Radiot olivat pitkään ihmiskunnan merkittävimpien keksintöjen listan kärjessä. Ensimmäiset tällaiset laitteet on nyt rekonstruoitu ja muutettu nykyaikaisella tavalla, mutta niiden kokoonpanosuunnitelmassa ei ole juurikaan tapahtunut muutoksia - sama antenni, sama maadoitus ja värähtelypiiri tarpeettoman signaalin suodattamiseksi. Epäilemättä suunnitelmat ovat monimutkaistuneet radion luojan Popovin ajoista lähtien. Hänen seuraajansa kehittivät transistoreita ja mikropiirejä paremman ja energiaintensiivisemmän signaalin tuottamiseksi.
Miksi on parempi aloittaa yksinkertaisilla kuvioilla?
Jos ymmärrät yksinkertaisen radiopiirin, voit olla varma, että suurin osa tiestä menestykseen kokoonpanon ja käytön alalla on jo hallittu. Tässä artikkelissa analysoimme useita tällaisten laitteiden järjestelmiä, niiden esiintymishistoriaa ja pääominaisuuksia: taajuus, alue jne.
Historiallista taustaa
7. toukokuuta 1895 pidetään radion syntymäpäivänä. Tänä päivänä venäläinen tiedemies A. S. Popov esitteli konettaan Venäjän fysikaalisen ja kemian kokouksessayhteiskunta.
Vuonna 1899 rakennettiin ensimmäinen 45 kilometriä pitkä radioyhteys Hoglandin saaren ja Kotkan kaupungin välille. Ensimmäisen maailmansodan aikana suoravahvistinvastaanotin ja tyhjiöputket yleistyivät. Vihollisuuksien aikana radion läsnäolo osoittautui strategisesti välttämättömäksi.
Vuonna 1918, samanaikaisesti Ranskassa, Saksassa ja Yhdysvalloissa, tutkijat L. Levvy, L. Schottky ja E. Armstrong kehittivät superheterodyne-vastaanottomenetelmän, mutta heikkojen tyhjiöputkien vuoksi tätä periaatetta käytettiin laaj alti vain 1930-luvulla.
Transistorilaitteet ilmestyivät ja kehitettiin 50- ja 60-luvuilla. Ensimmäisen laaj alti käytetyn nelitransistorin radiovastaanottimen, Regency TR-1:n, loi saksalainen fyysikko Herbert Matare teollisuusmies Jacob Michaelin tuella. Se tuli myyntiin Yhdysvalloissa vuonna 1954. Kaikissa vanhoissa radioissa käytettiin transistoreita.
70-luvulla aloitettiin integroitujen piirien tutkimus ja käyttöönotto. Vastaanottimet kehittyvät nyt erinomaisella solmuintegraatiolla ja digitaalisella signaalinkäsittelyllä.
Kojeen tekniset tiedot
Sekä vanhoilla että nykyaikaisilla radioilla on tiettyjä ominaisuuksia:
- Herkkyys – kyky vastaanottaa heikkoja signaaleja.
- Dynaaminen alue - mitattuna hertseinä.
- Melunsieto.
- Selektiivisyys (selektiivisyys) - kyky vaimentaa vieraita signaaleja.
- Sisäinen melutaso.
- Vakaus.
Nämä ominaisuudet eivät olemuuttaa uusien vastaanottimien sukupolvia ja määrittää niiden suorituskyvyn ja helppokäyttöisyyden.
Miten radiot toimivat
Yleisimmässä muodossa Neuvostoliiton radiovastaanottimet toimivat seuraavan kaavan mukaan:
- Sähkömagneettisen kentän vaihteluista johtuen antennissa näkyy vaihtovirta.
- Värähtelyt suodatetaan (selektiivisyys) tietojen erottamiseksi kohinasta, eli sen tärkeä komponentti erotetaan signaalista.
- Vastaanotettu signaali muunnetaan ääneksi (radioiden tapauksessa).
Saman periaatteen mukaan kuva näkyy televisiossa, digitaalinen data välitetään, radio-ohjatut laitteet toimivat (lastenhelikopterit, autot).
