Дълго време радиостанциите оглавяваха списъка на най-значимите изобретения на човечеството. Първите такива устройства вече са реконструирани и променени по модерен начин, но малко се е променило в схемата им за сглобяване - същата антена, същото заземяване и осцилаторна верига за филтриране на ненужен сигнал. Несъмнено схемите са се усложнили доста от времето на създателя на радиото Попов. Неговите последователи разработиха транзистори и микросхеми, за да възпроизвеждат по-добър и по-енергийно интензивен сигнал.
Защо е по-добре да започнете с прости шаблони?
Ако разбирате проста радиосхема, можете да сте сигурни, че по-голямата част от пътя към успеха в областта на монтажа и експлоатацията вече е овладян. В тази статия ще анализираме няколко схеми на такива устройства, историята на тяхното възникване и основните характеристики: честота, обхват и др.
Историческа справка
7 май 1895 г. се счита за рожден ден на радиото. На този ден руският учен А. С. Попов демонстрира своя апарат на среща на Руската физико-химическаобщество.
През 1899 г. е построена първата 45 км дълга радиокомуникационна линия между остров Хогланд и град Котка. По време на Първата световна война приемникът с директно усилване и вакуумните лампи са широко разпространени. По време на военните действия присъствието на радио се оказа стратегически необходимо.
През 1918 г., едновременно във Франция, Германия и САЩ, учените Л. Левви, Л. Шотки и Е. Армстронг разработват метода за суперхетеродинно приемане, но поради слабите вакуумни тръби този принцип се използва широко само в 1930-те години.
Транзисторните устройства се появяват и развиват през 50-те и 60-те години. Първият широко използван радиоприемник с четири транзистора, Regency TR-1, е създаден от немския физик Херберт Матаре с подкрепата на индустриалеца Якоб Михаел. Влиза в продажба в САЩ през 1954 г. Всички стари радиостанции са използвали транзистори.
През 70-те години започва изучаването и внедряването на интегрални схеми. Приемниците сега се развиват с чудесна интеграция на възли и цифрова обработка на сигнал.
Спецификации на инструмента
И старите, и модерните радиостанции имат определени характеристики:
- Чувствителност - способност за получаване на слаби сигнали.
- Динамичен диапазон - измерен в херци.
- Устойчивост на шум.
- Селективност (селективност) - способността за потискане на външни сигнали.
- Вътрешно ниво на шум.
- Стабилност.
Тези характеристики не сапромяна в новите поколения приемници и определяне на тяхната производителност и лекота на използване.
Как работят радиостанциите
В най-обща форма радиоприемниците на СССР работеха по следната схема:
- Поради колебания в електромагнитното поле, в антената се появява променлив ток.
- Осцилациите се филтрират (селективност), за да отделят информацията от шума, т.е. важният му компонент се извлича от сигнала.
- Приетият сигнал се преобразува в звук (в случай на радиостанции).
Съгласно подобен принцип, изображение се появява на телевизор, предават се цифрови данни, работи радиоуправляемото оборудване (детски хеликоптери, коли).
Първият приемник беше по-скоро като стъклена тръба с два електрода и дървени стърготини вътре. Работата е извършена според принципа на действие на зарядите върху метален прах. Приемникът имаше огромно съпротивление по съвременните стандарти (до 1000 ома) поради факта, че дървените стърготини имаха лош контакт един с друг и част от заряда се изплъзва във въздушното пространство, където се разсейва. С течение на времето тези дървени стърготини бяха заменени от осцилаторна верига и транзистори за съхранение и пренос на енергия.
В зависимост от индивидуалната схема на приемника, сигналът в него може да претърпи допълнително филтриране по амплитуда и честота, усилване, дигитализация за по-нататъшна софтуерна обработка и т.н. Една проста схема на радиоприемника осигурява обработка на единичен сигнал.
Терминология
Оцилаторна верига в най-простата си форма се нарича намотка икондензатор затворен във верига. С тяхна помощ от всички входящи сигнали е възможно да се избере желания поради естествената честота на трептения на веригата. Радиоприемниците на СССР, както и съвременните устройства, са базирани на този сегмент. Как работи всичко?
