|
Детекторный AM-приемник: теория и практика
Существует много различных схем радиоприемников. В современной электронике нередко используется супергетеродинный приемник с несколькими преобразованиями сигнала в сигнал промежуточной частоты (ПЧ). Также бывают, например, радиоприемники прямого преобразования и регенеративные приемники. Но, будучи начинающим радиолюбителем, я решил начать изучение приемников с наиболее простой схемы — детекторного приемника.
Теория
Так выглядит схема простейшего детекторного AM-приемника:
Антенна подключается к разъему J1. L1 и C1 представляют собой уже знакомый нам полосно-пропускающий фильтр. С его помощью производится настройка на интересующую частоту и подавление всех остальных частот. Германиевый диод D1 работает, как выпрямитель. В былые времена вместо диодов использовались кристаллические детекторы (crystal detector). Отсюда схема и получила свое название, детекторный приемник (crystal radio).
Далее с диода сигнал поступает на резистор R1 и пьезоэлектрические наушники, подключаемые к разъему J2. Пьезоэлектрические наушники обладают очень высоким сопротивлением (мегаомы), а также обладают емкостью (десятки-сотни пикофарад). Вместе вся конструкция работает, как фильтр нижних частот. То есть, она пропускает нижние частоты, коими на выходе диода является интересующий нас звуковой сигнал, и отрезает высокочастотную составляющую. R1 типично используют номиналом 22-82 кОм.
Вместо пьезоэлектрических наушников также допускается использовать высокоомные электромагнитные наушники. Такие наушники имеют сравнительно низкое сопротивление (килоомы) и не проявляют емкостных свойств. Поэтому при их использовании резистор R1 заменяют на конденсатор номиналом 500-2000 пФ. В итоге схема получается аналогичной. Стоит отметить, что электромагнитные наушники в наше время стоят заметно дороже пьезоэлектрических.
Можно заметить, что схема не имеет какого-либо питания. Для работы ей достаточно энергии самих электромагнитных волн. Но чтобы фокус удался, в схеме обязательно должен использоваться германиевый диод 1N34 или аналогичный, а также высокоомные наушники. Обычные низкоомные наушники не годятся, потому что приемнику не хватит энергии их раскачать. В более сложных вариантах детекторного приемника могут применяться транзисторные усилители (соответственно, нужно питание), каскады из нескольких фильтров, и так далее. Однако в рамках этой статьи будет рассмотрена только базовая схема.
Примечание: Тема германиевых диодов и российских аналогов 1N34 ранее поднималась в заметке Собираем индикатор напряженности поля.
Практика
Было решено изготовить детекторный приемник на интервал частот где-то от 7 до 8 МГц. Во-первых, в этот интервал попадает радиолюбительский диапазон 40 метров (7.0-7.2 МГц), и у меня есть на него несколько неплохих антенн. Во-вторых, в интервале 7.2-7.45 МГц находится широковещательный диапазон 41 метр. По опыту работы в эфире мне известно, что ночью на нем много мощных AM-станций, проходящих с уровнем S9+30 и выше.
Вот что у меня получилось в итоге:
Можно заметить, что схема несколько раз перепаивалась и переклеивалась. Связано это с тем, что вообще-то детекторные приемники довольно капризны. Как результат, было проведено немало времени за экспериментами с различными катушками и конденсаторами. Ниже описан наилучший вариант, который мне удалось получить.
