برای مدت طولانی، رادیوها در صدر فهرست مهم ترین اختراعات بشر بودند. اولین چنین دستگاه هایی اکنون به روشی مدرن بازسازی و تغییر یافته اند، با این حال، تغییرات کمی در طرح مونتاژ آنها ایجاد شده است - همان آنتن، همان زمین و یک مدار نوسانی برای فیلتر کردن سیگنال های غیر ضروری. بدون شک، طرح ها از زمان خالق رادیو، پوپوف، بسیار پیچیده تر شده اند. پیروان او ترانزیستورها و ریزمدارها را برای بازتولید سیگنال بهتر و پر انرژی تر توسعه دادند.
چرا بهتر است با الگوهای ساده شروع کنیم؟
اگر یک مدار رادیویی ساده را درک می کنید، می توانید مطمئن باشید که بیشتر راه های موفقیت در زمینه مونتاژ و بهره برداری قبلاً مسلط شده است. در این مقاله، چندین طرح از چنین دستگاه هایی، تاریخچه وقوع آنها و ویژگی های اصلی: فرکانس، برد و غیره را تجزیه و تحلیل خواهیم کرد.
پیشینه تاریخی
7 مه 1895 روز تولد رادیو در نظر گرفته می شود. در این روز دانشمند روسی A. S. Popov دستگاه خود را در جلسه فیزیک و شیمی روسیه به نمایش گذاشت.جامعه.
در سال 1899، اولین خط ارتباطی رادیویی به طول 45 کیلومتر بین جزیره هوگلند و شهر کوتکا ساخته شد. در طول جنگ جهانی اول، گیرنده تقویت مستقیم و لوله های خلاء گسترده شد. در طول جنگ، حضور یک رادیو از نظر استراتژیک ضروری بود.
در سال 1918، به طور همزمان در فرانسه، آلمان و ایالات متحده، دانشمندان L. Levvy، L. Schottky و E. Armstrong روش دریافت سوپرهترودین را توسعه دادند، اما به دلیل ضعیف بودن لوله های خلاء، این اصل به طور گسترده فقط در سالهای دهه 1930.
دستگاه های ترانزیستوری در دهه های 50 و 60 ظاهر و توسعه یافتند. اولین گیرنده رادیویی چهار ترانزیستوری پرکاربرد، Regency TR-1، توسط فیزیکدان آلمانی هربرت ماتار و با حمایت صنعتگر یاکوب مایکل ساخته شد. در سال 1954 در ایالات متحده به فروش رسید. همه رادیوهای قدیمی از ترانزیستور استفاده می کردند.
در دهه ۷۰، مطالعه و اجرای مدارهای مجتمع آغاز شد. گیرنده ها اکنون با یکپارچه سازی گره عالی و پردازش سیگنال دیجیتال در حال تکامل هستند.
مشخصات ابزار
رادیوهای قدیمی و مدرن هر دو ویژگی های خاصی دارند:
- حساسیت - توانایی دریافت سیگنال های ضعیف.
- محدوده دینامیکی - با هرتز اندازهگیری میشود.
- ایمنی در برابر صدا.
- انتخابی (انتخابی) - توانایی سرکوب سیگنال های خارجی.
- سطح سر و صدای داخلی.
- پایداری.
این ویژگی ها نیستتغییر در نسل های جدید گیرنده ها و تعیین عملکرد و سهولت استفاده آنها.
چگونه رادیوها کار می کنند
در کلی ترین شکل، گیرنده های رادیویی اتحاد جماهیر شوروی طبق طرح زیر کار می کردند:
- به دلیل نوسانات میدان الکترومغناطیسی، یک جریان متناوب در آنتن ظاهر می شود.
- نوسانات فیلتر می شوند (انتخابی) برای جدا کردن اطلاعات از نویز، به عنوان مثال، جزء مهم آن از سیگنال استخراج می شود.
- سیگنال دریافتی به صدا تبدیل می شود (در مورد رادیوها).
طبق یک اصل مشابه، تصویری بر روی تلویزیون ظاهر می شود، داده های دیجیتال منتقل می شود، تجهیزات رادیویی کنترل می شود (بالگردهای کودکان، اتومبیل).
