Radije so dolgo časa bili na vrhu seznama najpomembnejših izumov človeštva. Prve takšne naprave so zdaj rekonstruirane in spremenjene na sodoben način, vendar se je v njihovi shemi montaže malo spremenilo - ista antena, enaka ozemljitev in nihajno vezje za filtriranje nepotrebnega signala. Nedvomno so se sheme od časa ustvarjalca radia Popova precej zapletle. Njegovi privrženci so razvili tranzistorje in mikrovezja za reprodukcijo boljšega in energetsko bolj intenzivnega signala.
Zakaj je bolje začeti s preprostimi vzorci?
Če razumete preprosto radijsko vezje, ste lahko prepričani, da je večina poti do uspeha na področju montaže in delovanja že obvladana. V tem članku bomo analizirali več shem takšnih naprav, zgodovino njihovega pojavljanja in glavne značilnosti: frekvenco, obseg itd.
Zgodovinsko ozadje
7. maj 1895 velja za rojstni dan radia. Na ta dan je ruski znanstvenik A. S. Popov na srečanju Ruske fizikalne in kemijske univerze demonstriral svoj aparat.družba.
Leta 1899 je bila zgrajena prva 45 km dolga radijska komunikacijska linija med otokom Hogland in mestom Kotka. Med prvo svetovno vojno so se sprejemnik z neposrednim ojačenjem in vakuumske cevi razširili. Med sovražnostmi se je prisotnost radia izkazala za strateško potrebno.
Leta 1918 so znanstveniki L. Levvy, L. Schottky in E. Armstrong hkrati v Franciji, Nemčiji in ZDA razvili metodo superheterodinskega sprejema, vendar se je zaradi šibkih vakuumskih cevi ta princip široko uporabljal le v leta 1930.
Tranzistorske naprave so se pojavile in razvile v 50. in 60. letih. Prvi široko uporabljeni radijski sprejemnik s štirimi tranzistorji, Regency TR-1, je ustvaril nemški fizik Herbert Matare s podporo industrialca Jacoba Michaela. V ZDA je bil naprodaj leta 1954. Vsi stari radijski sprejemniki so uporabljali tranzistorje.
V 70. letih se je začelo preučevanje in implementacija integriranih vezij. Sprejemniki se zdaj razvijajo z odlično integracijo vozlišč in digitalno obdelavo signalov.
specifikacije instrumenta
Tako stari kot sodobni radii imajo določene značilnosti:
- Občutljivost - sposobnost sprejemanja šibkih signalov.
- Dinamično območje - merjeno v hercih.
- Odpornost proti hrupu.
- Selektivnost (selektivnost) - sposobnost zatiranja tujih signalov.
- Notranja raven hrupa.
- Stabilnost.
Te značilnosti nisospremenite nove generacije sprejemnikov in določite njihovo zmogljivost in enostavnost uporabe.
Kako radii delujejo
V najbolj splošni obliki so radijski sprejemniki ZSSR delovali po naslednji shemi:
- Zaradi nihanj v elektromagnetnem polju se v anteni pojavi izmenični tok.
- Nihanja se filtrirajo (selektivnost) za ločevanje informacij od hrupa, to pomeni, da se njegova pomembna komponenta izloči iz signala.
- Prejeti signal se pretvori v zvok (v primeru radia).
Po podobnem principu se slika pojavi na TV-ju, digitalni podatki se prenašajo, radijsko vodena oprema deluje (otroški helikopterji, avtomobili).
Prvi sprejemnik je bil bolj podoben stekleni cevi z dvema elektrodama in žagovino v notranjosti. Delo je potekalo po principu delovanja nabojev na kovinski prah. Sprejemnik je imel po sodobnih standardih ogromen upor (do 1000 ohmov) zaradi dejstva, da so bile žagovine med seboj slabšega stika, del naboja pa je zdrsnil v zračni prostor, kjer se je razpršil. Sčasoma so te žagovine nadomestili nihajno vezje in tranzistorji za shranjevanje in prenos energije.
Odvisno od posameznega vezja sprejemnika se signal v njem lahko dodatno filtrira po amplitudi in frekvenci, ojača, digitalizira za nadaljnjo programsko obdelavo itd. Preprosto radijsko sprejemno vezje omogoča obdelavo enega signala.
Terminologija
Nihalno vezje v svoji najpreprostejši obliki se imenuje tuljava inkondenzator zaprt v vezju. Z njihovo pomočjo je iz vseh dohodnih signalov mogoče izbrati želenega zaradi naravne frekvence nihanja vezja. Na tem segmentu temeljijo radijski sprejemniki ZSSR, pa tudi sodobne naprave. Kako vse deluje?