По правило радиоприемниците се захранват от батерии, чийто брой варира от 1 до 9. За транзисторни устройства широко се използват батерии 7D-0.1 и Krona с напрежение до 9 V. Колкото повече батерии a изисква проста схема на радиоприемника, толкова по-дълго ще работи.
Според честотата на приеманите сигнали устройствата са разделени на следните типове:
- Дълга вълна (LW) - от 150 до 450 kHz (лесно се разсейва в йоносферата). Земните вълни имат значение, чийто интензитет намалява с разстоянието.
- Средна вълна (MW) - от 500 до 1500 kHz (лесно се разсейва в йоносферата през деня, но се отразява през нощта). През деня обхватът се определя от земните вълни, през нощта - от отразените вълни.
- Късълнови (HF) - от 3 до 30 MHz (те не кацат, те се отразяват изключително от йоносферата, така че има зона за радио мълчание около приемника). С ниска мощност на предавателя късите вълни могат да пътуват на дълги разстояния.
- Ултра къси вълни (VHF) - от 30 до 300 MHz (имат висока проникваща способност, като правило, се отразяват от йоносферата и лесно заобикалят препятствия).
- Високочестотен (HF) - от 300 MHz до 3 GHz (използва се в клетъчните комуникации и Wi-Fi, работи в полезрението, не заобикаляйте препятствия иразпространява се праволинейно).
- Екстремно висока честота (EHF) - от 3 до 30 GHz (използва се за сателитни комуникации, отразява се от препятствия и работи в рамките на видимост).
- Хипер висока честота (HHF) - от 30 GHz до 300 GHz (не заобикаляйте препятствия и се отразяват като светлина, използват се много ограничено).
При използване на HF, MW и LW, излъчването може да се извършва, докато сте далеч от станцията. VHF лентата приема сигнали по-конкретно, но ако станцията поддържа само нея, тогава слушането на други честоти няма да работи. Приемникът може да бъде оборудван с плейър за слушане на музика, проектор за показване на отдалечени повърхности, часовник и будилник. Описанието на схемата на радиоприемника с такива допълнения ще стане по-сложно.
Въвеждането на микрочип в радиоприемниците направи възможно значително увеличаване на радиуса на приемане и честотата на сигналите. Основното им предимство е относително ниската консумация на енергия и малките размери, които са удобни за пренасяне. Микросхемата съдържа всички необходими параметри за понижаване на сигнала и четимост на изходните данни. Цифровата обработка на сигнали доминира в съвременните устройства. Радиоприемниците на СССР бяха предназначени само за предаване на аудиосигнал, само през последните десетилетия устройството на приемниците се разви и стана по-сложно.
Схеми на най-простите приемници
Схемата на най-простия радиоприемник за сглобяване на къща е разработена още в дните на СССР. Тогава, както и сега, устройствата бяха разделени на детектор, директно усилване, директно преобразуване,суперхетеродинов тип, рефлексен, регенеративен и суперрегенеративен. Най-простите по отношение на възприемане и сглобяване са детекторните приемници, от които, може да се счита, е започнало развитието на радиото в началото на 20-ти век. Най-трудни за изграждане бяха устройства, базирани на микросхеми и няколко транзистора. Въпреки това, ако разбирате една схема, други вече няма да са проблем.
Прост детекторен приемник
Веригата на най-простия радиоприемник съдържа две части: германиев диод (D8 и D9 са подходящи) и главен телефон с високо съпротивление (TON1 или TON2). Тъй като във веригата няма осцилаторна верига, тя няма да може да улови сигналите на определена радиостанция, излъчвана в даден район, но ще се справи с основната си задача.
За да работите, имате нужда от добра антена, която можете да хвърлите на дърво, и заземяващ проводник. За да сте сигурни, достатъчно е да го прикрепите към масивен метален фрагмент (например към кофа) и да го заровите на няколко сантиметра в земята.
Опция за осцилаторна верига
В предишната верига, за да въведете селективност, можете да добавите индуктор и кондензатор, създавайки осцилаторна верига. Сега, ако желаете, можете да хванете сигнала на конкретна радиостанция и дори да го усилите.
