Po dlouhou dobu byla rádia na prvním místě seznamu nejvýznamnějších vynálezů lidstva. První taková zařízení byla nyní moderně rekonstruována a změněna, nicméně na jejich montážním schématu se změnilo jen málo - stejná anténa, stejné uzemnění a oscilační obvod pro odfiltrování zbytečného signálu. Od dob tvůrce rádia Popova se schémata nepochybně značně zkomplikovala. Jeho následovníci vyvinuli tranzistory a mikroobvody pro reprodukci lepšího a energeticky náročnějšího signálu.
Proč je lepší začít s jednoduchými vzory?
Pokud rozumíte jednoduchému rádiovému obvodu, můžete si být jisti, že většinu cesty k úspěchu v oblasti montáže a provozu již máte zvládnutou. V tomto článku budeme analyzovat několik schémat takových zařízení, historii jejich výskytu a hlavní charakteristiky: frekvence, dosah atd.
Historické pozadí
7. květen 1895 je považován za narozeniny rádia. V tento den předvedl ruský vědec A. S. Popov svůj aparát na setkání ruského fyzikálního a chemickéhospolečnost.
V roce 1899 byla mezi ostrovem Hogland a městem Kotka postavena první 45 km dlouhá rádiová komunikační linka. Během první světové války se rozšířil přijímač s přímým zesilovačem a elektronky. Během nepřátelství se přítomnost rádia ukázala jako strategicky nezbytná.
V roce 1918 současně ve Francii, Německu a USA vyvinuli vědci L. Levvy, L. Schottky a E. Armstrong metodu superheterodynního příjmu, ale kvůli slabým elektronkám byl tento princip široce používán pouze v r. léta 30. let.
Tranzistorová zařízení se objevila a vyvinula v 50. a 60. letech. První široce používaný čtyřtranzistorový rádiový přijímač, Regency TR-1, vytvořil německý fyzik Herbert Matare s podporou průmyslníka Jacoba Michaela. V USA se začal prodávat v roce 1954. Všechna stará rádia používala tranzistory.
V 70. letech začalo studium a implementace integrovaných obvodů. Přijímače se nyní vyvíjejí díky skvělé integraci uzlů a digitálnímu zpracování signálu.
Specifikace přístroje
Stará i moderní rádia mají určité vlastnosti:
- Citlivost – schopnost přijímat slabé signály.
- Dynamický rozsah – měřeno v Hertzech.
- Imunita proti hluku.
- Selektivita (selektivita) – schopnost potlačit cizí signály.
- Hladina vnitřního hluku.
- Stabilita.
Tyto vlastnosti nejsouzměna v nových generacích přijímačů a určení jejich výkonu a snadného použití.
Jak fungují rádia
V nejobecnější podobě fungovaly rádiové přijímače SSSR podle následujícího schématu:
- V důsledku kolísání elektromagnetického pole se v anténě objevuje střídavý proud.
- Oscilace jsou filtrovány (selektivita) za účelem oddělení informace od šumu, tj. jeho důležitá složka je extrahována ze signálu.
- Přijímaný signál je převeden na zvuk (v případě rádií).
Podle podobného principu se na televizoru objevuje obraz, přenášejí se digitální data, funguje rádiem řízená zařízení (dětské vrtulníky, auta).
První přijímač byl spíše jako skleněná trubice se dvěma elektrodami a pilinami uvnitř. Práce probíhaly podle principu působení nábojů na kovový prášek. Přijímač měl na moderní standardy obrovský odpor (až 1000 ohmů) díky tomu, že piliny měly špatný vzájemný kontakt a část nálože sklouzla do vzdušného prostoru, kde se rozptýlila. Postupem času byly tyto piliny nahrazeny oscilačním obvodem a tranzistory pro ukládání a přenos energie.
V závislosti na jednotlivém obvodu přijímače může signál v něm projít dodatečnou filtrací amplitudou a frekvencí, zesílením, digitalizací pro další softwarové zpracování atd. Jednoduchý obvod rádiového přijímače zajišťuje zpracování jediného signálu.
Terminologie
Oscilační obvod ve své nejjednodušší podobě se nazývá cívka akondenzátor uzavřený v obvodu. Pomocí nich je možné ze všech příchozích signálů vybrat požadovaný vzhledem k vlastní frekvenci kmitů obvodu. Rádiové přijímače SSSR, stejně jako moderní zařízení, jsou založeny na tomto segmentu. Jak to celé funguje?
