Ilgą laiką radijo imtuvai buvo svarbiausių žmonijos išradimų sąrašo viršuje. Pirmieji tokie įrenginiai dabar rekonstruoti ir pakeisti šiuolaikiškai, tačiau jų surinkimo schemoje mažai kas pasikeitė – ta pati antena, tas pats įžeminimas ir virpesių grandinė nereikalingam signalui išfiltruoti. Be abejo, nuo radijo kūrėjo Popovo laikų schemos tapo daug sudėtingesnės. Jo pasekėjai sukūrė tranzistorius ir mikroschemas, kad atkurtų geresnį ir daug energijos sunaudojantį signalą.
Kodėl geriau pradėti nuo paprastų raštų?
Jei suprantate paprastą radijo grandinę, galite būti tikri, kad didžioji kelio į sėkmę surinkimo ir eksploatavimo srityje dalis jau buvo įveikta. Šiame straipsnyje panagrinėsime keletą tokių įrenginių schemų, jų atsiradimo istoriją ir pagrindines charakteristikas: dažnį, diapazoną ir kt.
Istorijos fonas
1895 m. gegužės 7 d. laikoma radijo gimtadieniu. Šią dieną Rusijos mokslininkas A. S. Popovas demonstravo savo aparatą Rusijos fizikos ir chemijos posėdyje.visuomenė.
1899 m. tarp Hoglando salos ir Kotkos miesto buvo nutiesta pirmoji 45 km ilgio radijo ryšio linija. Pirmojo pasaulinio karo metais plačiai paplito tiesioginio stiprinimo imtuvas ir vakuuminiai vamzdžiai. Karo metu radijo buvimas pasirodė esąs strategiškai būtinas.
1918 m. vienu metu Prancūzijoje, Vokietijoje ir JAV mokslininkai L. Levvy, L. Schottky ir E. Armstrong sukūrė superheterodino priėmimo metodą, tačiau dėl silpnų vakuuminių vamzdžių šis principas buvo plačiai taikomas tik 1930 m.
Tranzistoriniai įrenginiai pasirodė ir buvo sukurti šeštajame ir šeštajame dešimtmečiuose. Pirmąjį plačiai naudojamą keturių tranzistorių radijo imtuvą Regency TR-1 sukūrė vokiečių fizikas Herbertas Matare'as, remiamas pramonininko Jacobo Michaelo. Jis buvo parduotas JAV 1954 m. Visuose senuose radijo imtuvuose buvo naudojami tranzistoriai.
Aštuntajame dešimtmetyje buvo pradėti tirti ir įdiegti integriniai grandynai. Imtuvai dabar tobulinami su puikiu mazgų integravimu ir skaitmeniniu signalo apdorojimu.
Instrumento specifikacijos
Tiek seni, tiek šiuolaikiniai radijo imtuvai turi tam tikras charakteristikas:
- Jautrumas – gebėjimas priimti silpnus signalus.
- Dinaminis diapazonas – matuojamas hercais.
- Atsparumas triukšmui.
- Selektyvumas (selektyvumas) – galimybė slopinti pašalinius signalus.
- Vidinio triukšmo lygis.
- Stabilumas.
Šios savybės nėranaujos kartos imtuvų keitimas ir jų našumas bei naudojimo paprastumas.
Kaip veikia radijas
Paprasčiausia forma SSRS radijo imtuvai dirbo pagal šią schemą:
- Dėl elektromagnetinio lauko svyravimų antenoje atsiranda kintamoji srovė.
- Svyravimai filtruojami (selektyvumas), kad informacija būtų atskirta nuo triukšmo, t. y. svarbus jo komponentas išgaunamas iš signalo.
- Gautas signalas paverčiamas garsu (radijo atveju).
Panašiu principu televizoriuje atsiranda vaizdas, perduodami skaitmeniniai duomenys, veikia radijo bangomis valdoma įranga (vaikiški malūnsparniai, automobiliai).