Praviloma se radijski sprejemniki napajajo z baterijami, katerih število se giblje od 1 do 9. Za tranzistorske naprave se pogosto uporabljajo baterije 7D-0,1 in Krona z napetostjo do 9 V. Več baterij je zahteva preprosto vezje radijskega sprejemnika, dlje bo deloval.
Glede na frekvenco prejetih signalov so naprave razdeljene na naslednje vrste:
- Dolgovalovno (LW) - od 150 do 450 kHz (lahko razpršeno v ionosferi). Talni valovi so pomembni, katerih intenzivnost se z razdaljo zmanjšuje.
- Srednje valovanje (MW) - od 500 do 1500 kHz (podnevi se zlahka razprši v ionosferi, ponoči pa se odbije). Podnevi je domet določen s talnimi valovi, ponoči z odbitimi valovi.
- Kratkovalovni (HF) - od 3 do 30 MHz (ne pristajajo, odbijajo jih izključno ionosfera, zato je okoli sprejemnika območje radijske tišine). Z nizko močjo oddajnika lahko kratki valovi potujejo na dolge razdalje.
- Ultra kratki valovi (VHF) - od 30 do 300 MHz (imajo visoko prodorno sposobnost, praviloma se odražajo v ionosferi in zlahka zaobidejo ovire).
- Visokofrekvenčni (HF) - od 300 MHz do 3 GHz (uporablja se v mobilnih komunikacijah in Wi-Fi, deluje v vidnem polju, ne obide ovir inširijo premočrtno).
- Izjemno visoka frekvenca (EHF) - od 3 do 30 GHz (uporablja se za satelitsko komunikacijo, odbija se od ovir in deluje znotraj vidnega polja).
- Hipervisoke frekvence (HHF) - od 30 GHz do 300 GHz (ne obidejo ovir in se odbijajo kot svetloba, uporabljajo se zelo omejeno).
Pri uporabi HF, MW in LW lahko oddajanje izvajate, ko ste daleč od postaje. VHF pas sprejema signale natančneje, če pa postaja podpira samo to, poslušanje drugih frekvenc ne bo delovalo. Sprejemnik je lahko opremljen s predvajalnikom za poslušanje glasbe, projektorjem za prikazovanje na oddaljenih površinah, uro in budilko. Opis vezja radijskega sprejemnika s takšnimi dodatki bo postal bolj zapleten.
Uvedba mikročipa v radijske sprejemnike je omogočila znatno povečanje sprejemnega radija in frekvence signalov. Njihova glavna prednost je relativno nizka poraba energije in majhna velikost, ki je priročna za prenašanje. Mikrovezje vsebuje vse potrebne parametre za znižanje vzorčenja signala in berljivost izhodnih podatkov. V sodobnih napravah prevladuje digitalna obdelava signalov. Radijski sprejemniki ZSSR so bili namenjeni samo prenosu zvočnega signala, šele v zadnjih desetletjih se je naprava sprejemnikov razvila in postala bolj zapletena.
Sheme najpreprostejših sprejemnikov
Shema najpreprostejšega radijskega sprejemnika za sestavljanje hiše je bila razvita že v času ZSSR. Takrat, tako kot zdaj, so bile naprave razdeljene na detektorje, neposredno ojačanje, neposredno pretvorbo,superheterodinski tip, refleksni, regenerativni in superregenerativni. Najpreprostejši pri zaznavanju in sestavljanju so detektorski sprejemniki, iz katerih se je, kot je mogoče, v začetku 20. stoletja začel razvoj radia. Najtežje za gradnjo so bile naprave, ki temeljijo na mikrovezjih in več tranzistorjih. Če pa razumete eno shemo, druge ne bodo več problem.
Preprost detektorski sprejemnik
Vezje najpreprostejšega radijskega sprejemnika je sestavljeno iz dveh delov: germanijeve diode (D8 in D9) in glavnega telefona z visokim uporom (TON1 ali TON2). Ker v vezju ni nihajnega kroga, ne bo mogel ujeti signalov določene radijske postaje, ki se oddaja na določenem območju, bo pa kos svoji glavni nalogi.
Za delo potrebujete dobro anteno, ki jo lahko vržete na drevo, in ozemljitveno žico. Zagotovo je dovolj, da ga pritrdite na masiven kovinski delček (na primer na vedro) in ga zakopljete nekaj centimetrov v zemljo.
Možnost nihajnega kroga
V prejšnjem vezju za uvedbo selektivnosti lahko dodate induktor in kondenzator, s čimer ustvarite oscilatorno vezje. Zdaj lahko po želji ujamete signal določene radijske postaje in ga celo okrepite.