Ensimmäinen vastaanotin oli enemmän kuin lasiputki, jossa oli kaksi elektrodia ja sahanpuru sisällä. Työ tehtiin panosten vaikutuksen periaatteen mukaisesti metallijauheeseen. Vastaanottimella oli nykyaikaisten standardien mukaan v altava vastus (jopa 1000 ohmia), koska sahanpurulla oli huono kontakti keskenään ja osa latauksesta liukastui ilmatilaan, jossa se haihtui. Ajan myötä nämä sahanpuru korvattiin värähtelypiirillä ja transistoreilla energian varastoimiseksi ja siirtämiseksi.
Riippuen vastaanottimen yksittäisestä piiristä, siinä olevalle signaalille voidaan suorittaa lisäsuodatus amplitudin ja taajuuden mukaan, vahvistus, digitointi ohjelmiston jatkokäsittelyä varten jne. Yksinkertainen radiovastaanotinpiiri mahdollistaa yhden signaalin käsittelyn.
Terminologia
Oskilloivaa piiriä yksinkertaisimmassa muodossaan kutsutaan kelaksi jakondensaattori suljettu piiriin. Niiden avulla kaikista saapuvista signaaleista on mahdollista valita haluttu piirin värähtelyjen luonnollisen taajuuden vuoksi. Neuvostoliiton radiovastaanottimet sekä nykyaikaiset laitteet perustuvat tähän segmenttiin. Miten se kaikki toimii?
Radiovastaanottimissa käytetään pääsääntöisesti paristoja, joiden lukumäärä vaihtelee 1:stä 9:ään. Transistorilaitteissa käytetään laaj alti 7D-0.1- ja Krona-akkuja, joiden jännite on enintään 9 V. Mitä enemmän paristoja yksinkertainen radiovastaanotinpiiri vaatii, sitä kauemmin se toimii.
Vastaanotettujen signaalien taajuuden mukaan laitteet jaetaan seuraaviin tyyppeihin:
- Pitkäa alto (LW) - 150 - 450 kHz (helposti hajallaan ionosfäärissä). Maan aalloilla on väliä, joiden intensiteetti pienenee etäisyyden myötä.
- Keskia alto (MW) - 500 - 1500 kHz (helposti hajallaan ionosfäärissä päivällä, mutta heijastuu yöllä). Päivänvaloaikoina kantama määräytyy maa-a altojen perusteella, yöllä heijastuneiden a altojen perusteella.
- Lyhyta alto (HF) - 3 - 30 MHz (ne eivät laskeudu, ne heijastuvat yksinomaan ionosfääristä, joten vastaanottimen ympärillä on radiohiljaisuus). Pienellä lähettimen teholla lyhyet aallot voivat kulkea pitkiä matkoja.
- Ultralyhyta alto (VHF) - 30 - 300 MHz (joilla on korkea läpäisykyky, yleensä heijastuu ionosfääristä ja kiertää helposti esteet).
- Korkea taajuus (HF) - 300 MHz - 3 GHz (käytetään matkapuhelinviestinnässä ja Wi-Fi:ssä, toimivat näköetäisyydellä, älä ohita esteitä jalevitä suoraviivaisesti).
- Äärimmäinen korkea taajuus (EHF) - 3–30 GHz (käytetään satelliittiviestintään, heijastuu esteistä ja toimii näköetäisyydellä).
- Hyperkorkea taajuus (HHF) - 30 GHz - 300 GHz (älä ohita esteitä ja heijastuu kuin valo, käytetään hyvin rajoitetusti).
Käytettäessä HF, MW ja LW, lähetys voidaan suorittaa ollessaan kaukana asemasta. VHF-taajuus vastaanottaa signaaleja tarkemmin, mutta jos asema tukee vain sitä, muiden taajuuksien kuuntelu ei toimi. Vastaanotin voidaan varustaa soittimella musiikin kuuntelua varten, projektorilla etäpinnoille näyttämiseen, kellolla ja herätyskellolla. Radiovastaanotinpiirin kuvaus tällaisilla lisäyksillä tulee monimutkaisemmaksi.
