Rádiá boli dlhú dobu na čele rebríčka najvýznamnejších vynálezov ľudstva. Prvé takéto zariadenia sú teraz moderne zrekonštruované a zmenené, na ich montážnej schéme sa však zmenilo len málo - rovnaká anténa, rovnaké uzemnenie a oscilačný obvod na odfiltrovanie nepotrebného signálu. Schémy sa od čias tvorcu rádia Popova nepochybne značne skomplikovali. Jeho nasledovníci vyvinuli tranzistory a mikroobvody na reprodukciu lepšieho a energeticky náročnejšieho signálu.
Prečo je lepšie začať s jednoduchými vzormi?
Ak rozumiete jednoduchému rádiovému obvodu, môžete si byť istý, že väčšinu cesty k úspechu v oblasti montáže a prevádzky už máte zvládnutú. V tomto článku rozoberieme niekoľko schém takýchto zariadení, históriu ich výskytu a hlavné charakteristiky: frekvenciu, dosah atď.
Historické pozadie
7. máj 1895 sa považuje za narodeniny rádia. Ruský vedec A. S. Popov v tento deň predviedol svoj aparát na stretnutí Ruskej fyzikálnej a chemickejspoločnosť.
V roku 1899 bola medzi ostrovom Hogland a mestom Kotka vybudovaná prvá 45 km dlhá rádiokomunikačná linka. Počas prvej svetovej vojny sa rozšíril prijímač s priamym zosilnením a vákuové elektrónky. Počas nepriateľských akcií sa prítomnosť rádia ukázala ako strategicky nevyhnutná.
V roku 1918 súčasne vo Francúzsku, Nemecku a USA vedci L. Levvy, L. Schottky a E. Armstrong vyvinuli metódu superheterodynového príjmu, ale pre slabé vákuové elektrónky sa tento princíp vo veľkej miere uplatnil až v r. 30. roky 20. storočia.
Tranzistorové zariadenia sa objavili a vyvinuli v 50. a 60. rokoch. Prvý široko používaný štvortranzistorový rádiový prijímač, Regency TR-1, vytvoril nemecký fyzik Herbert Matare s podporou priemyselníka Jacoba Michaela. V USA sa začal predávať v roku 1954. Všetky staré rádiá používali tranzistory.
V 70. rokoch sa začalo so štúdiom a implementáciou integrovaných obvodov. Prijímače sa teraz vyvíjajú vďaka skvelej integrácii uzlov a digitálnemu spracovaniu signálu.
Špecifikácie prístroja
Staré aj moderné rádiá majú určité vlastnosti:
- Citlivosť – schopnosť prijímať slabé signály.
- Dynamický rozsah – meraný v Hertzoch.
- Imunita proti hluku.
- Selektivita (selektivita) – schopnosť potlačiť cudzie signály.
- Hladina vnútorného hluku.
- Stabilita.
Tieto vlastnosti nie súzmeniť v nových generáciách prijímačov a určiť ich výkon a jednoduchosť použitia.
Ako fungujú rádiá
V najvšeobecnejšej forme fungovali rádiové prijímače ZSSR podľa nasledujúcej schémy:
- V dôsledku kolísania elektromagnetického poľa sa v anténe objavuje striedavý prúd.
- Oscilácie sú filtrované (selektivita), aby sa oddelila informácia od šumu, t. j. jeho dôležitá zložka je extrahovaná zo signálu.
- Prijatý signál sa premení na zvuk (v prípade rádií).
Podľa podobného princípu sa na televízore zobrazuje obraz, prenášajú sa digitálne dáta, funguje rádiom riadené zariadenie (detské helikoptéry, autá).
Prvý prijímač bol skôr ako sklenená trubica s dvoma elektródami a pilinami vo vnútri. Práca prebiehala podľa princípu pôsobenia nábojov na kovový prášok. Prijímač mal podľa moderných štandardov obrovský odpor (až 1000 ohmov) kvôli tomu, že piliny mali slabý vzájomný kontakt a časť nálože sa zosunula do vzdušného priestoru, kde sa rozptýlila. Postupom času boli tieto piliny nahradené oscilačným obvodom a tranzistormi na ukladanie a prenos energie.
V závislosti od jednotlivého obvodu prijímača môže signál v ňom podstúpiť dodatočnú filtráciu podľa amplitúdy a frekvencie, zosilnenie, digitalizáciu pre ďalšie softvérové spracovanie atď. Jednoduchý obvod rádiového prijímača zabezpečuje spracovanie jediného signálu.
Terminológia
Oscilačný obvod vo svojej najjednoduchšej forme sa nazýva cievka akondenzátor uzavretý v obvode. Pomocou nich je možné zo všetkých prichádzajúcich signálov vybrať požadovaný vzhľadom na prirodzenú frekvenciu kmitov obvodu. Na tomto segmente sú založené rádiové prijímače ZSSR, ako aj moderné zariadenia. Ako to celé funguje?