Pirmasis imtuvas buvo labiau panašus į stiklinį vamzdelį su dviem elektrodais ir pjuvenomis viduje. Darbas atliktas pagal metalo miltelių užtaisų veikimo principą. Imtuvas pagal šiuolaikinius standartus turėjo didžiulį pasipriešinimą (iki 1000 omų) dėl to, kad pjuvenos prastai kontaktavo viena su kita, o dalis krūvio nuslydo į oro erdvę, kur išsisklaidė. Laikui bėgant šios pjuvenos buvo pakeistos virpesių grandine ir tranzistoriais energijai kaupti ir perduoti.
Priklausomai nuo individualios imtuvo grandinės, jame esantis signalas gali būti papildomai filtruojamas pagal amplitudę ir dažnį, stiprinimas, skaitmeninimas tolimesniam programinės įrangos apdorojimui ir kt. Paprasta radijo imtuvo grandinė suteikia galimybę apdoroti vieną signalą.
Terminologija
Paprasčiausia virpesių grandinė vadinama rite irkondensatorius uždarytas grandinėje. Jų pagalba iš visų įeinančių signalų galima pasirinkti norimą dėl natūralaus grandinės virpesių dažnio. Šio segmento pagrindu sukurti SSRS radijo imtuvai, taip pat šiuolaikiniai įrenginiai. Kaip visa tai veikia?
Paprastai radijo imtuvai maitinami baterijomis, kurių skaičius svyruoja nuo 1 iki 9. Tranzistoriniams įrenginiams plačiai naudojamos 7D-0.1 ir Krona baterijos, kurių įtampa iki 9 V. Kuo daugiau baterijų a. Reikia paprastos radijo imtuvo grandinės, tuo ilgiau jis veiks.
Pagal priimamų signalų dažnį įrenginiai skirstomi į šiuos tipus:
- Ilgoji banga (LW) – nuo 150 iki 450 kHz (lengvai išsibarsčiusi jonosferoje). Žemės bangos yra svarbios, kurių intensyvumas mažėja didėjant atstumui.
- Vidutinė banga (MW) – nuo 500 iki 1500 kHz (dieną lengvai išsisklaido jonosferoje, bet atsispindi naktį). Šviesiu paros metu diapazonas nustatomas pagal žemės bangas, o naktį - pagal atspindėtas bangas.
- Trumposios bangos (HF) – nuo 3 iki 30 MHz (jie nenusileidžia, jas išskirtinai atspindi jonosfera, todėl aplink imtuvą yra radijo tylos zona). Esant mažai siųstuvo galiai, trumposios bangos gali nukeliauti didelius atstumus.
- Ultra trumpųjų bangų (VHF) – nuo 30 iki 300 MHz (turi aukštą prasiskverbimo gebą, kaip taisyklė, atsispindi jonosferoje ir lengvai apeina kliūtis).
- Aukšto dažnio (HF) – nuo 300 MHz iki 3 GHz (naudojamas korinio ryšio ir Wi-Fi, veikia matomoje vietoje, neaplenkia kliūčių irskleisti tiesia linija).
- Ypatingai aukštas dažnis (EHF) – nuo 3 iki 30 GHz (naudojamas palydoviniam ryšiui, atsispindi nuo kliūčių ir veikia matomumo zonoje).
- Hiper aukštas dažnis (HHF) – nuo 30 GHz iki 300 GHz (neapeikite kliūčių ir atsispindi kaip šviesa, naudojami labai ribotai).
Naudojant HF, MW ir LW, transliacija gali būti vykdoma esant toli nuo stoties. VHF juosta priima signalus konkrečiau, bet jei stotis palaiko tik ją, tai klausytis kitų dažnių neveiks. Imtuve gali būti grotuvas muzikai klausytis, projektorius rodymui ant nutolusių paviršių, laikrodis ir žadintuvas. Radijo imtuvo grandinės aprašymas su tokiais papildymais taps sudėtingesnis.
