Довгий час радіоприймачі очолювали список найбільш значущих винаходів людства. Перші такі пристрої зараз реконструйовані і змінені під сучасний лад, проте в схемі їх складання мало що змінилося - та ж антена, то ж заземлення і коливальний контур для відсіювання непотрібного сигналу. Безперечно, схеми сильно ускладнилися з часів творця радіо - Попова. Його послідовниками були розроблені транзистори і мікросхеми для відтворення більш якісного і енерговитратного сигналу.
Чому краще починати з простих схем?
Якщо вам зрозуміла проста схема радіоприймача, то можете бути впевнені, що велика частина шляху досягнення успіху в сфері збирання і експлуатації вже подолана. У цій статті ми розберемо кілька схем таких приладів, історію їх виникнення та основні характеристики: частоту, діапазон і т. Д.
Історична довідка
7 травня 1895 року вважається днем народження радіо. У цей день російський вчений А. С. Попов продемонстрував свій апарат на засіданні Російського фізико-хімічного товариства.
У 1899 році була побудована перша лінія радіозв'язку довжиною 45 км між островом Гогланд і містом Котка. Під час Першої світової війни набули поширення приймач прямого підсилення та електронні лампи. Під час військових дій наявність радіо виявилося стратегічно необхідним.
У 1918 році одночасно у Франції, Німеччині та США вченими Л. Тадей, Л. Шотткі і Е. Армстронгом був розроблений метод супергетеродинного прийому, але через слабкі електронних ламп широке поширення цей принцип отримав тільки в 1930-х роках.
Транзисторні пристрої з'явилися і розвивалися в 50-х і 60-х роках. Перший широко використовуваний радіоприймач на чотирьох транзисторах Regency TR-1 був створений німецьким фізиком Гербертом Матаре за підтримки промисловця Якоба Міхаеля. Він надійшов у продаж в США в 1954 році. Всі старі радіоприймачі працювали на транзисторах.
У 70-х починається вивчення і впровадження інтегральних мікросхем. Зараз приймачі розвиваються за допомогою великої інтеграції вузлів і цифрової обробки сигналів.
характеристики приладів
Як старі радіоприймачі, так і сучасні володіють певними характеристиками:
- Чутливість - здатність приймати слабкі сигнали.
- Динамічний діапазон - вимірюється в Герцах.
- Перешкодостійкість.
- Селективність (вибірковість) - здатність пригнічувати сторонні сигнали.
- Рівень власних шумів.
- Стабільність.
Ці характеристики не змінюються в нових поколіннях приймачів і визначають їх працездатність і зручність експлуатації.
Принцип роботи радіоприймачів
У найзагальнішому вигляді радіоприймачі СРСР працювали за такою схемою:
- Через коливання електромагнітного поля в антені з'являється змінний струм.
- Коливання фільтруються (селективність) для відділення інформації від перешкод, т. Е. З сигналу виділяється його важлива складова.
- Отриманий сигнал перетвориться в звук (в разі радіоприймачів).
За схожим принципом з'являється зображення на телевізорі, передаються цифрові дані, працює радіокерована техніка (дитячі вертольоти, машинки).
Перший приймач був більше схожий на скляну трубку з двома електродами і тирсою всередині. Робота здійснювалася за принципом дії зарядів на металевий порошок. Приймач мав величезний за сучасними мірками опором (до 1000 Ом) через те, що тирса погано контактували між собою, і частина заряду проскакувала в повітряний простір, де розсіювалися. Згодом ці тирсу були замінені коливальним контуром і транзисторами для збереження і передачі енергії.
Залежно від індивідуальної схеми приймача сигнал в ньому може проходити додаткову фільтрацію по амплітуді і частоті, посилення, оцифровку для подальшої програмної обробки і т. Д. Проста схема радіоприймача передбачає одиничну обробку сигналу.
Термінологія
Коливальним контуром в найпростішому вигляді називаються котушка і конденсатор, замкнуті в ланцюг. За допомогою них з усіх отриманих сигналів можна виділити потрібний за рахунок власної частоти коливань контуру. Радіоприймачі СРСР, як, втім, і сучасні пристрої, засновані на цьому сегменті. Як все це функціонує?
