Pikka aega olid raadiod inimkonna kõige olulisemate leiutiste edetabeli tipus. Esimesed sellised seadmed on nüüdseks rekonstrueeritud ja nüüdisaegselt muudetud, kuid nende montaažiskeemis on vähe muutunud - sama antenn, sama maandus ja võnkeahel tarbetu signaali välja filtreerimiseks. Kahtlemata on skeemid läinud raadio looja Popovi ajast palju keerulisemaks. Tema järgijad töötasid välja transistorid ja mikroskeemid, et reprodutseerida paremat ja energiamahukamat signaali.
Miks on parem alustada lihtsate mustritega?
Kui mõistate lihtsat raadioskeemi, võite olla kindel, et suurem osa teest eduni koostamise ja kasutamise vallas on juba läbitud. Käesolevas artiklis analüüsime mitmeid selliste seadmete skeeme, nende esinemise ajalugu ja põhiomadusi: sagedus, ulatus jne.
Ajalooline taust
7. maid 1895 peetakse raadio sünnipäevaks. Sel päeval demonstreeris Vene teadlane A. S. Popov oma aparaati Venemaa füüsika- ja keemiaosakonna koosolekul.ühiskond.
1899. aastal ehitati esimene 45 km pikkune raadiosideliin Hoglandi saare ja Kotka linna vahele. Esimese maailmasõja ajal levisid otsevõimendusvastuvõtja ja vaakumtorud. Vaenutegevuse ajal osutus raadio olemasolu strateegiliselt vajalikuks.
Prantsusmaal, Saksamaal ja USA-s töötasid teadlased L. Levvy, L. Schottky ja E. Armstrong 1918. aastal üheaegselt välja superheterodüüni vastuvõtu meetodi, kuid nõrkade vaakumtorude tõttu kasutati seda põhimõtet laialdaselt ainult aastal. 1930. aastad.
Transistorseadmed ilmusid ja arendati välja 50. ja 60. aastatel. Esimese laialdaselt kasutatava nelja transistoriga raadiovastuvõtja Regency TR-1 lõi Saksa füüsik Herbert Matare tööstur Jacob Michaeli toetusel. See tuli USA-s müüki 1954. aastal. Kõik vanad raadiod kasutasid transistore.
70ndatel alustati integraallülituste uurimist ja rakendamist. Vastuvõtjad arenevad nüüd koos suurepärase sõlmede integreerimise ja digitaalse signaalitöötlusega.
Instrumendi tehnilised andmed
Nii vanadel kui ka kaasaegsetel raadiotel on teatud omadused:
- Tundlikkus – võime vastu võtta nõrku signaale.
- Dünaamiline ulatus – mõõdetuna hertsides.
- Mürakindlus.
- Selektiivsus (selektiivsus) – võimalus kõrvalisi signaale maha suruda.
- Sisemine müratase.
- Stabiilsus.
Need omadused ei olevastuvõtjate uute põlvkondade muutumine ning nende jõudluse ja kasutusmugavuse määramine.
Kuidas raadiod töötavad
Kõige üldisemal kujul töötasid NSV Liidu raadiovastuvõtjad järgmise skeemi järgi:
- Elektromagnetvälja kõikumiste tõttu ilmub antenni vahelduvvool.
- Võnkumised filtreeritakse (selektiivsus), et eraldada teave mürast, st selle oluline komponent eraldatakse signaalist.
- Vastuvõetud signaal muudetakse heliks (raadio puhul).
Sarnasel põhimõttel ilmub pilt telerisse, edastatakse digitaalsed andmed, töötavad raadio teel juhitavad seadmed (lastehelikopterid, autod).
Esimene vastuvõtja oli rohkem nagu klaastoru, mille sees oli kaks elektroodi ja saepuru. Töö viidi läbi vastav alt metallipulbrile laengute mõju põhimõttele. Vastuvõtjal oli tänapäevaste standardite järgi tohutu takistus (kuni 1000 oomi), kuna saepuru kontaktid omavahel halvasti olid ja osa laengust libises õhuruumi, kus see hajus. Aja jooksul asendati need saepuru energia salvestamiseks ja ülekandmiseks võnkeahela ja transistoridega.
Sõltuv alt vastuvõtja individuaalsest vooluringist võib selles sisalduvat signaali amplituudi ja sageduse järgi täiendav alt filtreerida, võimendada, digiteerida tarkvara edasiseks töötlemiseks jne. Lihtne raadiovastuvõtja ahel võimaldab ühe signaali töötlemise.
Terminoloogia
Võnkuahelat selle kõige lihtsamal kujul nimetatakse mähiseks javooluringis suletud kondensaator. Nende abil on kõigi sissetulevate signaalide hulgast võimalik ahela võnkumiste loomuliku sageduse tõttu valida soovitud. Sellel segmendil põhinevad NSV Liidu raadiovastuvõtjad, aga ka kaasaegsed seadmed. Kuidas see kõik töötab?
