I lang tid toppede radioer listen over menneskehedens mest betydningsfulde opfindelser. De første sådanne enheder er nu blevet rekonstrueret og ændret på en moderne måde, men lidt har ændret sig i deres samlingsskema - den samme antenne, den samme jording og et oscillerende kredsløb for at filtrere et unødvendigt signal fra. Uden tvivl er ordningerne blevet meget mere komplicerede siden tiden for skaberen af radioen, Popov. Hans tilhængere udviklede transistorer og mikrokredsløb for at gengive et bedre og mere energikrævende signal.
Hvorfor er det bedre at starte med enkle mønstre?
Hvis du forstår et simpelt radiokredsløb, kan du være sikker på, at det meste af vejen til succes inden for montering og drift allerede er mestret. I denne artikel vil vi analysere flere ordninger for sådanne enheder, historien om deres forekomst og de vigtigste egenskaber: frekvens, rækkevidde osv.
Historisk baggrund
Den 7. maj 1895 betragtes som radioens fødselsdag. På denne dag demonstrerede den russiske videnskabsmand A. S. Popov sit apparat på et møde i den russiske fysiske og kemiskesamfund.
I 1899 blev den første 45 km lange radiokommunikationslinje bygget mellem øen Hogland og byen Kotka. Under Første Verdenskrig blev den direkte forstærkningsmodtager og vakuumrør udbredt. Under fjendtlighederne viste tilstedeværelsen af en radio sig at være strategisk nødvendig.
I 1918, samtidig i Frankrig, Tyskland og USA, udviklede videnskabsmændene L. Levvy, L. Schottky og E. Armstrong metoden til superheterodynmodtagelse, men på grund af svage vakuumrør blev dette princip kun brugt i vid udstrækning i 1930'erne år.
Transistor-enheder dukkede op og udviklede i 50'erne og 60'erne. Den første udbredte fire-transistor radiomodtager, Regency TR-1, blev skabt af den tyske fysiker Herbert Matare med støtte fra industrimanden Jacob Michael. Den kom til salg i USA i 1954. Alle gamle radioer brugte transistorer.
I 70'erne begyndte undersøgelsen og implementeringen af integrerede kredsløb. Modtagere udvikler sig nu med fantastisk nodeintegration og digital signalbehandling.
Instrumentspecifikationer
Både gamle og moderne radioer har visse egenskaber:
- Sensitivitet - evnen til at modtage svage signaler.
- Dynamisk rækkevidde - målt i Hertz.
- Støjimmunitet.
- Selektivitet (selektivitet) - evnen til at undertrykke fremmede signaler.
- Internt støjniveau.
- Stabilitet.
Disse egenskaber er ikkeændre sig i nye generationer af modtagere og bestemme deres ydeevne og brugervenlighed.
Sådan fungerer radioer
I den mest generelle form fungerede USSRs radiomodtagere efter følgende skema:
- På grund af udsving i det elektromagnetiske felt opstår der en vekselstrøm i antennen.
- Oscillationer filtreres (selektivitet) for at adskille information fra støj, dvs. dens vigtige komponent udvindes fra signalet.
- Det modtagne signal konverteres til lyd (i tilfælde af radioer).
Ifølge et lignende princip vises et billede på et TV, digitale data transmitteres, radiostyret udstyr virker (børnehelikoptere, biler).
Den første modtager var mere som et glasrør med to elektroder og savsmuld indeni. Arbejdet blev udført i overensstemmelse med princippet om virkningen af ladninger på metalpulver. Modtageren havde en enorm modstand efter moderne standarder (op til 1000 ohm) på grund af, at savsmuldet havde dårlig kontakt med hinanden, og en del af ladningen gled ind i luftrummet, hvor den forsvandt. Med tiden blev dette savsmuld erstattet af et oscillerende kredsløb og transistorer til at lagre og overføre energi.
Afhængigt af modtagerens individuelle kredsløb kan signalet i det gennemgå yderligere filtrering efter amplitude og frekvens, forstærkning, digitalisering til yderligere softwarebehandling osv. Et simpelt radiomodtagerkredsløb sørger for en enkelt signalbehandling.
Terminologi
Et oscillerende kredsløb i sin enkleste form kaldes en spole ogkondensator lukket i et kredsløb. Ved hjælp af dem, fra alle indkommende signaler, er det muligt at vælge den ønskede på grund af kredsløbets naturlige frekvens af svingninger. Radiomodtagere fra USSR såvel som moderne enheder er baseret på dette segment. Hvordan fungerer det hele?