Rádiové přijímače jsou zpravidla napájeny bateriemi, jejichž počet se pohybuje od 1 do 9. Pro tranzistorová zařízení jsou široce používány baterie 7D-0.1 a Krona s napětím do 9 V. Čím více baterií a vyžaduje jednoduchý obvod rádiového přijímače, tím déle bude fungovat.
Podle frekvence přijímaných signálů se zařízení dělí na následující typy:
- Dlouhé vlny (LW) - od 150 do 450 kHz (snadno rozptýlené v ionosféře). Záleží na přízemních vlnách, jejichž intenzita se vzdáleností klesá.
- Střední vlny (MW) - od 500 do 1500 kHz (snadno rozptýlené v ionosféře během dne, ale odražené v noci). Během denních hodin je dosah určen pozemními vlnami, v noci odraženými vlnami.
- Krátkovlnné (HF) - od 3 do 30 MHz (nepřistávají, jsou výhradně odráženy ionosférou, takže kolem přijímače je zóna rádiového ticha). S nízkým výkonem vysílače mohou krátké vlny cestovat na velké vzdálenosti.
- Ultrakrátké vlny (VHF) - od 30 do 300 MHz (mají vysokou průbojnost, zpravidla se odrážejí od ionosféry a snadno obcházejí překážky).
- Vysokofrekvenční (HF) – od 300 MHz do 3 GHz (používá se v celulární komunikaci a Wi-Fi, funguje na dohled, neobchází překážky ašířit přímočaře).
- Extrémně vysoké frekvence (EHF) – od 3 do 30 GHz (používá se pro satelitní komunikaci, odráží se od překážek a funguje v přímé viditelnosti).
- Hyper vysokofrekvenční (HHF) – od 30 GHz do 300 GHz (neobcházejí překážky a odrážejí se jako světlo, používají se velmi omezeně).
Při použití HF, MW a LW lze vysílat, když jste daleko od stanice. Pásmo VHF přijímá signály konkrétněji, ale pokud stanice podporuje pouze je, pak nebude fungovat poslech na jiných frekvencích. Přijímač lze vybavit přehrávačem pro poslech hudby, projektorem pro zobrazování na vzdálených plochách, hodinami a budíkem. Popis obvodu rádiového přijímače s takovými doplňky bude složitější.
Zavedení mikročipu do rádiových přijímačů umožnilo výrazně zvýšit rádius příjmu a frekvenci signálů. Jejich hlavní výhodou je relativně nízká spotřeba energie a malé rozměry, které jsou vhodné pro přenášení. Mikroobvod obsahuje všechny potřebné parametry pro podvzorkování signálu a čitelnost výstupních dat. Digitální zpracování signálu dominuje moderním zařízením. Rozhlasové přijímače SSSR byly určeny pouze pro přenos zvukového signálu, teprve v posledních desetiletích se zařízení přijímačů vyvinulo a zkomplikovalo.
Schémata nejjednodušších přijímačů
Schéma nejjednoduššího rádiového přijímače pro sestavení domu bylo vyvinuto již v dobách SSSR. Tehdy, stejně jako nyní, se zařízení dělila na detektor, přímé zesílení, přímou konverzi,superheterodynního typu, reflexní, regenerační a superregenerační. Nejjednodušší ve vnímání a montáži jsou detektorové přijímače, z nichž, lze uvažovat, začal vývoj rádia na počátku 20. století. Nejobtížnější na stavbu byla zařízení založená na mikroobvodech a několika tranzistorech. Pokud však pochopíte jedno schéma, ostatní už nebudou problém.
Jednoduchý detektorový přijímač
Obvod nejjednoduššího rádiového přijímače obsahuje dvě části: germaniovou diodu (stačí D8 a D9) a hlavní telefon s vysokým odporem (TON1 nebo TON2). Protože v obvodu není žádný oscilační obvod, nebude schopen zachytit signály určité rozhlasové stanice vysílané v dané oblasti, ale vypořádá se se svým hlavním úkolem.
K práci potřebujete dobrou anténu, kterou můžete hodit na strom, a zemnící vodič. Pro jistotu ho stačí připevnit na masivní kovový úlomek (například na kbelík) a zakopat pár centimetrů do země.
Možnost oscilačního obvodu
V předchozím obvodu pro zavedení selektivity můžete přidat induktor a kondenzátor a vytvořit tak oscilační obvod. Nyní, pokud chcete, můžete zachytit signál konkrétní rozhlasové stanice a dokonce jej zesílit.