Radijo imtuvuose įdiegus mikroschemą, buvo galima žymiai padidinti signalų priėmimo spindulį ir dažnį. Pagrindinis jų privalumas – palyginti mažos energijos sąnaudos ir nedidelis dydis, patogus nešiotis. Mikroschemoje yra visi būtini parametrai signalo mažinimui ir išvesties duomenų nuskaitymui. Šiuolaikiniuose įrenginiuose dominuoja skaitmeninis signalų apdorojimas. SSRS radijo imtuvai buvo skirti tik garso signalui perduoti, tik pastaraisiais dešimtmečiais imtuvų įrenginys išsivystė ir tapo sudėtingesnis.
Paprasčiausių imtuvų schemos
Paprasčiausio namo surinkimo radijo imtuvo schema buvo sukurta dar SSRS laikais. Tada, kaip ir dabar, įrenginiai buvo suskirstyti į detektorius, tiesioginį stiprinimą, tiesioginį konvertavimą,superheterodino tipas, refleksinis, regeneracinis ir superregeneracinis. Paprasčiausi suvokimo ir surinkimo požiūriu yra detektoriniai imtuvai, nuo kurių, galima sakyti, radijo raida prasidėjo XX amžiaus pradžioje. Sunkiausia buvo sukurti mikroschemų ir kelių tranzistorių pagrindu veikiančius įrenginius. Tačiau jei suprasite vieną schemą, kitos problemos nebebus.
Paprastas detektoriaus imtuvas
Paprasčiausio radijo imtuvo grandinę sudaro dvi dalys: germanio diodas (tiks D8 ir D9) ir pagrindinis telefonas su didele varža (TON1 arba TON2). Kadangi grandinėje nėra virpesių grandinės, ji negalės sugauti tam tikros radijo stoties, transliuojamos tam tikroje srityje, signalų, tačiau susidoros su savo pagrindine užduotimi.
Norint dirbti, jums reikia geros antenos, kurią galėtumėte užmesti ant medžio, ir įžeminimo laido. Kad įsitikintumėte, pakanka pritvirtinti prie masyvios metalinės skeveldros (pavyzdžiui, prie kibiro) ir kelis centimetrus įkasti į žemę.
Virpesių grandinės parinktis
Ankstesnėje grandinėje, norėdami įvesti selektyvumą, galite pridėti induktorių ir kondensatorių, sukurdami virpesių grandinę. Dabar, jei norite, galite pagauti konkrečios radijo stoties signalą ir netgi jį sustiprinti.
Vožtuvo regeneracinis trumpųjų bangų imtuvas
Vožtuviniai radijo imtuvai, kurių grandinė yra gana paprasta, yra skirti priimti signalus iš mėgėjiškų stočių nedideliais atstumais - diapazonu nuo VHF(ultratrumpoji banga) į LW (ilgoji banga). Šioje grandinėje veikia piršto tipo baterijų lempos. Jie geriausiai generuoja VHF. O anodo apkrovos pasipriešinimas pašalinamas žemu dažniu. Visos detalės parodytos diagramoje, tik ritės ir droselis gali būti laikomi naminiais. Jei norite priimti televizijos signalus, tada L2 ritė (EBF11) sudaryta iš 7 vijų, kurių skersmuo yra 15 mm, o laidas - 1,5 mm. Mėgėjiškam imtuvui tiks 5 apsisukimai.
Tiesioginio stiprinimo radijas su dviem tranzistoriais
Grandinėje yra magnetinė antena ir dviejų pakopų žemųjų dažnių stiprintuvas - tai sureguliuota radijo imtuvo įvesties virpesių grandinė. Pirmasis etapas yra RF moduliuoto signalo detektorius. Induktorius suvyniotas 80 apsisukimų PEV-0, 25 viela (nuo šešto posūkio iš apačios pagal schemą yra čiaupas) ant ferito strypo, kurio skersmuo 10 mm ir ilgis 40.
