Lange tijd stonden radio's bovenaan de lijst van de belangrijkste uitvindingen van de mensheid. De eerste van dergelijke apparaten zijn nu gereconstrueerd en op een moderne manier veranderd, maar er is weinig veranderd in hun montageschema - dezelfde antenne, dezelfde aarding en een oscillerend circuit om een onnodig signaal uit te filteren. Ongetwijfeld zijn de schema's veel gecompliceerder geworden sinds de tijd van de maker van de radio, Popov. Zijn volgelingen ontwikkelden transistors en microschakelingen om een beter en meer energie-intensief signaal te reproduceren.
Waarom is het beter om met eenvoudige patronen te beginnen?
Als je een eenvoudig radiocircuit begrijpt, kun je er zeker van zijn dat het grootste deel van de weg naar succes op het gebied van montage en bediening al onder de knie is. In dit artikel zullen we verschillende schema's van dergelijke apparaten analyseren, de geschiedenis van hun optreden en de belangrijkste kenmerken: frequentie, bereik, enz.
Historische achtergrond
7 mei 1895 wordt beschouwd als de geboortedag van de radio. Op deze dag demonstreerde de Russische wetenschapper A. S. Popov zijn apparaat tijdens een bijeenkomst van de Russische Fysische en Chemischesamenleving.
In 1899 werd de eerste 45 km lange radiocommunicatielijn aangelegd tussen het eiland Hogland en de stad Kotka. Tijdens de Eerste Wereldoorlog werden de ontvangers met directe versterking en vacuümbuizen wijdverbreid. Tijdens de vijandelijkheden bleek de aanwezigheid van een radio strategisch noodzakelijk.
In 1918, gelijktijdig in Frankrijk, Duitsland en de VS, ontwikkelden wetenschappers L. Levvy, L. Schottky en E. Armstrong de methode van superheterodyne-ontvangst, maar vanwege zwakke vacuümbuizen werd dit principe alleen op grote schaal gebruikt in de jaren 1930.
Transistorapparaten verschenen en ontwikkelden zich in de jaren '50 en '60. De eerste veelgebruikte radio-ontvanger met vier transistoren, de Regency TR-1, is gemaakt door de Duitse natuurkundige Herbert Matare met de steun van industrieel Jacob Michael. Het werd in 1954 in de VS verkocht. Alle oude radio's gebruikten transistors.
In de jaren 70 begon de studie en implementatie van geïntegreerde schakelingen. Ontvangers evolueren nu met geweldige node-integratie en digitale signaalverwerking.
Instrumentspecificaties
Zowel oude als moderne radio's hebben bepaalde kenmerken:
- Gevoeligheid - het vermogen om zwakke signalen te ontvangen.
- Dynamisch bereik - gemeten in Hertz.
- Noise immuniteit.
- Selectiviteit (selectiviteit) - de mogelijkheid om externe signalen te onderdrukken.
- Intern geluidsniveau.
- Stabiliteit.
Deze kenmerken zijn nietverandering in nieuwe generaties ontvangers en bepalen hun prestaties en gebruiksgemak.
Hoe radio's werken
In de meest algemene vorm werkten de radio-ontvangers van de USSR volgens het volgende schema:
- Door schommelingen in het elektromagnetische veld ontstaat er een wisselstroom in de antenne.
- Oscillaties worden gefilterd (selectiviteit) om informatie van ruis te scheiden, d.w.z. de belangrijke component wordt uit het signaal gehaald.
- Het ontvangen signaal wordt omgezet in geluid (in het geval van radio's).
Volgens een soortgelijk principe verschijnt een beeld op een tv, worden digitale gegevens verzonden, werkt radiografisch bestuurbare apparatuur (kinderhelikopters, auto's).
De eerste ontvanger leek meer op een glazen buis met twee elektroden en zaagsel erin. Het werk werd uitgevoerd volgens het principe van de werking van ladingen op metaalpoeder. De ontvanger had naar moderne maatstaven een enorme weerstand (tot 1000 ohm) vanwege het feit dat het zaagsel slecht contact met elkaar had en een deel van de lading het luchtruim in gleed, waar het verdween. Na verloop van tijd werd dit zaagsel vervangen door een oscillerend circuit en transistors om energie op te slaan en over te dragen.
Afhankelijk van het individuele circuit van de ontvanger, kan het signaal erin extra worden gefilterd op amplitude en frequentie, versterking, digitalisering voor verdere softwareverwerking, enz. Een eenvoudig radio-ontvangercircuit zorgt voor een enkele signaalverwerking.
Terminologie
Een oscillerend circuit in zijn eenvoudigste vorm wordt een spoel genoemd encondensator gesloten in een circuit. Met behulp hiervan is het mogelijk om uit alle inkomende signalen de gewenste te selecteren vanwege de natuurlijke frequentie van oscillaties van het circuit. Radio-ontvangers van de USSR, evenals moderne apparaten, zijn gebaseerd op dit segment. Hoe werkt het allemaal?