Влапан регенеративен късовълнов приемник
Радио с клапани, чиято схема е доста проста, са направени за приемане на сигнали от любителски станции на къси разстояния - на обхвати от VHF(ултракъсовълнови) до LW (дълги вълни). В тази схема работят акумулаторни лампи тип пръст. Те генерират най-добре на VHF. И съпротивлението на анодния товар се отстранява чрез ниска честота. Всички детайли са показани на диаграмата, само намотки и дросел могат да се считат за домашни. Ако искате да получавате телевизионни сигнали, тогава намотката L2 (EBF11) се състои от 7 оборота с диаметър 15 mm и проводник от 1,5 mm. За любителски приемник 5 оборота са подходящи.
Радио с директно усилване с два транзистора
Веригата съдържа магнитна антена и двустепенен басов усилвател - това е настроена входна осцилаторна верига на радиоприемника. Първият етап е детекторът за RF модулиран сигнал. Индукторът е навит на 80 оборота с проводник PEV-0, 25 (от шестия завой има кран от дъното според диаграмата) върху феритна пръчка с диаметър 10 mm и дължина 40.
Такава проста радио верига е проектирана да разпознава силни сигнали от близки станции.
Супергенеративно FM устройство
FM-приемник, сглобен по модела на Е. Солодовников, е лесен за сглобяване, но има висока чувствителност (до 1 μV). Такива устройства се използват за високочестотни сигнали (повече от 1 MHz) с амплитудна модулация. Поради силната положителна обратна връзка, усилването на етапа се увеличава до безкрайност и веригата влиза в режим на генериране. Поради тази причина възниква самовъзбуждане. За да го избегнете и да използвате приемника като високочестотен усилвател, задайте нивотокоефициент и, когато достигне тази стойност, рязко намалете до минимум. За постоянно наблюдение на усилването можете да използвате генератор на импулси с трион или да го направите по-лесно.
На практика самият усилвател често действа като генератор. С помощта на филтри (R6C7), които подчертават нискочестотните сигнали, преминаването на ултразвукови вибрации към входа на последващата ULF каскада е ограничено. За FM сигнали 100-108 MHz бобината L1 се преобразува в половин оборот с напречно сечение 30 mm и линейна част от 20 mm с диаметър на проводника 1 mm. А намотката L2 съдържа 2-3 оборота с диаметър 15 mm и проводник с напречно сечение 0,7 mm вътре в половин оборот. Налично усилване на приемника за сигнали от 87,5 MHz.
Устройство на чип
HF радиото, което е проектирано през 70-те години, сега се счита за прототип на Интернет. Късовълновите сигнали (3-30 MHz) пътуват на големи разстояния. Лесно е да настроите приемника да слуша предаване в друга държава. За това прототипът получи името на световното радио.
Прост ВЧ приемник
По-простата схема на радиоприемника е лишена от микросхема. Покрива диапазона от 4 до 13 MHz по честота и до 75 метра дължина. Храна - 9 V от батерията Krona. Тел може да служи като антена. Приемникът работи на слушалки от плейъра. Високочестотният трактат е изграден върху транзистори VT1 и VT2. Благодарение на кондензатора C3 възниква положителен обратен заряд, регулиран от резистора R5.
Модеренрадиостанции
Съвременните устройства са много подобни на радиоприемниците на СССР: те използват същата антена, на която възникват слаби електромагнитни трептения. В антената се появяват високочестотни вибрации от различни радиостанции. Те не се използват директно за предаване на сигнал, а изпълняват работата на следващата верига. Сега този ефект се постига с помощта на полупроводникови устройства.
Приемниците са широко разработени в средата на 20-ти век и оттогава непрекъснато се подобряват, въпреки замяната им с мобилни телефони, таблети и телевизори.
Общото разположение на радиоприемниците се е променило леко от времето на Попов. Можем да кажем, че веригите са станали много по-сложни, добавени са микросхеми и транзистори, стана възможно да се получава не само аудио сигнал, но и да се вгради проектор. Така приемниците се превърнаха в телевизори. Сега, ако желаете, можете да вградите каквото сърцето ви пожелае в устройството.
