I lang tid toppet radioer listen over menneskehetens mest betydningsfulle oppfinnelser. De første slike enhetene er nå rekonstruert og endret på en moderne måte, men lite har endret seg i monteringsskjemaet deres - den samme antennen, den samme jordingen og en oscillerende krets for å filtrere ut et unødvendig signal. Utvilsomt har ordningene blitt mye mer kompliserte siden tiden til skaperen av radioen, Popov. Hans tilhengere utviklet transistorer og mikrokretser for å gjengi et bedre og mer energikrevende signal.
Hvorfor er det bedre å begynne med enkle mønstre?
Hvis du forstår en enkel radiokrets, kan du være sikker på at det meste av veien til suksess innen montering og drift allerede er mestret. I denne artikkelen vil vi analysere flere skjemaer for slike enheter, historien om deres forekomst og hovedkarakteristikkene: frekvens, rekkevidde osv.
Historisk bakgrunn
7. mai 1895 regnes som radioens fødselsdag. På denne dagen demonstrerte den russiske forskeren A. S. Popov apparatet sitt på et møte med den russiske fysiske og kjemiskesamfunn.
I 1899 ble den første 45 km lange radiokommunikasjonslinjen bygget mellom øya Hogland og byen Kotka. Under første verdenskrig ble mottakeren med direkte forsterkning og vakuumrør utbredt. Under fiendtlighetene viste tilstedeværelsen av en radio seg å være strategisk nødvendig.
I 1918, samtidig i Frankrike, Tyskland og USA, utviklet forskerne L. Levvy, L. Schottky og E. Armstrong metoden for superheterodynmottak, men på grunn av svake vakuumrør ble dette prinsippet mye brukt bare i 1930-årene.
Transistorenheter dukket opp og utviklet på 50- og 60-tallet. Den første mye brukte radiomottakeren med fire transistorer, Regency TR-1, ble skapt av den tyske fysikeren Herbert Matare med støtte fra industrimannen Jacob Michael. Den ble solgt i USA i 1954. Alle gamle radioer brukte transistorer.
På 70-tallet begynte studiet og implementeringen av integrerte kretser. Mottakere utvikler seg nå med god nodeintegrasjon og digital signalbehandling.
Instrumentspesifikasjoner
Både gamle og moderne radioer har visse egenskaper:
- Sensitivitet – evnen til å motta svake signaler.
- Dynamisk rekkevidde – målt i Hertz.
- Støyimmunitet.
- Selektivitet (selektivitet) - evnen til å undertrykke fremmede signaler.
- Internt støynivå.
- Stabilitet.
Disse egenskapene er ikke detendre i nye generasjoner av mottakere og bestemme ytelsen og brukervennligheten.
Hvordan radioer fungerer
I den mest generelle formen fungerte radiomottakerne i USSR i henhold til følgende skjema:
- På grunn av svingninger i det elektromagnetiske feltet oppstår det en vekselstrøm i antennen.
- Oscillasjoner filtreres (selektivitet) for å skille informasjon fra støy, dvs. dens viktige komponent trekkes ut fra signalet.
- Det mottatte signalet konverteres til lyd (når det gjelder radioer).
I følge et lignende prinsipp vises et bilde på en TV, digitale data overføres, radiostyrt utstyr fungerer (barnehelikoptre, biler).
Den første mottakeren var mer som et glassrør med to elektroder og sagflis inni. Arbeidet ble utført i henhold til prinsippet om virkningen av ladninger på metallpulver. Mottakeren hadde en enorm motstand etter moderne standarder (opptil 1000 ohm) på grunn av at sagfliset hadde dårlig kontakt med hverandre, og en del av ladningen gled inn i luftrommet, hvor den forsvant. Over tid ble disse sagflisene erstattet av en oscillerende krets og transistorer for å lagre og overføre energi.
Avhengig av den individuelle kretsen til mottakeren, kan signalet i den gjennomgå ytterligere filtrering etter amplitude og frekvens, forsterkning, digitalisering for videre programvarebehandling osv. En enkel radiomottakerkrets sørger for en enkelt signalbehandling.
Terminologi
En oscillerende krets i sin enkleste form kalles en spole ogkondensator lukket i en krets. Ved hjelp av dem, fra alle innkommende signaler, er det mulig å velge den ønskede på grunn av den naturlige frekvensen av oscillasjoner i kretsen. Radiomottakere fra USSR, så vel som moderne enheter, er basert på dette segmentet. Hvordan fungerer det hele?