اولین گیرنده بیشتر شبیه یک لوله شیشه ای با دو الکترود و خاک اره بود. کار بر اساس اصل عمل بارها روی پودر فلز انجام شد. گیرنده با استانداردهای مدرن (تا 1000 اهم) به دلیل تماس ضعیفی از خاک اره با یکدیگر مقاومت زیادی داشت و بخشی از شارژ به فضای هوایی سر خورد و در آنجا پراکنده شد. با گذشت زمان، این خاک اره با یک مدار نوسانی و ترانزیستور برای ذخیره و انتقال انرژی جایگزین شد.
بسته به مدار جداگانه گیرنده، سیگنال موجود در آن می تواند تحت فیلترهای اضافی بر اساس دامنه و فرکانس، تقویت، دیجیتالی شدن برای پردازش بیشتر نرم افزاری و غیره قرار گیرد. یک مدار گیرنده رادیویی ساده پردازش سیگنال واحد را فراهم می کند.
اصطلاحات
مدار نوسانی در ساده ترین شکل خود سیم پیچ و نامیده می شودخازن در مدار بسته است با کمک آنها، از بین تمام سیگنال های دریافتی، به دلیل فرکانس طبیعی نوسانات مدار، می توان سیگنال مورد نظر را انتخاب کرد. گیرنده های رادیویی اتحاد جماهیر شوروی و همچنین دستگاه های مدرن بر اساس این بخش هستند. چگونه همه چیز کار می کند؟
به عنوان یک قاعده، گیرنده های رادیویی با باتری ها تغذیه می شوند که تعداد آنها از 1 تا 9 متغیر است. برای دستگاه های ترانزیستوری، باتری های 7D-0.1 و Krona با ولتاژ تا 9 ولت به طور گسترده ای استفاده می شوند. مدار گیرنده رادیویی ساده نیاز دارد، مدت زمان بیشتری کار خواهد کرد.
با توجه به فرکانس سیگنال های دریافتی، دستگاه ها به انواع زیر تقسیم می شوند:
- موج بلند (LW) - از 150 تا 450 کیلوهرتز (به راحتی در یونوسفر پراکنده می شود). امواج زمینی مهم هستند که شدت آنها با فاصله کاهش می یابد.
- موج متوسط (MW) - از 500 تا 1500 کیلوهرتز (به راحتی در روز در یونوسفر پراکنده می شود، اما در شب منعکس می شود). در طول ساعات روز، محدوده توسط امواج زمین و در شب توسط امواج بازتابیده تعیین می شود.
- موج کوتاه (HF) - از 3 تا 30 مگاهرتز (آنها فرود نمی آیند، آنها منحصراً توسط یونوسفر منعکس می شوند، بنابراین یک منطقه سکوت رادیویی در اطراف گیرنده وجود دارد). با قدرت فرستنده کم، امواج کوتاه می توانند مسافت های طولانی را طی کنند.
- امواج کوتاه فوق العاده (VHF) - از 30 تا 300 مگاهرتز (قابلیت نفوذ بالایی دارند، معمولاً توسط یونوسفر منعکس می شوند و به راحتی موانع را دور می زنند).
- فرکانس بالا (HF) - از 300 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز (مورد استفاده در ارتباطات سلولی و Wi-Fi، در محدوده دید کار می کند، موانع را دور نزنید وبه صورت مستقیم منتشر کنید).
- فرکانس بسیار بالا (EHF) - از 3 تا 30 گیگاهرتز (برای ارتباطات ماهواره ای استفاده می شود، از موانع منعکس می شود و در محدوده دید کار می کند).
- فوق بالا (HHF) - از 30 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز (موانع را دور نزنید و مانند نور منعکس می شوند، بسیار محدود استفاده می شوند).
هنگام استفاده از HF، MW و LW، پخش را می توان در حالی که از ایستگاه دور هستید انجام داد. باند VHF سیگنال ها را به طور خاص دریافت می کند، اما اگر ایستگاه فقط از آن پشتیبانی کند، گوش دادن به فرکانس های دیگر کار نخواهد کرد. این گیرنده می تواند به پخش کننده برای گوش دادن به موسیقی، پروژکتور برای نمایش در سطوح دور، ساعت و ساعت زنگ دار مجهز شود. شرح مدار گیرنده رادیویی با چنین اضافاتی پیچیده تر خواهد شد.