Regenerativni kratkovalovni sprejemnik z ventilom
Radi z ventili, katerih vezje je precej preprosto, so narejeni za sprejemanje signalov iz amaterskih postaj na kratkih razdaljah - na razdaljah od VHF(ultrakratkovalovno) do LW (dolgovalovno). V tem vezju delujejo prstne baterijske svetilke. Najboljše ustvarjajo na VHF. In upor anodne obremenitve se odstrani z nizko frekvenco. Vse podrobnosti so prikazane na diagramu, samo tuljave in dušilka se lahko štejejo za domače. Če želite sprejemati televizijske signale, je tuljava L2 (EBF11) sestavljena iz 7 zavojev s premerom 15 mm in žice 1,5 mm. Za amaterski sprejemnik bo dovolj 5 zavojev.
Radio z neposrednim ojačanjem z dvema tranzistorjema
Vezje vsebuje magnetno anteno in dvostopenjski bas ojačevalnik - to je uglašen vhodni oscilatorni krog radijskega sprejemnika. Prva stopnja je detektor RF moduliranega signala. Induktor je navit v 80 zavojih z žico PEV-0, 25 (od šestega zavoja je pipa od spodaj po diagramu) na feritno palico s premerom 10 mm in dolžino 40.
Tako preprosto radijsko vezje je zasnovano za prepoznavanje močnih signalov iz bližnjih postaj.
Supergenerativna FM naprava
FM-sprejemnik, sestavljen po modelu E. Solodovnikova, je enostaven za montažo, vendar ima visoko občutljivost (do 1 μV). Takšne naprave se uporabljajo za visokofrekvenčne signale (več kot 1 MHz) z amplitudno modulacijo. Zaradi močne pozitivne povratne informacije se ojačanje stopnje poveča do neskončnosti in vezje preide v način generiranja. Zaradi tega pride do samovzbujanja. Da bi se temu izognili in uporabljali sprejemnik kot visokofrekvenčni ojačevalnik, nastavite nivokoeficienta in, ko doseže to vrednost, močno zmanjšati na minimum. Za stalno spremljanje ojačenja lahko uporabite generator žagastih impulzov ali pa to storite lažje.
V praksi pogosto sam ojačevalnik deluje kot generator. S pomočjo filtrov (R6C7), ki osvetljujejo nizkofrekvenčne signale, je prehod ultrazvočnih vibracij na vhod kasnejše ULF kaskade omejen. Za FM signale 100-108 MHz se tuljava L1 pretvori v pol obrata s prečnim prerezom 30 mm in linearnim delom 20 mm s premerom žice 1 mm. In tuljava L2 vsebuje 2-3 zavoje s premerom 15 mm in žico s prečnim prerezom 0,7 mm znotraj pol obrata. Ojačanje sprejemnika je na voljo za signale od 87,5 MHz.
Naprava na čipu
HF radio, ki je bil zasnovan v 70. letih, zdaj velja za prototip interneta. Kratkovalovni signali (3-30 MHz) potujejo na velike razdalje. Sprejemnik je enostavno nastaviti za poslušanje oddaje v drugi državi. Za to je prototip dobil ime svetovnega radia.
Preprost HF sprejemnik
Preprostejše vezje radijskega sprejemnika je brez mikrovezja. Pokriva razpon frekvence od 4 do 13 MHz in dolžine do 75 metrov. Hrana - 9 V iz akumulatorja Krona. Žica lahko služi kot antena. Sprejemnik deluje na slušalkah iz predvajalnika. Visokofrekvenčni traktat je zgrajen na tranzistorjih VT1 in VT2. Zaradi kondenzatorja C3 nastane pozitiven povratni naboj, ki ga regulira upor R5.
Modernoradii
Sodobne naprave so zelo podobne radijskim sprejemnikom ZSSR: uporabljajo isto anteno, na kateri se pojavljajo šibka elektromagnetna nihanja. V anteni se pojavijo visokofrekvenčne vibracije različnih radijskih postaj. Ne uporabljajo se neposredno za prenos signala, ampak opravljajo delo naslednjega vezja. Zdaj je ta učinek dosežen s pomočjo polprevodniških naprav.
Sprejemniki so bili široko razviti sredi 20. stoletja in so se od takrat nenehno izboljševali, kljub temu, da so jih zamenjali mobilni telefoni, tablice in televizorji.
Splošna razporeditev radijskih sprejemnikov se je od Popovega časa nekoliko spremenila. Lahko rečemo, da so vezja postala veliko bolj zapletena, dodana so bila mikrovezja in tranzistorji, postalo je mogoče sprejemati ne le zvočni signal, ampak tudi vgraditi projektor. Tako so se sprejemniki razvili v televizorje. Zdaj, če želite, lahko v napravo vgradite karkoli vam srce poželi.