Radiomottakere drives som regel av batterier, hvor antallet varierer fra 1 til 9. For transistorenheter er det mye brukt 7D-0.1- og Krona-batterier med spenning opp til 9 V. Jo flere batterier en enkel radiomottakerkrets krever, jo lenger vil den fungere.
I henhold til frekvensen av mottatte signaler er enheter delt inn i følgende typer:
- Langbølge (LW) - fra 150 til 450 kHz (lett spredt i ionosfæren). Bakkebølger betyr noe, hvis intensitet avtar med avstanden.
- Middels bølge (MW) - fra 500 til 1500 kHz (lett spredt i ionosfæren om dagen, men reflektert om natten). I løpet av dagslyset bestemmes rekkevidden av bakkebølger, om natten - av reflekterte bølger.
- Kortbølge (HF) - fra 3 til 30 MHz (de lander ikke, de reflekteres utelukkende av ionosfæren, så det er en radiostille sone rundt mottakeren). Med lav sendereffekt kan korte bølger reise lange avstander.
- Ultra kortbølge (VHF) - fra 30 til 300 MHz (har høy penetreringsevne, som regel, reflekteres av ionosfæren og går lett rundt hindringer).
- Høyfrekvent (HF) - fra 300 MHz til 3 GHz (brukes i mobilkommunikasjon og Wi-Fi, operere innenfor synsvidde, ikke gå rundt hindringer ogforplante seg rettlinjet).
- Ekstrem høy frekvens (EHF) - fra 3 til 30 GHz (brukes for satellittkommunikasjon, reflektert fra hindringer og opererer innenfor synsvidde).
- Hyper høy frekvens (HHF) - fra 30 GHz til 300 GHz (ikke gå rundt hindringer og reflekteres som lys, brukes svært begrenset).
Ved bruk av HF, MW og LW, kan kringkasting utføres mens du er langt fra stasjonen. VHF-båndet mottar signaler mer spesifikt, men hvis stasjonen kun støtter det, vil det ikke fungere å lytte til andre frekvenser. Mottakeren kan utstyres med en spiller for å lytte til musikk, en projektor for visning på eksterne overflater, en klokke og en vekkerklokke. Beskrivelsen av radiomottakerkretsen med slike tillegg vil bli mer komplisert.
Introduksjonen av en mikrobrikke i radiomottakere gjorde det mulig å øke mottaksradius og frekvens av signaler betydelig. Deres største fordel er relativt lavt energiforbruk og liten størrelse, noe som er praktisk å bære. Mikrokretsen inneholder alle nødvendige parametere for signalnedsampling og lesbarhet av utdataene. Digital signalbehandling dominerer moderne enheter. Radiomottakere i USSR var kun beregnet på å overføre et lydsignal, bare de siste tiårene har mottakerenheten utviklet seg og blitt mer komplisert.
Opplegg for de enkleste mottakerne
Opplegget med den enkleste radiomottakeren for å sette sammen et hus ble utviklet tilbake i Sovjetunionens dager. Da, som nå, ble enheter delt inn i detektor, direkte forsterkning, direkte konvertering,superheterodyne type, refleks, regenerativ og superregenerativ. De enkleste i persepsjon og montering er detektormottakere, hvorfra, det kan betraktes, utviklingen av radio begynte på begynnelsen av 1900-tallet. De vanskeligste å bygge var enheter basert på mikrokretser og flere transistorer. Men hvis du forstår ett opplegg, vil andre ikke lenger være et problem.
Enkel detektormottaker
Kretsen til den enkleste radiomottakeren inneholder to deler: en germaniumdiode (D8 og D9 vil gjøre det) og en hovedtelefon med høy motstand (TON1 eller TON2). Siden det ikke er noen oscillerende krets i kretsen, vil den ikke kunne fange opp signalene til en bestemt radiostasjon som sendes i et gitt område, men den vil takle hovedoppgaven sin.
For å fungere trenger du en god antenne som du kan kaste på et tre, og en jordledning. For å være sikker er det nok å feste det til et massivt metallfragment (for eksempel til en bøtte) og begrave det noen centimeter ned i bakken.
alternativ for oscillerende krets
I den forrige kretsen for å introdusere selektivitet, kan du legge til en induktor og en kondensator, og skape en oscillerende krets. Nå kan du, om ønskelig, fange signalet til en spesifikk radiostasjon og til og med forsterke det.
