Under lång tid toppade radioapparater listan över mänsklighetens viktigaste uppfinningar. De första sådana enheterna har nu rekonstruerats och ändrats på ett modernt sätt, men lite har förändrats i deras monteringsschema - samma antenn, samma jordning och en oscillerande krets för att filtrera bort en onödig signal. Utan tvekan har scheman blivit mycket mer komplicerade sedan tiden för skaparen av radion, Popov. Hans anhängare utvecklade transistorer och mikrokretsar för att återge en bättre och mer energikrävande signal.
Varför är det bättre att börja med enkla mönster?
Om du förstår en enkel radiokrets kan du vara säker på att det mesta av vägen till framgång inom området montering och drift redan har bemästrats. I den här artikeln kommer vi att analysera flera scheman för sådana enheter, historien om deras förekomst och de viktigaste egenskaperna: frekvens, räckvidd, etc.
Historisk bakgrund
Den 7 maj 1895 anses vara radions födelsedag. Den här dagen demonstrerade den ryska vetenskapsmannen A. S. Popov sin apparat vid ett möte med den ryska fysikaliska och kemiskasamhället.
År 1899 byggdes den första 45 km långa radiokommunikationslinjen mellan ön Hogland och staden Kotka. Under första världskriget blev direktförstärkningsmottagaren och vakuumrören utbredda. Under fientligheterna visade sig närvaron av en radio vara strategiskt nödvändig.
År 1918, samtidigt i Frankrike, Tyskland och USA, utvecklade forskarna L. Levvy, L. Schottky och E. Armstrong metoden för superheterodynmottagning, men på grund av svaga vakuumrör användes denna princip i stor utsträckning endast i 1930-talet.
Transistorenheter dök upp och utvecklades på 50- och 60-talen. Den första allmänt använda radiomottagaren med fyra transistorer, Regency TR-1, skapades av den tyske fysikern Herbert Matare med stöd av industrimannen Jacob Michael. Den började säljas i USA 1954. Alla gamla radioapparater använde transistorer.
På 70-talet började man studera och implementera integrerade kretsar. Mottagare utvecklas nu med utmärkt nodintegration och digital signalbehandling.
Instrumentspecifikationer
Både gamla och moderna radioapparater har vissa egenskaper:
- Känslighet – förmågan att ta emot svaga signaler.
- Dynamiskt område – mätt i Hertz.
- Bruseimmunitet.
- Selektivitet (selektivitet) - förmågan att undertrycka främmande signaler.
- Intern ljudnivå.
- Stabilitet.
Dessa egenskaper är det inteförändras i nya generationer av mottagare och bestämma deras prestanda och användarvänlighet.
Hur radioapparater fungerar
I den mest allmänna formen fungerade radiomottagarna i USSR enligt följande schema:
- På grund av fluktuationer i det elektromagnetiska fältet uppstår en växelström i antennen.
- Oscillationer filtreras (selektivitet) för att separera information från brus, dvs. dess viktiga komponent extraheras från signalen.
- Den mottagna signalen omvandlas till ljud (för radioapparater).
Enligt en liknande princip visas en bild på en TV, digital data överförs, radiostyrd utrustning fungerar (barnhelikoptrar, bilar).
Den första mottagaren var mer som ett glasrör med två elektroder och sågspån inuti. Arbetet utfördes enligt principen om verkan av laddningar på metallpulver. Mottagaren hade ett enormt motstånd med moderna standarder (upp till 1000 ohm) på grund av att sågspånet hade dålig kontakt med varandra, och en del av laddningen gled in i luftrummet, där den försvann. Med tiden ersattes detta sågspån av en oscillerande krets och transistorer för att lagra och överföra energi.
Beroende på mottagarens individuella krets, kan signalen i den genomgå ytterligare filtrering efter amplitud och frekvens, förstärkning, digitalisering för vidare mjukvarubehandling, etc. En enkel radiomottagarkrets ger en enda signalbehandling.
Terminologi
En oscillerande krets i sin enklaste form kallas en spole ochkondensator sluten i en krets. Med hjälp av dem, från alla inkommande signaler, är det möjligt att välja den önskade på grund av den naturliga frekvensen av oscillationer i kretsen. Radiomottagare från Sovjetunionen, såväl som moderna enheter, är baserade på detta segment. Hur fungerar det hela?