معرفی یک ریزتراشه به گیرنده های رادیویی امکان افزایش چشمگیر شعاع دریافت و فرکانس سیگنال ها را فراهم کرد. مزیت اصلی آنها مصرف انرژی نسبتا کم و اندازه کوچک است که برای حمل راحت است. ریز مدار شامل تمام پارامترهای لازم برای نمونه برداری سیگنال و خوانایی داده های خروجی است. پردازش سیگنال دیجیتال بر دستگاه های مدرن غالب است. گیرنده های رادیویی اتحاد جماهیر شوروی فقط برای انتقال سیگنال صوتی در نظر گرفته شده بودند، فقط در دهه های اخیر دستگاه گیرنده ها توسعه یافته و پیچیده تر شده است.
طرحهای سادهترین گیرندهها
طرح ساده ترین گیرنده رادیویی برای مونتاژ خانه در روزهای اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت. در آن زمان، مانند اکنون، دستگاه ها به آشکارساز، تقویت مستقیم، تبدیل مستقیم،نوع سوپرهترودین، رفلکس، احیا کننده و فوق احیا کننده. ساده ترین در درک و مونتاژ گیرنده های آشکارساز هستند که می توان در نظر گرفت که توسعه رادیو از ابتدای قرن بیستم شروع شد. سخت ترین آنها برای ساخت دستگاه های مبتنی بر ریزمدار و چندین ترانزیستور بودند. با این حال، اگر یک طرح را درک کنید، سایر طرحها دیگر مشکلی نخواهند داشت.
گیرنده آشکارساز ساده
مدار ساده ترین گیرنده رادیویی شامل دو بخش است: یک دیود ژرمانیوم (D8 و D9) و یک تلفن اصلی با مقاومت بالا (TON1 یا TON2). از آنجایی که مدار نوسانی در مدار وجود ندارد، نمیتواند سیگنالهای یک ایستگاه رادیویی خاص را که در یک منطقه خاص پخش میشود دریافت کند، اما با وظیفه اصلی خود کنار میآید.
برای کار به یک آنتن خوب که بتوانید روی درخت پرتاب کنید و یک سیم زمین نیاز دارید. برای اطمینان کافی است آن را به یک قطعه فلزی عظیم (مثلاً به یک سطل) وصل کرده و چند سانتی متر در زمین فرو کنید.
گزینه مدار نوسانی
در مدار قبلی برای معرفی گزینش پذیری، می توانید یک سلف و یک خازن اضافه کنید و یک مدار نوسانی ایجاد کنید. حالا در صورت تمایل می توانید سیگنال یک ایستگاه رادیویی خاص را بگیرید و حتی آن را تقویت کنید.
گیرنده موج کوتاه احیاکننده دریچه
رادیوهای شیر، که مدار آن بسیار ساده است، برای دریافت سیگنال از ایستگاه های آماتور در فواصل کوتاه - در محدوده های VHF ساخته شده اند.(فراب کوتاه) به LW (موج بلند). در این مدار لامپ های باتری انگشتی کار می کنند. آنها بهترین تولید را در VHF دارند. و مقاومت بار آند با فرکانس پایین حذف می شود. تمام جزئیات در نمودار نشان داده شده است، فقط کویل ها و یک چوک را می توان خانگی در نظر گرفت. اگر می خواهید سیگنال های تلویزیونی را دریافت کنید، سیم پیچ L2 (EBF11) از 7 دور با قطر 15 میلی متر و سیم 1.5 میلی متر تشکیل شده است. برای یک گیرنده آماتور، 5 نوبت انجام می شود.
رادیو تقویت مستقیم با دو ترانزیستور
مدار حاوی یک آنتن مغناطیسی و یک تقویت کننده باس دو مرحله ای است - این یک مدار نوسانی ورودی تنظیم شده گیرنده رادیویی است. مرحله اول آشکارساز سیگنال مدوله شده RF است. سلف در 80 دور با سیم PEV-0 25 پیچ می شود (از پیچ ششم طبق نمودار از پایین یک شیر آب وجود دارد) روی میله فریت به قطر 10 میلی متر و طول 40.
چنین مدار رادیویی ساده ای برای تشخیص سیگنال های قوی از ایستگاه های مجاور طراحی شده است.