Mikrosirun käyttöönotto radiovastaanottimissa mahdollisti merkittävästi signaalien vastaanottosäteen ja -taajuuden lisäämisen. Niiden tärkein etu on suhteellisen alhainen energiankulutus ja pieni koko, joka on kätevä kuljettaa. Mikropiiri sisältää kaikki tarvittavat parametrit signaalin alasnäytteistystä ja lähtötietojen luettavuutta varten. Digitaalinen signaalinkäsittely hallitsee nykyaikaisia laitteita. Neuvostoliiton radiovastaanottimet oli tarkoitettu vain äänisignaalin lähettämiseen, vasta viime vuosikymmeninä vastaanottimien laite on kehittynyt ja monimutkaistunut.
Yksinkertaisimpien vastaanottimien kaaviot
Yksinkertaisimman radiovastaanottimen malli talon kokoamiseen kehitettiin jo Neuvostoliiton aikoina. Silloin, kuten nytkin, laitteet jaettiin ilmaisimiin, suoravahvistukseen, suoramuunnokseen,superheterodyne-tyyppinen, refleksi, regeneratiivinen ja superregeneratiivinen. Havainto- ja kokoonpanoltaan yksinkertaisimmat ovat ilmaisinvastaanottimet, joista voidaan ajatella, että radion kehitys alkoi 1900-luvun alussa. Vaikeimpia rakentaa olivat mikropiireihin ja useisiin transistoreihin perustuvia laitteita. Jos kuitenkin ymmärrät yhden suunnitelman, muut eivät enää ole ongelma.
Yksinkertainen ilmaisinvastaanotin
Yksinkertaisimman radiovastaanottimen piiri sisältää kaksi osaa: germaniumdiodin (D8 ja D9 käyvät) ja suuren resistanssin pääpuhelimen (TON1 tai TON2). Koska piirissä ei ole värähtelevää piiriä, se ei pysty sieppaamaan tietyllä alueella lähetetyn tietyn radioaseman signaaleja, mutta se selviää päätehtävästään.
Työskentelyyn tarvitset hyvän antennin, jonka voit heittää puuhun, ja maadoitusjohdon. Varmuuden vuoksi riittää, että kiinnität sen massiiviseen metallipalaan (esimerkiksi ämpäriin) ja hautaat sen muutaman senttimetrin syvyyteen maahan.
Oskilloiva piirivaihtoehto
Edellisessä piirissä selektiivisyyden lisäämiseksi voit lisätä induktorin ja kondensaattorin luoden värähtelevän piirin. Nyt voit halutessasi siepata tietyn radioaseman signaalin ja jopa vahvistaa sitä.
Venttiilin regeneratiivinen lyhyta altovastaanotin
Venttiiliradiot, joiden piiri on melko yksinkertainen, on tehty vastaanottamaan signaaleja amatööriasemista lyhyiltä etäisyyksiltä - VHF-etäisyydellä(ultralyhyta alto) LW:hen (pitkäa alto). Tässä piirissä toimivat sormityyppiset akkulamput. Ne tuottavat parhaiten VHF:llä. Ja anodikuorman vastus poistetaan matalalla taajuudella. Kaikki yksityiskohdat näkyvät kaaviossa, vain keloja ja kuristin voidaan pitää kotitekoisina. Jos haluat vastaanottaa televisiosignaaleja, L2-kela (EBF11) koostuu 7 kierrosta, joiden halkaisija on 15 mm ja johdosta 1,5 mm. Amatöörivastaanottimelle riittää 5 kierrosta.
Suoravahvistusradio kahdella transistorilla
Piiri sisältää magneettisen antennin ja kaksivaiheisen bassovahvistimen - tämä on radiovastaanottimen viritetty värähtelypiiri. Ensimmäinen vaihe on RF-moduloitu signaalin ilmaisin. Induktori kierretään 80 kierrosta PEV-0, 25 langalla (kuudennesta kierroksesta kaavion mukaan hana alha alta) ferriittitankoon, jonka halkaisija on 10 mm ja pituus 40.