Radiomottagare drivs i regel med batterier, vars antal varierar från 1 till 9. För transistorenheter används ofta 7D-0.1- och Krona-batterier med spänning upp till 9 V. Ju fler batterier en en enkel radiomottagarkrets kräver, desto längre kommer den att fungera.
Beroende på frekvensen av mottagna signaler är enheter uppdelade i följande typer:
- Långvåg (LW) - från 150 till 450 kHz (lätt spridd i jonosfären). Markvågor är viktiga, vars intensitet minskar med avståndet.
- Medelvåg (MW) - från 500 till 1500 kHz (lätt spridd i jonosfären under dagen, men reflekteras på natten). Under dagsljus bestäms räckvidden av markvågor, på natten - av reflekterade vågor.
- Kortvåg (HF) - från 3 till 30 MHz (de landar inte, de reflekteras uteslutande av jonosfären, så det finns en radiotystnadszon runt mottagaren). Med låg sändareffekt kan korta vågor färdas långa sträckor.
- Ultra kortvåg (VHF) - från 30 till 300 MHz (har en hög penetreringsförmåga, som regel, reflekteras av jonosfären och går lätt runt hinder).
- Högfrekvent (HF) - från 300 MHz till 3 GHz (används i mobilkommunikation och Wi-Fi, arbeta inom synhåll, gå inte runt hinder ochföröka sig rätlinjigt).
- Extrem hög frekvens (EHF) - från 3 till 30 GHz (används för satellitkommunikation, reflekteras från hinder och fungerar inom synhåll).
- Hyper high frequency (HHF) - från 30 GHz till 300 GHz (gå inte runt hinder och reflekteras som ljus, används mycket begränsat).
När du använder HF, MW och LW kan sändning utföras när du befinner dig långt från stationen. VHF-bandet tar emot signaler mer specifikt, men om stationen bara stöder det, kommer det inte att fungera att lyssna på andra frekvenser. Mottagaren kan utrustas med en spelare för att lyssna på musik, en projektor för visning på avlägsna ytor, en klocka och en väckarklocka. Beskrivningen av radiomottagarkretsen med sådana tillägg kommer att bli mer komplicerad.
Införandet av ett mikrochip i radiomottagare gjorde det möjligt att avsevärt öka mottagningsradien och frekvensen för signaler. Deras främsta fördel är relativt låg energiförbrukning och liten storlek, vilket är bekvämt att bära. Mikrokretsen innehåller alla nödvändiga parametrar för signalnedsampling och läsbarhet av utdata. Digital signalbehandling dominerar moderna enheter. Radiomottagare i Sovjetunionen var endast avsedda för att sända en ljudsignal, bara under de senaste decennierna har mottagarenheten utvecklats och blivit mer komplicerad.
scheman för de enklaste mottagarna
Sschemat för den enklaste radiomottagaren för att montera ett hus utvecklades redan i Sovjetunionens dagar. Då, som nu, var enheter uppdelade i detektor, direktförstärkning, direktkonvertering,superheterodyn typ, reflex, regenerativ och superregenerativ. De enklaste i uppfattning och montering är detektormottagare, från vilka, det kan anses, utvecklingen av radio började i början av 1900-talet. De svåraste att bygga var enheter baserade på mikrokretsar och flera transistorer. Men om du förstår ett schema kommer andra inte längre att vara ett problem.
Enkel detektormottagare
Kretsen för den enklaste radiomottagaren innehåller två delar: en germaniumdiod (D8 och D9 fungerar) och en huvudtelefon med högt motstånd (TON1 eller TON2). Eftersom det inte finns någon oscillerande krets i kretsen kommer den inte att kunna fånga upp signalerna från en viss radiostation som sänds i ett givet område, men den kommer att klara av sin huvuduppgift.
För att fungera behöver du en bra antenn som du kan slänga på ett träd och en jordledning. För att vara säker räcker det att fästa den på ett massivt metallfragment (till exempel på en hink) och gräva ner det några centimeter i marken.
Oscillerande krets alternativ
I den föregående kretsen för att introducera selektivitet, kan du lägga till en induktor och en kondensator, vilket skapar en oscillerande krets. Nu, om så önskas, kan du fånga signalen från en specifik radiostation och till och med förstärka den.
