, kao što je to prikazano na slici. Zraka prijeđe cijelu sliku 25—30 puta u sekundi (Amerika 30 puta). U katodnoj cijevi prijemnika šeta se elektronska zraka sinhrono sa zrakom u cijevi za snimanje i stvara na svakoj određenoj točki zaslona potrebnu jačinu svjetlosti reproducirajući na taj način cijelu sliku (sl. 76). Da bi se osiguralo sinhrono kretanje elektronske zrake u cijevi za snimanje i u prijemniku, prenose se osim signala za prijenos jačine svjetlosti još i sinhronizacij ski impulsi. Osim toga predaju se i impulsi za iskopčanje katodne cijevi u prijemniku, dok se zraka vraća (sl. 77).

Televizijski prijenos prikazuje shematski sl. 78. Odašiljačka televizijska aparatura sastoji se od kamere za snimanje, studijskih aparatura i televizijskog odašiljača. U televizijskoj kameri vrši se pomoću specijalne cijevi pretvaranje optičke jačine svjetlosti u pojedinim točkama u električne »vidne« signale. Ti se signali u studiju pojačavaju i dopunjuju dodatnim impulsima i zatim zrače preko specijalnih televizijskih odašiljača. Odvojeno od slike odašilje se zvuk. U televizijskom radio-prijemniku najprije se zvučni i vidni signali pojačavaju, zatim razdvajaju i odlaze prijemniku slike i prijemniku zvuka. Iz prijemnika slike dovode se električni vidni signali specijalnoj katodnoj cijevi »ikonoskopu«, u kojoj se oni na zaslonu pretvaraju u točke pogodne jačine svjetlosti i na taj način reproduciraju televizijsku sliku. Prijemnik zvuka radi slično kao običan radio prijemnik.

Radari služe na brodovima za navigaciju, izviđanje, artiljerijsko nišanjenje i automatsko praćenje ciljeva (v. Radar).

LIT.: F. Bertold, Röhrenbuch, 1936, Weidmannsche Buchhandlung Berlin; F. Vilbig, Lehrbuch der Hochfrequenztehnik, 1937, Akademische Verlagsgesellschaft M. B. H. Leipzig; F. Benz, Einführung in die Funktehnik, 1943, Springer Verlag; F. Terman, Radio Engineer’s Handbook, 1943, McGraw-Hill Book Company, New York i London; A. Albert, Fundamental Electronics and Vacuum Tubes, 1948, The Macmillan Company, New York; Industrial Electronics Reference Book, 1948. John Wiley&Sonns Inc., New York; B. Grab, Basic Television — Principles and Servicing, 1949, McGraw - Hill Book Company Inc. ; K. Henney, Radio Engineering - Handbook, 1950, McGraw-Hill Book Company; Pender, Electrical Engineer’s Handbook, 1950, New York, John Weiley & Sonns Inc.; Reference Data for Radio 1950, Federal Telephone and Radio Corporation, New York; G. J. Sonnenberg, Radar and Electronic Navigation, 1951, George Newnes Limited; W. Daudt, Radiotehnika, izdala Radiostanica Zagreb, 1953.V. P.