Tällainen yksinkertainen radiopiiri on suunniteltu tunnistamaan läheisten asemien voimakkaat signaalit.
Supergeneratiivinen FM-laite
FM-vastaanotin, joka on koottu E. Solodovnikovin mallin mukaan, on helppo koota, mutta sen herkkyys on korkea (jopa 1 μV). Tällaisia laitteita käytetään suurtaajuisille signaaleille (yli 1 MHz) amplitudimodulaatiolla. Vahvan positiivisen palautteen ansiosta vaiheen vahvistus kasvaa äärettömään ja piiri siirtyy generointitilaan. Tästä syystä tapahtuu itsekiihottumista. Säädä taso, jotta voit välttää sen ja käyttää vastaanotinta suurtaajuusvahvistimenakerroin ja kun se saavuttaa tämän arvon, pienennä jyrkästi minimiin. Jatkuvaa vahvistuksen valvontaa varten voit käyttää sahahammaspulssigeneraattoria tai tehdä sen helpommin.
Käytännössä vahvistin itse toimii usein generaattorina. Matalataajuisia signaaleja korostavien suodattimien (R6C7) avulla ultraäänivärähtelyjen kulkua seuraavan ULF-kaskadin tuloon rajoitetaan. FM-signaaleille 100-108 MHz L1-kela muunnetaan puolikierrokseksi, jonka poikkileikkaus on 30 mm, ja lineaariseksi osaksi 20 mm, jonka johdon halkaisija on 1 mm. Ja L2-käämi sisältää 2-3 kierrosta, joiden halkaisija on 15 mm, ja langan, jonka poikkileikkaus on 0,7 mm puolikierroksen sisällä. Vastaanottimen vahvistus käytettävissä signaaleille taajuudella 87,5 MHz.
Laite sirulla
HF-radiota, joka suunniteltiin 70-luvulla, pidetään nykyään Internetin prototyyppinä. Lyhyta altosignaalit (3-30 MHz) kulkevat pitkiä matkoja. Vastaanotin on helppo asettaa kuuntelemaan lähetystä toisessa maassa. Tästä prototyyppi sai maailmanradion nimen.
Yksinkertainen HF-vastaanotin
Yksinkertaisemmassa radiovastaanotinpiirissä ei ole mikropiiriä. Kattaa alueen 4-13 MHz taajuudella ja jopa 75 metrin pituudella. Ruoka - 9 V Kronan akusta. Johto voi toimia antennina. Vastaanotin toimii soittimen kuulokkeilla. Korkeataajuinen tutkielma on rakennettu transistoreille VT1 ja VT2. Kondensaattorista C3 johtuen syntyy positiivinen käänteisvaraus, jota säätelee vastus R5.
Moderniradiot
Nykyaikaiset laitteet ovat hyvin samanlaisia kuin Neuvostoliiton radiovastaanottimet: ne käyttävät samaa antennia, jossa esiintyy heikkoja sähkömagneettisia värähtelyjä. Antenniin ilmestyy korkeataajuisia värähtelyjä eri radioasemista. Niitä ei käytetä suoraan signaalin siirtoon, vaan ne suorittavat seuraavan piirin työn. Nyt tämä vaikutus saavutetaan puolijohdelaitteiden avulla.
Vastaanottimet kehitettiin laaj alti 1900-luvun puolivälissä, ja niitä on paranneltu jatkuvasti siitä lähtien, vaikka ne on korvattu matkapuhelimilla, tableteilla ja televisioilla.
Radiovastaanottimien yleinen järjestely on hieman muuttunut Popovin ajoista. Voimme sanoa, että piireistä on tullut paljon monimutkaisempia, mikropiirejä ja transistoreita on lisätty, on tullut mahdolliseksi vastaanottaa paitsi äänisignaalia, myös upottaa projektori. Joten vastaanottimet kehittyivät televisioiksi. Nyt voit halutessasi rakentaa laitteeseen mitä sydämesi haluaa.