Rádiové prijímače sú spravidla napájané batériami, ktorých počet sa pohybuje od 1 do 9. Pre tranzistorové zariadenia sú široko používané batérie 7D-0.1 a Krona s napätím do 9 V. Čím viac batérií a vyžaduje jednoduchý obvod rádiového prijímača, tým dlhšie bude fungovať.
Podľa frekvencie prijímaných signálov sú zariadenia rozdelené do nasledujúcich typov:
- Dlhé vlny (LW) - od 150 do 450 kHz (ľahko rozptýlené v ionosfére). Dôležité sú prízemné vlny, ktorých intenzita so vzdialenosťou klesá.
- Stredné vlny (MW) - od 500 do 1500 kHz (ľahko rozptýlené v ionosfére počas dňa, ale odrazené v noci). Počas denných hodín je dosah určený prízemnými vlnami, v noci - odrazenými vlnami.
- Krátkovlnné (HF) - od 3 do 30 MHz (nepristávajú, sú výlučne odrážané ionosférou, takže okolo prijímača je zóna rádiového ticha). S nízkym výkonom vysielača môžu krátke vlny cestovať na veľké vzdialenosti.
- Ultrakrátke vlny (VHF) - od 30 do 300 MHz (majú vysokú penetračnú schopnosť, spravidla sa odrážajú od ionosféry a ľahko obchádzajú prekážky).
- Vysokofrekvenčné (HF) – od 300 MHz do 3 GHz (používané v mobilnej komunikácii a Wi-Fi, fungujú na dohľad, neobchádzajú prekážky ašíriť priamočiaro).
- Extrémne vysoká frekvencia (EHF) – od 3 do 30 GHz (používa sa na satelitnú komunikáciu, odráža sa od prekážok a funguje v rámci priamej viditeľnosti).
- Hypervysokofrekvenčné (HHF) – od 30 GHz do 300 GHz (neobchádzajú prekážky a odrážajú sa ako svetlo, používajú sa veľmi obmedzene).
Pri použití HF, MW a LW je možné vysielať, keď ste ďaleko od stanice. Pásmo VHF prijíma signály špecifickejšie, ale ak stanica podporuje iba to, počúvanie iných frekvencií nebude fungovať. Prijímač môže byť vybavený prehrávačom na počúvanie hudby, projektorom pre zobrazovanie na vzdialených plochách, hodinami a budíkom. Opis obvodu rádiového prijímača s takýmito doplnkami bude komplikovanejší.
Zavedenie mikročipu do rádiových prijímačov umožnilo výrazne zvýšiť polomer príjmu a frekvenciu signálov. Ich hlavnou výhodou je relatívne nízka spotreba energie a malé rozmery, ktoré sú vhodné na prenášanie. Mikroobvod obsahuje všetky potrebné parametre pre podvzorkovanie signálu a čitateľnosť výstupných údajov. Digitálne spracovanie signálu dominuje moderným zariadeniam. Rádiové prijímače ZSSR boli určené iba na prenos zvukového signálu, len v posledných desaťročiach sa zariadenie prijímačov vyvinulo a skomplikovalo.
Schémy najjednoduchších prijímačov
Schéma najjednoduchšieho rádiového prijímača na zostavenie domu bola vyvinutá ešte v časoch ZSSR. Vtedy, ako aj teraz, sa zariadenia delili na detektor, priame zosilnenie, priamu konverziu,superheterodynný typ, reflexný, regeneračný a superregeneračný. Najjednoduchšie vo vnímaní a montáži sú detektorové prijímače, z ktorých, možno uvažovať, sa začiatkom 20. storočia začal vývoj rádia. Najťažšie na stavbu boli zariadenia založené na mikroobvodoch a niekoľkých tranzistoroch. Ak však pochopíte jednu schému, ostatné už nebudú problémom.
Jednoduchý detektorový prijímač
Obvod najjednoduchšieho rádiového prijímača obsahuje dve časti: germániovú diódu (postačí D8 a D9) a hlavný telefón s vysokým odporom (TON1 alebo TON2). Keďže v obvode nie je žiadny oscilačný obvod, nebude schopný zachytiť signály určitej rozhlasovej stanice vysielanej v danej oblasti, ale zvládne svoju hlavnú úlohu.
Ak chcete pracovať, potrebujete dobrú anténu, ktorú môžete hodiť na strom, a uzemňovací kábel. Pre istotu ho stačí pripevniť na masívny kovový úlomok (napríklad na vedro) a zakopať niekoľko centimetrov do zeme.
Možnosť oscilačného obvodu
V predchádzajúcom obvode na zavedenie selektivity môžete pridať induktor a kondenzátor, čím vytvoríte oscilačný obvod. Teraz, ak chcete, môžete zachytiť signál konkrétnej rozhlasovej stanice a dokonca ho zosilniť.