Radiomodtagere drives som regel af batterier, hvis antal varierer fra 1 til 9. For transistorenheder er 7D-0.1- og Krona-batterier med spænding op til 9 V meget brugt. Jo flere batterier en simpelt radiomodtagerkredsløb kræver, jo længere vil det virke.
I henhold til frekvensen af modtagne signaler er enheder opdelt i følgende typer:
- Langbølge (LW) - fra 150 til 450 kHz (let spredt i ionosfæren). Jordbølger betyder noget, hvis intensitet falder med afstanden.
- Mellembølge (MW) - fra 500 til 1500 kHz (let spredt i ionosfæren om dagen, men reflekteret om natten). I dagtimerne bestemmes rækkevidden af jordbølger, om natten - af reflekterede bølger.
- Kortbølge (HF) - fra 3 til 30 MHz (de lander ikke, de reflekteres udelukkende af ionosfæren, så der er en radiostille zone omkring modtageren). Med lav sendereffekt kan korte bølger rejse lange afstande.
- Ultra kortbølge (VHF) - fra 30 til 300 MHz (har en høj penetreringsevne, reflekteres som regel af ionosfæren og går nemt rundt om forhindringer).
- Højfrekvent (HF) - fra 300 MHz til 3 GHz (bruges i mobilkommunikation og Wi-Fi, betjen inden for synsvidde, gå ikke uden om forhindringer ogforplante sig retlinet).
- Ekstrem høj frekvens (EHF) - fra 3 til 30 GHz (bruges til satellitkommunikation, reflekteres fra forhindringer og opererer inden for synsvidde).
- Hyper høj frekvens (HHF) - fra 30 GHz til 300 GHz (gå ikke uden om forhindringer og reflekteres som lys, bruges meget begrænset).
Når du bruger HF, MW og LW, kan udsendelsen udføres, mens du er langt fra stationen. VHF-båndet modtager signaler mere specifikt, men hvis stationen kun understøtter det, vil det ikke fungere at lytte til andre frekvenser. Modtageren kan udstyres med en afspiller til at lytte til musik, en projektor til visning på fjerntliggende overflader, et ur og et vækkeur. Beskrivelsen af radiomodtagerkredsløbet med sådanne tilføjelser bliver mere kompliceret.
Introduktionen af en mikrochip i radiomodtagere gjorde det muligt at øge modtagelsesradius og frekvens af signaler markant. Deres største fordel er relativt lavt energiforbrug og lille størrelse, hvilket er praktisk at bære. Mikrokredsløbet indeholder alle de nødvendige parametre til signalnedsampling og læsbarhed af outputdata. Digital signalbehandling dominerer moderne enheder. Radiomodtagere i USSR var kun beregnet til at transmittere et lydsignal, kun i de seneste årtier har modtagerapparatet udviklet sig og blevet mere kompliceret.
Skemaer af de enkleste modtagere
Planet med den enkleste radiomodtager til at samle et hus blev udviklet tilbage i USSR's dage. Dengang, som nu, blev enheder opdelt i detektor, direkte forstærkning, direkte konvertering,superheterodyn type, refleks, regenerativ og superregenerativ. De enkleste i perception og montering er detektormodtagere, hvorfra man kan betragte udviklingen af radio begyndte i begyndelsen af det 20. århundrede. De sværeste at bygge var enheder baseret på mikrokredsløb og flere transistorer. Men hvis du forstår én ordning, vil andre ikke længere være et problem.
Simpel detektormodtager
Kredsløbet for den enkleste radiomodtager indeholder to dele: en germaniumdiode (D8 og D9 kan klares) og en hovedtelefon med høj modstand (TON1 eller TON2). Da der ikke er noget oscillerende kredsløb i kredsløbet, vil det ikke være i stand til at fange signalerne fra en bestemt radiostation, der udsendes i et givet område, men det vil klare sin hovedopgave.
For at fungere har du brug for en god antenne, som du kan smide på et træ, og en jordledning. For at være sikker er det nok at fastgøre det til et massivt metalfragment (for eksempel til en spand) og begrave det et par centimeter ned i jorden.
Oscillerende kredsløbsmulighed
I det forrige kredsløb for at introducere selektivitet, kan du tilføje en induktor og en kondensator, hvilket skaber et oscillerende kredsløb. Nu kan du, hvis det ønskes, fange signalet fra en bestemt radiostation og endda forstærke det.