Raadiovastuvõtjate toiteallikaks on reeglina patareid, mille arv varieerub 1 kuni 9. Transistorseadmete puhul kasutatakse laialdaselt 7D-0,1 ja Krona patareisid pingega kuni 9 V. Mida rohkem akusid a nõuab lihtsat raadiovastuvõtja vooluringi, seda kauem see töötab.
Vastuvõetud signaalide sageduse järgi jagunevad seadmed järgmisteks tüüpideks:
- Longwave (LW) - 150 kuni 450 kHz (hajutub kergesti ionosfääris). Maapinnalained on olulised, mille intensiivsus kahaneb vahemaa kasvades.
- Kesklaine (MW) - 500 kuni 1500 kHz (päeval hajub kergesti ionosfääris, kuid peegeldub öösel). Päevasel ajal määravad ulatuse maapinnalained, öösel - peegeldunud lained.
- Lühilaine (HF) - 3–30 MHz (need ei maandu, neid peegeldub eranditult ionosfäär, seega on vastuvõtja ümber raadiovaikuse tsoon). Madala saatja võimsusega võivad lühikesed lained levida pikki vahemaid.
- Ultra lühilaine (VHF) – 30 kuni 300 MHz (suure läbitungimisvõimega, peegeldub reeglina ionosfäärilt ja liigub kergesti ümber takistustest).
- Kõrgsagedus (HF) – 300 MHz kuni 3 GHz (kasutatakse mobiilsides ja Wi-Fi-s, töötavad nähtaval, ärge mööda takistusi jalevida sirgjooneliselt).
- Äärmiselt kõrge sagedus (EHF) – 3–30 GHz (kasutatakse satelliitside jaoks, peegeldub takistustelt ja töötab vaateväljas).
- Hüperkõrgsagedus (HHF) – 30 GHz kuni 300 GHz (ärge liigutage mööda takistusi ja peegelduvad nagu valgus, kasutatakse väga piiratud koguses).
HF, MW ja LW kasutamisel saab edastust teha jaamast kaugel viibides. VHF-riba võtab signaale konkreetsem alt vastu, aga kui jaam toetab ainult seda, siis teiste sageduste kuulamine ei toimi. Vastuvõtja saab varustada pleieriga muusika kuulamiseks, projektoriga kaugematel pindadel kuvamiseks, kella ja äratuskellaga. Raadiovastuvõtja ahela kirjeldus selliste täiendustega muutub keerulisemaks.
Mikrokiibi kasutuselevõtt raadiovastuvõtjatesse võimaldas oluliselt suurendada signaalide vastuvõturaadiust ja sagedust. Nende peamine eelis on suhteliselt madal energiatarve ja väiksus, mida on mugav kaasas kanda. Mikroskeem sisaldab kõiki vajalikke parameetreid signaali alladiskreetimiseks ja väljundandmete loetavuseks. Kaasaegsetes seadmetes domineerib digitaalne signaalitöötlus. NSV Liidu raadiovastuvõtjad olid mõeldud ainult helisignaali edastamiseks, alles viimastel aastakümnetel on vastuvõtjate seade arenenud ja muutunud keerulisemaks.
Kõige lihtsamate vastuvõtjate skeemid
Lihtsaima raadiovastuvõtja skeem maja kokkupanekuks töötati välja juba NSVL-i päevil. Toona, nagu praegu, jagati seadmed detektoriteks, otseseks võimendamiseks, otsemuundamiseks,superheterodüüne tüüp, refleks, regeneratiivne ja superregeneratiivne. Tajult ja kokkupanemiselt kõige lihtsamad on detektorvastuvõtjad, millest, võib arvata, sai raadio areng alguse 20. sajandi alguses. Kõige keerulisem oli ehitada mikroskeemidel ja mitmel transistoril põhinevaid seadmeid. Kui aga mõistate ühte skeemi, pole teised enam probleemiks.
Lihtne detektori vastuvõtja
Lihtsaima raadiovastuvõtja vooluahel koosneb kahest osast: germaaniumdioodist (sobivad D8 ja D9) ja suure takistusega põhitelefonist (TON1 või TON2). Kuna vooluringis puudub võnkeahel, ei suuda see teatud piirkonnas edastatava teatud raadiojaama signaale püüda, kuid saab oma põhiülesandega hakkama.
Töötamiseks vajate head antenni, mille saate puu otsa visata, ja maandusjuhet. Et olla kindel, piisab, kui kinnitad selle massiivse metallfragmendi külge (näiteks ämbri külge) ja matta paar sentimeetrit maasse.
Võnkuahela valik
Eelmises skeemis saate selektiivsuse juurutamiseks lisada induktiivpooli ja kondensaatori, luues võnkeahela. Nüüd saate soovi korral püüda konkreetse raadiojaama signaali ja seda isegi võimendada.