Ventilregenerativ kortvågsmottagare
Ventilradioer, vars krets är ganska enkel, är gjorda för att ta emot signaler från amatörstationer på korta avstånd - på räckvidden från VHF(ultrakortvåg) till LW (långvåg). I denna krets fungerar batterilampor av fingertyp. De genererar bäst på VHF. Och motståndet hos anodbelastningen avlägsnas med låg frekvens. Alla detaljer visas i diagrammet, endast spolar och en choke kan anses vara hemmagjorda. Om du vill ta emot tv-signaler så består L2-spolen (EBF11) av 7 varv med en diameter på 15 mm och en tråd på 1,5 mm. För en amatörmottagare räcker 5 varv.
Direktförstärkningsradio med två transistorer
Kretsen innehåller en magnetisk antenn och en tvåstegs basförstärkare - detta är en avstämd ingångsoscillerande krets på radiomottagaren. Det första steget är den RF-modulerade signaldetektorn. Induktorn är lindad i 80 varv med PEV-0, 25 tråd (från sjätte varvet finns en tapp från botten enligt diagrammet) på en ferritstav med en diameter på 10 mm och en längd på 40.
En sådan enkel radiokrets är utformad för att känna igen starka signaler från närliggande stationer.
Supergenerativ FM-enhet
FM-mottagare, monterad enligt modellen av E. Solodovnikov, är lätt att montera, men har hög känslighet (upp till 1 μV). Sådana enheter används för högfrekventa signaler (mer än 1 MHz) med amplitudmodulering. På grund av den starka positiva återkopplingen ökar stegets förstärkning till oändlighet, och kretsen går in i genereringsläget. Av denna anledning uppstår självexcitering. För att undvika det och använda mottagaren som en högfrekvensförstärkare, ställ in nivånkoefficient och, när den når detta värde, kraftigt reducera till ett minimum. För konstant förstärkningsövervakning kan du använda en sågtandspulsgenerator, eller så kan du göra det enklare.
I praktiken fungerar förstärkaren själv ofta som en generator. Med hjälp av filter (R6C7), som framhäver lågfrekventa signaler, begränsas passagen av ultraljudsvibrationer till ingången av den efterföljande ULF-kaskaden. För FM-signaler 100-108 MHz omvandlas L1-spolen till ett halvvarv med ett tvärsnitt på 30 mm och en linjär del på 20 mm med en tråddiameter på 1 mm. Och L2-spolen innehåller 2-3 varv med en diameter på 15 mm och en tråd med ett tvärsnitt på 0,7 mm inuti halvvarvet. Mottagarförstärkning tillgänglig för signaler från 87,5 MHz.
Enhet på ett chip
HF-radion, som designades på 70-talet, anses nu vara prototypen på Internet. Kortvågssignaler (3-30 MHz) färdas över stora avstånd. Det är enkelt att ställa in mottagaren för att lyssna på en sändning i ett annat land. För detta fick prototypen namnet världsradio.
Enkel HF-mottagare
En enklare radiomottagarkrets saknar en mikrokrets. Täcker området från 4 till 13 MHz i frekvens och upp till 75 meter i längd. Mat - 9 V från Krona-batteriet. En tråd kan fungera som en antenn. Mottagaren fungerar på hörlurar från spelaren. Den högfrekventa avhandlingen är byggd på transistorerna VT1 och VT2. På grund av kondensatorn C3 uppstår en positiv omvänd laddning, reglerad av motståndet R5.
Modernradios
Moderne enheter är mycket lika radiomottagare i Sovjetunionen: de använder samma antenn, på vilken svaga elektromagnetiska svängningar uppstår. Högfrekventa vibrationer från olika radiostationer visas i antennen. De används inte direkt för signalöverföring, men utför arbetet med den efterföljande kretsen. Nu uppnås denna effekt med hjälp av halvledarenheter.
Mottagare utvecklades mycket i mitten av 1900-talet och har kontinuerligt förbättrats sedan dess, trots att de ersatts av mobiltelefoner, surfplattor och TV-apparater.
Det allmänna arrangemanget för radiomottagare har ändrats något sedan Popovs tid. Vi kan säga att kretsarna har blivit mycket mer komplicerade, mikrokretsar och transistorer har lagts till, det har blivit möjligt att ta emot inte bara en ljudsignal, utan också att bädda in en projektor. Så mottagare utvecklades till tv-apparater. Nu, om du vill, kan du bygga in vad ditt hjärta vill i enheten.