Ventilový regenerační krátkovlnný přijímač
Ventilová rádia, jejichž obvod je poměrně jednoduchý, jsou vyrobeny pro příjem signálů z amatérských stanic na krátké vzdálenosti - v rozsahu od VHF(ultrakrátké vlny) až LW (dlouhé vlny). V tomto obvodu fungují baterky prstového typu. Nejlépe generují na VKV. A odpor zátěže anody je odstraněn nízkou frekvencí. Všechny detaily jsou znázorněny na schématu, pouze cívky a tlumivka lze považovat za domácí. Pokud chcete přijímat televizní signály, pak cívka L2 (EBF11) je tvořena 7 závity o průměru 15 mm a drátem 1,5 mm. U amatérského přijímače stačí 5 otáček.
Rádio s přímým zesílením se dvěma tranzistory
Obvod obsahuje magnetickou anténu a dvoustupňový basový zesilovač - jedná se o laděný vstupní oscilační obvod rádiového přijímače. Prvním stupněm je RF modulovaný detektor signálu. Tlumivka je navinuta v 80 závitech drátem PEV-0, 25 (od šestého závitu je odbočka zespodu dle schématu) na feritové tyči o průměru 10 mm a délce 40.
Takový jednoduchý rádiový obvod je navržen tak, aby rozpoznával silné signály z okolních stanic.
Supergenerativní FM zařízení
FM-přijímač, sestavený podle modelu E. Solodovnikova, se snadno sestavuje, ale má vysokou citlivost (až 1 μV). Taková zařízení se používají pro vysokofrekvenční signály (více než 1 MHz) s amplitudovou modulací. Díky silné kladné zpětné vazbě se zesílení stupně zvyšuje do nekonečna a obvod přechází do režimu generování. Z tohoto důvodu dochází k samobuzení. Chcete-li se tomu vyhnout a použít přijímač jako vysokofrekvenční zesilovač, nastavte úroveňkoeficient a když dosáhne této hodnoty, prudce snížit na minimum. Pro neustálé monitorování zisku můžete použít pilový pulzní generátor, nebo to můžete udělat jednodušeji.
V praxi samotný zesilovač často funguje jako generátor. Pomocí filtrů (R6C7), které zvýrazňují nízkofrekvenční signály, je omezen průchod ultrazvukových vibrací na vstup následné ULF kaskády. Pro FM signály 100-108 MHz je cívka L1 přeměněna na půlotáčkovou o průřezu 30 mm a lineární část 20 mm s průměrem drátu 1 mm. A cívka L2 obsahuje 2-3 závity o průměru 15mm a uvnitř půlzávitu drát o průřezu 0,7mm. Zisk přijímače je k dispozici pro signály od 87,5 MHz.
Zařízení na čipu
HF rádio, které bylo navrženo v 70. letech, je nyní považováno za prototyp internetu. Krátkovlnné signály (3-30 MHz) se pohybují na velké vzdálenosti. Je snadné nastavit přijímač pro poslech vysílání v jiné zemi. Proto prototyp získal jméno světového rádia.
Jednoduchý HF přijímač
Jednodušší obvod rádiového přijímače je bez mikroobvodu. Pokrývá rozsah od 4 do 13 MHz ve frekvenci a až 75 metrů na délku. Jídlo - 9 V z baterie Krona. Drát může sloužit jako anténa. Přijímač funguje na sluchátka z přehrávače. Vysokofrekvenční pojednání je postaveno na tranzistorech VT1 a VT2. Vlivem kondenzátoru C3 vzniká kladný zpětný náboj, regulovaný odporem R5.
Modernírádia
Moderní zařízení jsou velmi podobná rádiovým přijímačům SSSR: používají stejnou anténu, na které dochází ke slabým elektromagnetickým oscilacím. V anténě se objevují vysokofrekvenční vibrace z různých rádiových stanic. Neslouží přímo k přenosu signálu, ale provádějí práci následného obvodu. Nyní je tohoto efektu dosaženo pomocí polovodičových zařízení.
Přijímače byly široce vyvinuty v polovině 20. století a od té doby byly neustále vylepšovány, navzdory jejich nahrazení mobilními telefony, tablety a televizory.
Celkové uspořádání rozhlasových přijímačů se od dob Popova mírně změnilo. Dá se říci, že obvody se staly mnohem komplikovanějšími, byly přidány mikroobvody a tranzistory, bylo možné přijímat nejen zvukový signál, ale také vložit projektor. Z přijímačů se tedy vyvinuly televizory. Nyní, pokud si přejete, můžete do zařízení zabudovat vše, po čem vaše srdce touží.