Ventilový regeneračný krátkovlnný prijímač
Ventilové rádiá, ktorých obvod je pomerne jednoduchý, sú vyrobené na príjem signálov z amatérskych staníc na krátke vzdialenosti - v rozsahu od VHF(ultrakrátke vlny) až LW (dlhé vlny). V tomto obvode fungujú lampy na batérie typu prsta. Najlepšie generujú na VHF. A odpor anódovej záťaže je odstránený nízkou frekvenciou. Všetky detaily sú znázornené na diagrame, iba cievky a tlmivka možno považovať za domáce. Ak chcete prijímať televízne signály, potom cievka L2 (EBF11) pozostáva zo 7 závitov s priemerom 15 mm a drôtu 1,5 mm. Pre amatérsky prijímač stačí 5 otočení.
Rádio s priamym zosilnením s dvoma tranzistormi
Obvod obsahuje magnetickú anténu a dvojstupňový basový zosilňovač - ide o ladený vstupný oscilačný obvod rádiového prijímača. Prvým stupňom je RF modulovaný detektor signálu. Tlmivka je navinutá v 80 závitoch drôtom PEV-0, 25 (od šiestej otáčky je odbočka zdola podľa schémy) na feritovej tyči s priemerom 10 mm a dĺžkou 40.
Takýto jednoduchý rádiový okruh je navrhnutý tak, aby rozpoznával silné signály z blízkych staníc.
Supergeneratívne FM zariadenie
FM-prijímač, zostavený podľa modelu E. Solodovnikova, sa ľahko montuje, ale má vysokú citlivosť (až 1 μV). Takéto zariadenia sa používajú pre vysokofrekvenčné signály (viac ako 1 MHz) s amplitúdovou moduláciou. V dôsledku silnej pozitívnej spätnej väzby sa zosilnenie stupňa zvyšuje do nekonečna a obvod vstupuje do režimu generovania. Z tohto dôvodu dochádza k samovzrušeniu. Aby ste tomu zabránili a použili prijímač ako vysokofrekvenčný zosilňovač, nastavte úroveňkoeficient a keď dosiahne túto hodnotu, prudko znížiť na minimum. Na neustále monitorovanie zisku môžete použiť generátor pílovitých impulzov alebo to môžete urobiť jednoduchšie.
V praxi samotný zosilňovač často funguje ako generátor. Pomocou filtrov (R6C7), ktoré zvýrazňujú nízkofrekvenčné signály, je obmedzený prechod ultrazvukových vibrácií na vstup následnej ULF kaskády. Pre FM signály 100-108 MHz je cievka L1 prevedená na polovičný závit s prierezom 30 mm a lineárnou časťou 20 mm s priemerom drôtu 1 mm. Cievka L2 obsahuje 2-3 závity s priemerom 15 mm a drôt s prierezom 0,7 mm vo vnútri polovičného závitu. Zosilnenie prijímača je k dispozícii pre signály od 87,5 MHz.
Zariadenie na čipe
HF rádio, ktoré bolo navrhnuté v 70. rokoch, sa dnes považuje za prototyp internetu. Krátkovlnné signály (3-30 MHz) prechádzajú na veľké vzdialenosti. Je jednoduché nastaviť prijímač na počúvanie vysielania v inej krajine. Preto prototyp dostal názov svetové rádio.
Jednoduchý HF prijímač
Jednoduchší obvod rádiového prijímača neobsahuje mikroobvod. Pokrýva rozsah od 4 do 13 MHz vo frekvencii a až 75 metrov na dĺžku. Jedlo - 9 V z batérie Krona. Drôt môže slúžiť ako anténa. Prijímač funguje na slúchadlách z prehrávača. Vysokofrekvenčné pojednanie je postavené na tranzistoroch VT1 a VT2. Vplyvom kondenzátora C3 vzniká kladný spätný náboj, regulovaný odporom R5.
Modernérádiá
Moderné zariadenia sú veľmi podobné rádiovým prijímačom ZSSR: používajú rovnakú anténu, na ktorej dochádza k slabým elektromagnetickým osciláciám. V anténe sa objavujú vysokofrekvenčné vibrácie z rôznych rozhlasových staníc. Nepoužívajú sa priamo na prenos signálu, ale vykonávajú prácu následného obvodu. Teraz sa tento efekt dosahuje pomocou polovodičových zariadení.
Prijímače boli široko vyvinuté v polovici 20. storočia a odvtedy sa neustále zdokonaľujú, napriek ich nahradeniu mobilnými telefónmi, tabletmi a televízormi.
Všeobecné usporiadanie rozhlasových prijímačov sa od čias Popova mierne zmenilo. Dá sa povedať, že obvody sa stali oveľa komplikovanejšími, boli pridané mikroobvody a tranzistory, bolo možné prijímať nielen zvukový signál, ale aj vložiť projektor. Z prijímačov sa teda vyvinuli televízory. Teraz, ak chcete, môžete do zariadenia zabudovať čokoľvek, po čom vaše srdce túži.