Tokia paprasta radijo grandinė skirta atpažinti stiprius signalus iš netoliese esančių stočių.
Ypatingai generatyvus FM įrenginys
FM imtuvas, surinktas pagal E. Solodovnikovo modelį, lengvai surenkamas, tačiau pasižymi dideliu jautrumu (iki 1 μV). Tokie įrenginiai naudojami aukšto dažnio signalams (daugiau nei 1 MHz) su amplitudės moduliacija. Dėl stipraus teigiamo grįžtamojo ryšio etapo stiprinimas padidėja iki begalybės, o grandinė pereina į generavimo režimą. Dėl šios priežasties atsiranda savęs sužadinimas. Norėdami to išvengti ir naudoti imtuvą kaip aukšto dažnio stiprintuvą, nustatykite lygįkoeficientą ir, pasiekus šią vertę, smarkiai sumažinti iki minimumo. Norėdami nuolat stebėti stiprinimą, galite naudoti pjūklinį impulsų generatorių arba tai padaryti lengviau.
Praktiškai pats stiprintuvas dažnai veikia kaip generatorius. Naudojant filtrus (R6C7), išryškinančius žemo dažnio signalus, ultragarso virpesių perdavimas į tolesnės ULF kaskados įvestį yra apribotas. FM signalams 100–108 MHz L1 ritė paverčiama pusiau apsisukimu, kurio skerspjūvis yra 30 mm, o tiesinė dalis yra 20 mm, o laido skersmuo yra 1 mm. O L2 ritėje yra 2-3 posūkiai, kurių skersmuo yra 15 mm, ir viela, kurios skerspjūvis yra 0,7 mm pusės apsisukimo viduje. Imtuvo stiprinimas galimas signalams nuo 87,5 MHz.
Įrenginys luste
Aštuntajame dešimtmetyje sukurtas HF radijas dabar laikomas interneto prototipu. Trumpųjų bangų signalai (3–30 MHz) sklinda didelius atstumus. Imtuvą lengva nustatyti taip, kad būtų galima klausytis transliacijos kitoje šalyje. Už tai prototipas gavo pasaulinio radijo pavadinimą.
Paprastas HF imtuvas
Paprastesnėje radijo imtuvo grandinėje nėra mikroschemos. Apima nuo 4 iki 13 MHz dažnių diapazoną ir iki 75 metrų ilgio. Maistas - 9 V nuo Krona baterijos. Viela gali tarnauti kaip antena. Imtuvas veikia su grotuvo ausinėmis. Aukšto dažnio traktatas sukurtas ant tranzistorių VT1 ir VT2. Dėl kondensatoriaus C3 atsiranda teigiamas atvirkštinis įkrovimas, reguliuojamas rezistoriaus R5.
Modernaradijas
Šiuolaikiniai įrenginiai labai panašūs į SSRS radijo imtuvus: jie naudoja tą pačią anteną, ant kurios atsiranda silpni elektromagnetiniai virpesiai. Antenoje atsiranda aukšto dažnio vibracijos iš skirtingų radijo stočių. Jie nėra naudojami tiesiogiai signalo perdavimui, bet atlieka tolesnės grandinės darbą. Dabar šis efektas pasiekiamas naudojant puslaidininkinius įtaisus.
Imtuvai buvo plačiai sukurti XX amžiaus viduryje ir nuo to laiko buvo nuolat tobulinami, nepaisant to, kad jie buvo pakeisti mobiliaisiais telefonais, planšetiniais kompiuteriais ir televizoriais.
Bendras radijo imtuvų išdėstymas šiek tiek pasikeitė nuo Popovo laikų. Galima sakyti, kad grandinės tapo daug sudėtingesnės, buvo pridėtos mikroschemos ir tranzistoriai, atsirado galimybė priimti ne tik garso signalą, bet ir įdėti projektorių. Taigi imtuvai virto televizoriais. Dabar, jei norite, į įrenginį galite įdėti viską, ko tik širdis geidžia.