Ventil regenerativ kortbølgemodtager
Ventilradioer, hvis kredsløb er ret simpelt, er lavet til at modtage signaler fra amatørstationer på korte afstande - på afstandene fra VHF(ultrakortbølge) til LW (langbølge). I dette kredsløb fungerer batterilamper af fingertypen. De genererer bedst på VHF. Og modstanden af anodebelastningen fjernes ved lav frekvens. Alle detaljer er vist i diagrammet, kun spoler og en choker kan betragtes som hjemmelavet. Hvis du ønsker at modtage tv-signaler, så er L2-spolen (EBF11) opbygget af 7 vindinger med en diameter på 15 mm og en ledning på 1,5 mm. For en amatørmodtager vil 5 drejninger klare.
Direkte forstærkningsradio med to transistorer
Kredsløbet indeholder en magnetisk antenne og en to-trins basforstærker - dette er et indstillet input oscillerende kredsløb på radiomodtageren. Det første trin er den RF-modulerede signaldetektor. Induktoren er viklet i 80 vindinger med PEV-0, 25 ledning (fra sjette vinding er der et tap fra bunden ifølge diagrammet) på en ferritstang med en diameter på 10 mm og en længde på 40.
Sådan et simpelt radiokredsløb er designet til at genkende stærke signaler fra stationer i nærheden.
Supergenerativ FM-enhed
FM-modtager, samlet efter modellen af E. Solodovnikov, er nem at samle, men har høj følsomhed (op til 1 μV). Sådanne enheder bruges til højfrekvente signaler (mere end 1 MHz) med amplitudemodulation. På grund af den stærke positive feedback øges forstærkningen af scenen til det uendelige, og kredsløbet går ind i generationstilstanden. Af denne grund opstår selv-excitation. For at undgå det og bruge receiveren som en højfrekvent forstærker, skal du indstille niveauetkoefficient og, når den når denne værdi, kraftigt reducere til et minimum. Til konstant forstærkningsovervågning kan du bruge en savtandspulsgenerator, eller du kan gøre det nemmere.
I praksis fungerer selve forstærkeren ofte som en generator. Ved hjælp af filtre (R6C7), som fremhæver lavfrekvente signaler, begrænses passagen af ultralydsvibrationer til indgangen af den efterfølgende ULF-kaskade. For FM-signaler 100-108 MHz omdannes L1-spolen til en halv omgang med et tværsnit på 30 mm og en lineær del på 20 mm med en ledningsdiameter på 1 mm. Og L2-spolen indeholder 2-3 vindinger med en diameter på 15 mm og en ledning med et tværsnit på 0,7 mm inde i den halve omdrejning. Modtagerforstærkning tilgængelig for signaler fra 87,5 MHz.
Enhed på en chip
HF-radioen, som blev designet i 70'erne, betragtes nu som prototypen på internettet. Kortbølgesignaler (3-30 MHz) rejser store afstande. Det er nemt at indstille modtageren til at lytte til en udsendelse i et andet land. For dette fik prototypen navnet verdensradio.
Simple HF-modtager
Et enklere radiomodtagerkredsløb er uden mikrokredsløb. Dækker området fra 4 til 13 MHz i frekvens og op til 75 meter i længden. Mad - 9 V fra Krona-batteriet. En ledning kan tjene som en antenne. Modtageren fungerer på hovedtelefoner fra afspilleren. Den højfrekvente afhandling er bygget på transistorerne VT1 og VT2. På grund af kondensatoren C3 opstår der en positiv omvendt ladning, reguleret af modstanden R5.
Moderneradioer
Moderne enheder minder meget om radiomodtagere i USSR: de bruger den samme antenne, hvor der opstår svage elektromagnetiske svingninger. Højfrekvente vibrationer fra forskellige radiostationer vises i antennen. De bruges ikke direkte til sign altransmission, men udfører arbejdet i det efterfølgende kredsløb. Nu opnås denne effekt ved hjælp af halvlederenheder.
Modtagere blev bredt udviklet i midten af det 20. århundrede og er løbende blevet forbedret siden da, på trods af deres udskiftning med mobiltelefoner, tablets og tv'er.
Det generelle arrangement af radiomodtagere har ændret sig lidt siden Popovs tid. Vi kan sige, at kredsløbene er blevet meget mere komplicerede, mikrokredsløb og transistorer er blevet tilføjet, det er blevet muligt at modtage ikke kun et lydsignal, men også at integrere en projektor. Så modtagere udviklede sig til fjernsyn. Nu, hvis du ønsker det, kan du indbygge, hvad dit hjerte begærer i enheden.