Як правило, харчування радіоприймачів відбувається за рахунок батарейок, кількість яких варіюється від 1 до 9. Для транзисторних апаратів широко використовуються батареї 7Д-0.1 і типу "Крона" напругою до 9 В. Чим більше батарейок вимагає проста схема радіоприймача, тим довше він буде працювати .
За частотою сигналів пристрої діляться на наступні типи:
- Довгохвильові (ДВ) - від 150 до 450 кГц (легко розсіюються в іоносфері). Значення мають приземлені хвилі, інтенсивність яких зменшується з відстанню.
- Середньохвильові (СВ) - від 500 до 1500 кГц (легко розсіюються в іоносфері днем, але вночі відображаються). У світлий час доби радіус дії визначається приземленими хвилями, вночі - відбитими.
- Короткохвильові (КВ) - від 3 до 30 МГц (НЕ приземляються, виключно відображаються іоносферою, тому навколо приймача існує зона радіомовчання). При малої потужності передавача короткі хвилі можуть поширюватися на великі відстані.
- УКХ (УКВ) - від 30 до 300 МГц (мають високу припадає здатність, як правило, відображаються іоносферою і легко огинають перешкоди).
- Високочастотні (ВЧ) - від 300 МГц до 3 ГГц (використовуються в стільникового зв'язку і Wi-Fi, діють в межах видимості, що не огинають перешкоди і поширюються прямолінійно).
- Вкрай високочастотної (КВЧ) - від 3 до 30 ГГц (використовуються для супутникового зв'язку, відбиваються від перешкод і діють в межах прямої видимості).
- Гіпервисокочастотного (ГВЧ) - від 30 ГГц до 300 ГГц (Не оминають перешкод і відображаються як світло, використовуються вкрай обмежено).
При використанні КВ, СВ і ДВ радіомовлення можна вести, перебуваючи далеко від станції. УКХ-діапазон приймає сигнали більш специфічно, але якщо станція підтримує тільки його, то слухати на інших частотах не вийде. У приймач можна впровадити плейер для прослуховування музики, проектор для відображення на віддалені поверхні, годинник і будильник. Опис схеми радіоприймача з подібними доповненнями ускладниться.
Впровадження в радіоприймачі мікросхеми дозволило значно збільшити радіус прийому і частоту сигналів. Їх головна перевага в порівняно малому споживанні енергії і маленькому розмірі, що зручно для перенесення. Мікросхема містить всі необхідні параметри для зниження дискретизації сигналу і зручності читання вихідних даних. Цифрова обробка сигналу домінує в сучасних пристроях. Радіоприймачі СРСР були призначені тільки для передачі аудіосигналу, лише в останні десятиліття пристрій приймачів розвинулося і ускладнилося.
Схеми простих приймачів
Схема найпростішого радіоприймача для збірки будинку була розроблена ще за часів СРСР. Тоді, як і зараз, пристрої поділялися на детекторні, прямого посилення, прямого перетворення, супергетеродинного типу, рефлексні, регенеративні і сверхрегенератівниміпріємникамі. Найбільш простими в сприйнятті і збірці вважаються детекторні приймачі, з яких, можна вважати, почався розвиток радіо на початку 20-ог століття. Найбільш складними в побудові стали пристрої на мікросхемах і декількох транзисторах. Однак якщо ви розберетеся в одній схемі, інші вже не будуть представляти проблеми.
Простий детекторний приймач
Для роботи знадобиться хороша антена, яку можна закинути на дерево, і дріт заземлення. Для вірності його досить приєднати до масивного металевого уламку (наприклад, до відра) і закопати на кілька сантиметрів в землю.
Варіант з коливальним контуром
Минулої схему для впровадження вибірковості можна додати котушку індуктивності і конденсатор, створивши коливальний контур. Тепер при бажанні можна зловити сигнал конкретної радіостанції і навіть посилити його.