Valve regeneratiivne lühilaine vastuvõtja
Klapraadiod, mille vooluring on üsna lihtne, on loodud amatöörjaamade signaalide vastuvõtmiseks lühikese vahemaa tagant - VHF-i vahemikus(ultralaine) LW-ks (piklaine). Selles vooluringis töötavad sõrmetüüpi aku lambid. Need genereerivad kõige paremini VHF-i kaudu. Ja anoodi koormuse takistus eemaldatakse madala sagedusega. Kõik detailid on skeemil näidatud, ainult pooli ja õhuklappi saab lugeda omatehtud. Kui soovite televisiooni signaale vastu võtta, siis L2 mähis (EBF11) koosneb 7 keerust läbimõõduga 15 mm ja juhtmest 1,5 mm. Amatöörvastuvõtja jaoks sobib 5 pööret.
Otsevõimendusega raadio kahe transistoriga
Ahel sisaldab magnetantenni ja kaheastmelist bassivõimendit - see on raadiovastuvõtja häälestatud sisendvõnkeahel. Esimene etapp on RF-moduleeritud signaalidetektor. Induktiivpool keritakse 80 pööret PEV-0, 25 traadiga (kuuendast pöördest on altpoolt kraan vastav alt skeemile) ferriitvardale läbimõõduga 10mm ja pikkusega 40.
Selline lihtne raadioahel on loodud lähedalasuvate jaamade tugevate signaalide äratundmiseks.
Supergeneratiivne FM-seade
FM-vastuvõtja, mis on kokku pandud E. Solodovnikovi mudeli järgi, on kergesti kokkupandav, kuid kõrge tundlikkusega (kuni 1 μV). Selliseid seadmeid kasutatakse amplituudmodulatsiooniga kõrgsageduslike (üle 1 MHz) signaalide jaoks. Tugeva positiivse tagasiside tõttu suureneb astme võimendus lõpmatuseni ja ahel läheb genereerimisrežiimi. Sel põhjusel tekib eneseerutus. Selle vältimiseks ja vastuvõtja kasutamiseks kõrgsagedusvõimendina määrake tasekoefitsient ja selle väärtuse saavutamisel vähendage järsult miinimumini. Pideva võimenduse jälgimiseks võite kasutada saehambaga impulssgeneraatorit või teha seda lihtsam alt.
Praktikas toimib võimendi ise sageli generaatorina. Filtrite (R6C7) abil, mis tõstavad esile madala sagedusega signaale, on ultrahelivibratsioonide läbimine järgmise ULF-i kaskaadi sisendisse piiratud. FM-signaalide 100–108 MHz puhul teisendatakse L1 mähis poolpöördeks 30 mm ristlõikega ja 20 mm lineaarseks osaks traadi läbimõõduga 1 mm. Ja L2 mähis sisaldab 2-3 pööret läbimõõduga 15 mm ja traati ristlõikega 0,7 mm poolpöörde sees. Vastuvõtja võimendus on saadaval signaalide jaoks alates 87,5 MHz.
Seade kiibil
70ndatel loodud kõrgsagedusraadiot peetakse praegu Interneti prototüübiks. Lühilainesignaalid (3-30 MHz) läbivad pikki vahemaid. Vastuvõtjat on lihtne seadistada teises riigis saadet kuulama. Selle eest sai prototüüp maailmaraadio nime.
Lihtne HF-vastuvõtja
Lihtsamal raadiovastuvõtja vooluringil puudub mikroskeem. Hõlmab sagedusvahemikku 4–13 MHz ja pikkust kuni 75 meetrit. Toit - 9 V Krona akust. Antenna võib kasutada juhet. Vastuvõtja töötab pleieri kõrvaklappidega. Kõrgsageduslik traktaat on üles ehitatud transistoridele VT1 ja VT2. Kondensaatori C3 tõttu tekib positiivne pöördlaeng, mida reguleerib takisti R5.
Moodneraadiod
Kaasaegsed seadmed on väga sarnased NSV Liidu raadiovastuvõtjatega: nad kasutavad sama antenni, millel tekivad nõrgad elektromagnetilised võnked. Antenni ilmuvad erinevate raadiojaamade kõrgsageduslikud vibratsioonid. Neid ei kasutata otse signaali edastamiseks, vaid teostavad järgneva vooluahela tööd. Nüüd saavutatakse see efekt pooljuhtseadmete abil.
Vastuvõtjaid arendati laialdaselt 20. sajandi keskel ja sellest ajast alates on neid pidev alt täiustatud, hoolimata nende asendamisest mobiiltelefonide, tahvelarvutite ja teleritega.
Raadiovastuvõtjate üldine paigutus on Popovi ajast veidi muutunud. Võib öelda, et ahelad on muutunud palju keerulisemaks, lisatud on mikroskeeme ja transistore, on saanud võimalikuks mitte ainult helisignaali vastuvõtmine, vaid ka projektori manustamine. Nii arenesid vastuvõtjad televiisoriteks. Nüüd saate soovi korral seadmesse ehitada kõike, mida süda soovib.