Ventilregenerativ kortbølgemottaker
Ventilradioer, hvis krets er ganske enkel, er laget for å motta signaler fra amatørstasjoner på korte avstander - på rekkevidde fra VHF(ultrakortbølge) til LW (langbølge). I denne kretsen fungerer batterilamper av fingertypen. De genererer best på VHF. Og motstanden til anodebelastningen fjernes med lav frekvens. Alle detaljer er vist i diagrammet, kun spoler og en choke kan betraktes som hjemmelaget. Hvis du ønsker å motta fjernsynssignaler, så består L2-spolen (EBF11) av 7 omdreininger med en diameter på 15 mm og en ledning på 1,5 mm. For en amatørmottaker er det 5 omdreininger.
Direkte forsterkningsradio med to transistorer
Kretsen inneholder en magnetisk antenne og en totrinns bassforsterker - dette er en innstilt oscillerende inngangskrets til radiomottakeren. Det første trinnet er den RF-modulerte signaldetektoren. Induktoren er viklet i 80 omdreininger med PEV-0, 25 ledning (fra sjette omdreining er det tap fra bunnen i følge diagrammet) på en ferrittstav med diameter 10 mm og lengde 40.
En slik enkel radiokrets er laget for å gjenkjenne sterke signaler fra stasjoner i nærheten.
Supergenerativ FM-enhet
FM-mottaker, satt sammen etter modellen til E. Solodovnikov, er enkel å montere, men har høy følsomhet (opptil 1 μV). Slike enheter brukes til høyfrekvente signaler (mer enn 1 MHz) med amplitudemodulasjon. På grunn av den sterke positive tilbakemeldingen øker forsterkningen av scenen til uendelig, og kretsen går inn i generasjonsmodus. Av denne grunn oppstår selveksitasjon. For å unngå det og bruke mottakeren som en høyfrekvent forsterker, still inn nivåetkoeffisient og, når den når denne verdien, redusere kraftig til et minimum. For konstant forsterkningsovervåking kan du bruke en sagtannpulsgenerator, eller du kan gjøre det enklere.
I praksis fungerer selve forsterkeren ofte som en generator. Ved hjelp av filtre (R6C7), som fremhever lavfrekvente signaler, begrenses passasjen av ultralydvibrasjoner til inngangen til den påfølgende ULF-kaskaden. For FM-signaler 100-108 MHz konverteres L1-spolen til en halvomdreining med et tverrsnitt på 30 mm og en lineær del på 20 mm med en tråddiameter på 1 mm. Og L2-spolen inneholder 2-3 omdreininger med en diameter på 15 mm og en ledning med et tverrsnitt på 0,7 mm inne i halvsvingen. Mottakerforsterkning tilgjengelig for signaler fra 87,5 MHz.
Enhet på en brikke
HF-radioen, som ble designet på 70-tallet, regnes nå som prototypen på Internett. Kortbølgesignaler (3-30 MHz) reiser store avstander. Det er enkelt å sette opp mottakeren til å lytte til en sending i et annet land. For dette fikk prototypen navnet verdensradio.
Enkel HF-mottaker
En enklere radiomottakerkrets er blottet for en mikrokrets. Dekker området fra 4 til 13 MHz i frekvens og opptil 75 meter i lengde. Mat - 9 V fra Krona-batteriet. En ledning kan tjene som en antenne. Mottakeren fungerer på hodetelefoner fra spilleren. Høyfrekvente avhandlingen er bygget på transistorene VT1 og VT2. På grunn av kondensatoren C3 oppstår det en positiv omvendt ladning, regulert av motstanden R5.
Moderneradioer
Moderne enheter ligner veldig på radiomottakerne i USSR: de bruker den samme antennen, hvor det oppstår svake elektromagnetiske oscillasjoner. Høyfrekvente vibrasjoner fra forskjellige radiostasjoner vises i antennen. De brukes ikke direkte til signaloverføring, men utfører arbeidet til den påfølgende kretsen. Nå oppnås denne effekten ved hjelp av halvlederenheter.
Mottakerne ble mye utviklet på midten av 1900-tallet og har blitt kontinuerlig forbedret siden den gang, til tross for at de ble erstattet med mobiltelefoner, nettbrett og TV-er.
Det generelle arrangementet av radiomottakere har endret seg litt siden Popovs tid. Vi kan si at kretsene har blitt mye mer kompliserte, mikrokretser og transistorer er lagt til, det har blitt mulig å motta ikke bare et lydsignal, men også å bygge inn en projektor. Så mottakere utviklet seg til TV-er. Nå, hvis du ønsker det, kan du bygge det du måtte ønske i enheten.