دستگاه FM فوق العاده تولیدکننده
گیرنده FM، که طبق مدل E. Solodovnikov مونتاژ شده است، به راحتی مونتاژ می شود، اما حساسیت بالایی دارد (تا 1 μV). چنین دستگاه هایی برای سیگنال های فرکانس بالا (بیش از 1 مگاهرتز) با مدولاسیون دامنه استفاده می شود. به دلیل بازخورد مثبت قوی، بهره مرحله تا بی نهایت افزایش می یابد و مدار وارد حالت تولید می شود. به همین دلیل، خود هیجانی رخ می دهد. برای جلوگیری از آن و استفاده از گیرنده به عنوان یک تقویت کننده فرکانس بالا، سطح را تنظیم کنیدضریب و هنگامی که به این مقدار رسید، به شدت به حداقل می رسد. برای نظارت بر بهره ثابت، می توانید از یک ژنراتور پالس دندان اره استفاده کنید، یا می توانید این کار را آسان تر انجام دهید.
در عمل، خود تقویت کننده اغلب به عنوان یک ژنراتور عمل می کند. با کمک فیلترها (R6C7)، که سیگنالهای فرکانس پایین را برجسته میکنند، عبور ارتعاشات اولتراسونیک به ورودی آبشار ULF بعدی محدود میشود. برای سیگنال های FM 100-108 مگاهرتز، سیم پیچ L1 به نیم دور با مقطع 30 میلی متر و قسمت خطی 20 میلی متر با قطر سیم 1 میلی متر تبدیل می شود. و سیم پیچ L2 شامل 2-3 پیچ به قطر 15 میلی متر و یک سیم با مقطع 0.7 میلی متر در داخل نیم چرخش می باشد. بهره گیرنده برای سیگنالهای 87.5 مگاهرتز در دسترس است.
دستگاه روی تراشه
رادیو HF که در دهه ۷۰ طراحی شد، اکنون نمونه اولیه اینترنت محسوب می شود. سیگنال های موج کوتاه (3-30 مگاهرتز) مسافت های زیادی را طی می کنند. تنظیم گیرنده برای گوش دادن به پخش در کشور دیگر آسان است. برای این، نمونه اولیه نام رادیو جهانی را دریافت کرد.
گیرنده ساده HF
مدار گیرنده رادیویی سادهتر فاقد ریزمدار است. محدوده فرکانس 4 تا 13 مگاهرتز و طول تا 75 متر را پوشش می دهد. غذا - 9 ولت از باتری کرونا. یک سیم می تواند به عنوان یک آنتن عمل کند. گیرنده روی هدفون پخش کننده کار می کند. رساله فرکانس بالا بر روی ترانزیستورهای VT1 و VT2 ساخته شده است. با توجه به خازن C3، یک بار معکوس مثبت ایجاد می شود که توسط مقاومت R5 تنظیم می شود.
مدرنرادیو
دستگاه های مدرن بسیار شبیه گیرنده های رادیویی اتحاد جماهیر شوروی هستند: آنها از همان آنتن استفاده می کنند که نوسانات الکترومغناطیسی ضعیف روی آن رخ می دهد. ارتعاشات با فرکانس بالا از ایستگاه های رادیویی مختلف در آنتن ظاهر می شود. آنها به طور مستقیم برای انتقال سیگنال استفاده نمی شوند، اما کار مدار بعدی را انجام می دهند. اکنون این اثر با کمک دستگاه های نیمه هادی به دست می آید.
گیرنده ها به طور گسترده در اواسط قرن بیستم توسعه یافتند و از آن زمان تاکنون به طور مداوم بهبود یافته اند، علی رغم جایگزینی آنها با تلفن های همراه، تبلت ها و تلویزیون ها.
آرایش کلی گیرنده های رادیویی از زمان پوپوف کمی تغییر کرده است. می توان گفت که مدارها بسیار پیچیده تر شده اند، میکرو مدارها و ترانزیستورها اضافه شده اند، دریافت نه تنها سیگنال صوتی، بلکه تعبیه یک پروژکتور نیز امکان پذیر شده است. بنابراین گیرنده ها به تلویزیون تبدیل شدند. حالا، اگر بخواهید، میتوانید هر آنچه دلتان میخواهد در دستگاه بسازید.