Radio-ontvangers worden in de regel gevoed door batterijen, waarvan het aantal varieert van 1 tot 9. Voor transistorapparaten worden 7D-0.1 en Krona-batterijen met een spanning tot 9 V veel gebruikt. een eenvoudig radio-ontvangercircuit vereist, hoe langer het zal werken.
Afhankelijk van de frequentie van ontvangen signalen, zijn apparaten onderverdeeld in de volgende typen:
- Langegolf (LW) - van 150 tot 450 kHz (gemakkelijk verspreid in de ionosfeer). Grondgolven zijn van belang, waarvan de intensiteit afneemt met de afstand.
- Middengolf (MW) - van 500 tot 1500 kHz (gemakkelijk verspreid in de ionosfeer gedurende de dag, maar 's nachts gereflecteerd). Overdag wordt het bereik bepaald door grondgolven, 's nachts door gereflecteerde golven.
- Kortegolf (HF) - van 3 tot 30 MHz (ze landen niet, ze worden uitsluitend gereflecteerd door de ionosfeer, dus er is een radiostiltezone rond de ontvanger). Met een laag zendvermogen kunnen korte golven lange afstanden afleggen.
- Ultra kortegolf (VHF) - van 30 tot 300 MHz (hebben een hoog penetrerend vermogen, worden in de regel gereflecteerd door de ionosfeer en gaan gemakkelijk om obstakels heen).
- Hoge frequentie (HF) - van 300 MHz tot 3 GHz (gebruikt in mobiele communicatie en wifi, bedien in het zicht, ga niet om obstakels heen enrechtlijnig voortplanten).
- Extreem hoge frequentie (EHF) - van 3 tot 30 GHz (gebruikt voor satellietcommunicatie, weerkaatst door obstakels en binnen het gezichtsveld).
- Hyper hoge frequentie (HHF) - van 30 GHz tot 300 GHz (ga niet om obstakels heen en worden gereflecteerd als licht, worden zeer beperkt gebruikt).
Bij gebruik van HF, MW en LW kan de uitzending worden uitgevoerd terwijl u zich ver van het station bevindt. De VHF-band ontvangt signalen specifieker, maar als het station dit alleen ondersteunt, werkt het luisteren naar andere frequenties niet. De ontvanger kan worden uitgerust met een speler om naar muziek te luisteren, een projector voor weergave op externe oppervlakken, een klok en een wekker. De beschrijving van het radio-ontvangercircuit met dergelijke toevoegingen zal ingewikkelder worden.
De introductie van een microchip in radio-ontvangers maakte het mogelijk om de ontvangstradius en frequentie van signalen aanzienlijk te vergroten. Hun belangrijkste voordeel is een relatief laag energieverbruik en een klein formaat, wat handig is om mee te nemen. De microschakeling bevat alle noodzakelijke parameters voor signaaldownsampling en leesbaarheid van de uitgangsgegevens. Digitale signaalverwerking domineert moderne apparaten. Radio-ontvangers van de USSR waren alleen bedoeld voor het verzenden van een audiosignaal, pas in de afgelopen decennia is het apparaat van ontvangers ontwikkeld en gecompliceerder geworden.
Schema's van de eenvoudigste ontvangers
Het schema van de eenvoudigste radio-ontvanger voor het samenstellen van een huis is ontwikkeld in de tijd van de USSR. Toen, net als nu, werden apparaten onderverdeeld in detector, directe versterking, directe conversie,superheterodyne type, reflex, regeneratief en superregeneratief. De eenvoudigste in waarneming en montage zijn detectorontvangers, waarvan men kan zeggen dat de ontwikkeling van radio begon aan het begin van de 20e eeuw. Het moeilijkst te bouwen waren apparaten op basis van microschakelingen en verschillende transistors. Als u echter één schema begrijpt, zullen andere geen probleem meer zijn.
Eenvoudige detectorontvanger
Het circuit van de eenvoudigste radio-ontvanger bestaat uit twee delen: een germaniumdiode (D8 en D9 zijn voldoende) en een hoofdtelefoon met hoge weerstand (TON1 of TON2). Aangezien er geen oscillerend circuit in het circuit zit, zal het de signalen van een bepaald radiostation dat in een bepaald gebied wordt uitgezonden niet kunnen opvangen, maar het zal zijn hoofdtaak aankunnen.
Om te werken, heb je een goede antenne nodig die je op een boom kunt gooien, en een aardingsdraad. Om zeker te zijn, volstaat het om het aan een massief metalen fragment te bevestigen (bijvoorbeeld aan een emmer) en het een paar centimeter in de grond te begraven.
Oscillerende circuit optie
In het vorige circuit om selectiviteit te introduceren, kun je een inductor en een condensator toevoegen, waardoor een oscillerend circuit ontstaat. Nu kunt u, indien gewenst, het signaal van een specifiek radiostation opvangen en zelfs versterken.