Ламповий регенеративний короткохвильового приймач
Лампові радіоприймачі, схема яких досить проста, виготовляються для прийому сигналів аматорських станцій на невеликих відстанях - на діапазони від УКХ (ультракороткохвильового) до ДВ (довгохвильового). На цій схемі працюють пальчикові батарейні лампи. Вони найкраще генерують на УКХ. А опір анодного навантаження знімає низька частота. Всі деталі наведені на схемі, саморобними можна вважати тільки котушки і дросель. Якщо ви хочете приймати телевізійний сигнали, то котушка L2 (EBF11) складається з 7 витків діаметром 15 мм і дроти на 1,5 мм. Для аматорського приймача підійде 5 витків.
Радіоприймач прямого посилення на двох транзисторах
Схема містить магнітну антену і двохкаскадний підсилювач НЧ - це настроюється вхідний коливальний контур радіоприймача. Перший каскад - детектор ВЧ модульованого сигналу. Котушка індуктивності намотана в 80 витків проводом ПЕВ-0,25 (від шостого витка йде відведення знизу за схемою) на феритових стержні діаметром 10 мм і довжиною 40.
Подібна проста схема радіоприймача розрахована на розпізнавання потужних сигналів від близьких станцій.
Сверхгенератівное пристрій на FM-діапазони
FM-приймач, зібраний по моделі Е. Солодовникова, нескладний в збірці, але має високу чутливість (до 1 мкВ). Такі пристрої використовують для високочастотних сигналів (більш 1МГц) з амплітудною модуляцією. Завдяки сильній позитивного зворотного зв'язку коефіцієнт посилення каскаду зростає до нескінченності, і схема переходить в режим генерації. З цієї причини відбувається самозбудження. Щоб його уникнути і використовувати приймач як високочастотний підсилювач, встановіть рівень коефіцієнта і, коли дійде до цього значення, різко знизьте до мінімуму. Для постійного моніторингу посилення можна використовувати генератор пилкоподібних імпульсів, а можна зробити простіше.
На практиці нерідко в якості генератора виступає сам підсилювач. За допомогою фільтрів (R6C7), що виділяють сигнали низьких частот, обмежується прохід ультразвукових коливань на вхід наступного каскаду УНЧ. Для FM-сигналів 100-108 МГц котушка L1 перетворюється в полувіток з перетином 30 мм і лінійної частиною 20 мм при діаметрі дроту 1 мм. А котушка L2 містить 2-3 витка діаметром 15 мм і провід з перетином 0,7 мм всередині полувітка. Можливе посилення приймача для сигналів від 87,5 МГц.
Пристрій на мікросхемі
КВ-радіоприймач, схема якого була розроблена в 70-і роки, зараз вважають прототипом Інтернету. Короткохвильові сигнали (3-30 МГц) подорожують на великі відстані. Неважко налаштувати приймач для прослуховування трансляції в іншій країні. За це прототип отримав назву світового радіо.
Простий КВ-приймач
Більш проста схема радіоприймача позбавлена мікросхеми. Перекриває діапазон від 4 до 13 МГц по частоті і до 75 метрів по довжині. Харчування - 9 В від батареї "Крона". В якості антени може служити монтажний провід. Приймач працює на навушники від плеєра. Високочастотний трактат побудований на транзисторах VT1 і VT2. За рахунок конденсатора С3 виникає позитивний зворотний заряд, регульований резистором R5.
сучасні радіоприймачі
Сучасні апарати дуже схожі на радіоприймачі СРСР: вони використовують ту ж антену, на якій виникають слабкі електромагнітні коливання. В антені з'являються високочастотні коливання від різних радіостанцій. Вони не використовуються безпосередньо для передачі сигналу, але здійснюють роботу подальшої ланцюга. Зараз такий ефект досягається за допомогою напівпровідникових приладів.
Загальний пристрій радіоприймачів з часів Попова змінилося незначно. Можна сказати, що схеми сильно ускладнилися, додалися мікросхеми і транзистори, стало можливим приймати не лише звук, а й вбудовувати проектор. Так приймачі еволюціонували в телевізори. Зараз при бажанні в апарат можна вмонтувати все, що душа забажає.