Klep regeneratieve kortegolf ontvanger
Valve-radio's, waarvan het circuit vrij eenvoudig is, zijn gemaakt om signalen van amateurstations op korte afstanden te ontvangen - op het bereik van VHF(ultrakortegolf) naar LW (langegolf). In dit circuit werken batterijlampen van het vingertype. Ze genereren het beste op VHF. En de weerstand van de anodebelasting wordt verwijderd door een lage frequentie. Alle details worden weergegeven in het diagram, alleen spoelen en een choke kunnen als zelfgemaakt worden beschouwd. Wil je televisiesignalen ontvangen, dan bestaat de L2-spoel (EBF11) uit 7 windingen met een diameter van 15 mm en een draad van 1,5 mm. Voor een amateurontvanger zijn 5 beurten voldoende.
Directe versterking radio met twee transistors
Het circuit bevat een magnetische antenne en een tweetraps basversterker - dit is een afgestemd oscillerend ingangscircuit van de radio-ontvanger. De eerste fase is de RF-gemoduleerde signaaldetector. De spoel is in 80 windingen gewikkeld met PEV-0, 25 draad (vanaf de zesde winding is er een tap vanaf de onderkant volgens het diagram) op een ferrietstaaf met een diameter van 10 mm en een lengte van 40.
Zo'n eenvoudig radiocircuit is ontworpen om sterke signalen van nabijgelegen stations te herkennen.
Supergeneratief FM-apparaat
FM-ontvanger, geassembleerd volgens het model van E. Solodovnikov, is eenvoudig te monteren, maar heeft een hoge gevoeligheid (tot 1 μV). Dergelijke apparaten worden gebruikt voor hoogfrequente signalen (meer dan 1 MHz) met amplitudemodulatie. Vanwege de sterke positieve feedback neemt de versterking van het podium toe tot oneindig en komt het circuit in de generatiemodus. Om deze reden treedt zelfexcitatie op. Om dit te vermijden en de ontvanger als een hoogfrequente versterker te gebruiken, stelt u het niveau incoëfficiënt en, wanneer het deze waarde bereikt, sterk verminderen tot een minimum. Voor constante bewaking van de versterking kunt u een zaagtandpulsgenerator gebruiken, of u kunt het eenvoudiger doen.
In de praktijk fungeert de versterker zelf vaak als generator. Met behulp van filters (R6C7), die laagfrequente signalen markeren, wordt de doorgang van ultrasone trillingen naar de ingang van de volgende ULF-cascade beperkt. Voor FM-signalen 100-108 MHz wordt de L1-spoel omgezet in een halve slag met een doorsnede van 30 mm en een lineair deel van 20 mm met een draaddiameter van 1 mm. En de L2-spoel bevat 2-3 windingen met een diameter van 15 mm en een draad met een doorsnede van 0,7 mm in de halve winding. Ontvangerversterking beschikbaar voor signalen vanaf 87,5 MHz.
Apparaat op een chip
De HF-radio, die in de jaren 70 werd ontworpen, wordt nu beschouwd als het prototype van internet. Kortegolfsignalen (3-30 MHz) leggen grote afstanden af. Het is eenvoudig om de ontvanger in te stellen om naar een uitzending in een ander land te luisteren. Hiervoor kreeg het prototype de naam wereldradio.
Eenvoudige HF-ontvanger
Een eenvoudiger radio-ontvangercircuit heeft geen microcircuit. Bestrijkt het bereik van 4 tot 13 MHz in frequentie en tot 75 meter lang. Voedsel - 9 V van de Krona-batterij. Een draad kan als antenne dienen. De receiver werkt op een koptelefoon van de speler. De hoogfrequente verhandeling is gebouwd op de transistors VT1 en VT2. Door de condensator C3 ontstaat er een positieve omgekeerde lading, geregeld door de weerstand R5.
Modernradio's
Moderne apparaten lijken erg op de radio-ontvangers van de USSR: ze gebruiken dezelfde antenne, waarop zwakke elektromagnetische oscillaties optreden. Hoogfrequente trillingen van verschillende radiostations verschijnen in de antenne. Ze worden niet direct gebruikt voor signaaloverdracht, maar voeren het werk van het volgende circuit uit. Dit effect wordt nu bereikt met behulp van halfgeleiderapparaten.
Ontvangers werden in het midden van de 20e eeuw op grote schaal ontwikkeld en zijn sindsdien voortdurend verbeterd, ondanks hun vervanging door mobiele telefoons, tablets en tv's.
De algemene opstelling van radio-ontvangers is enigszins veranderd sinds de tijd van Popov. We kunnen zeggen dat de circuits veel gecompliceerder zijn geworden, microschakelingen en transistors zijn toegevoegd, het is mogelijk geworden om niet alleen een audiosignaal te ontvangen, maar ook om een projector in te bouwen. Dus ontvangers evolueerden naar televisies. Nu, als je wilt, kun je alles wat je hartje begeert in het apparaat inbouwen.