Я использовал переменный конденсатор на 12-365 пФ и катушку индуктивности на ~7.3 мкГн с 12-ю отводами. Последняя, как обычно, была рассчитана при помощи coil32.ru. В качестве каркаса был использован кусок трубы ПВХ диаметром 16 мм. Намотка производилась эмалированным проводом толщиной 0.6 мм. Сначала (начиная от земли) я сделал 3 витка и первый отвод. Затем по отводу через каждые 2 витка. Таким образом, на 6-м отводе (13-ый виток) катушка имеет индуктивность около 3 мкГн, при которой приемник должен без проблем попадать в интересующий интервал частот:
>>> from math import pi,sqrt
>>> L = 3/1000/1000
>>> C = 130/1000/1000/1000/1000
>>> 1/(2*pi*sqrt(L*C))
8059123.816756153
>>> C = 170/1000/1000/1000/1000
>>> 1/(2*pi*sqrt(L*C))
7047499.335473463
В цепи всегда присутствуют паразитная емкость и другие нежелательные эффекты, индуктивность катушки редко идеально совпадает с расчетной, и так далее. Поэтому нужен некоторый запас по емкости и большое число отводов у катушки, чтобы иметь неплохие шансы все эти эффекты скомпенсировать.
Пьезоэлектрический динамик как на фото можно найти на eBay по запросам вроде «crystal earphone» или «piezoelectric earphone». Его цена вместе с доставкой составляет не более 10$. Прочие компоненты и их номиналы были описаны выше по тексту.
Полученные результаты
Начнем с чего-нибудь попроще. Подключим к приемнику телескопическую штыревую антеннку длиной около полуметра. С ее помощью можно уверено принимать сигнал в AM или CW, передаваемый с мощностью 5 Вт при помощи собственного трансивера на находящуюся неподалеку КВ-антенну. Неэффективная приемная антенна использована намеренно, для аттенюации сигнала. В итоге эксперимент более-менее аналогичен приему на эффективную полноразмерную антенну реальной AM-станции, передающей сигнал с мощностью, измеряемой киловаттами. При кручении ручек приемника сигнал исчезает. Выглядит так, как если бы полосно-пропускающий фильтр работал должным образом.
Затем я попробовал принять сигнал от трансивера на полноразмерную КВ-антенну, установленную от передающей антенны на расстоянии около 20 метров. В итоге даже сигнал с минимальным уровнем 5 Вт оказался слишком сильным. Приемник слышит его практически при любом положении ручек, а динамик довольно быстро залипает и перестает передавать звук. В моем случае, спустя несколько минут он отлипал обратно. Но вообще, много раз повторять такой эксперимент я бы не советовал.
Наконец, попробуем принять какую-нибудь широковещательную AM-станцию. Тут есть пара тонкостей.
Первая состоит в том, что приемник имеет не очень понятно какой импеданс. Если подключить к нему 50-иомный коаксиальный кабель, идущий к согласованной антенне, то шансы принять какую-либо станцию будут не велики. Большая часть принятой энергии отразится от приемника и уйдет обратно в антенну. Кроме того, часть энергии потеряется в кабеле и в согласующем устройстве, ежели такое используется. По этой причине детекторные приемники обычно подключают напрямую (без СУ) к антенне «длинный провод». Импеданс все еще никак не согласован, но по крайней мере мы избавились от лишних потерь в кабеле и СУ. За счет этого повышаются шансы что-нибудь принять.
Вторая тонкость вот какая. Лучше всего проводить тестирование где-нибудь в деревне, как это делал я, или даже в лесу. Этим также увеличиваются шансы принять какие-нибудь станции. Дело в том, что на коротких волнах уровень шума очень высок в черте города. Чем дальше вы от крупных городов, тем ниже уровень шума, тем больше отношение сигнал/шум, и тем лучше слышен сигнал.
«Длинного провода» у меня сейчас нет, и делать его специально под детекторный приемник не хотелось. Вместо этого я подключил приемник к своей антенне delta loop. При этом согласующее устройство антенны лежало в сторонке и в эксперименте не участвовало. Ночью, когда открывается дальнее прохождение, принимается множество радиостанций. На удивление громко слышна речь на разных языках, некоторые из которых я не могу распознать, а также музыка из самых отдаленных уголков Земли. Неплохо для цепи, состоящей всего из пяти компонентов!
В принципе, днем тоже слышны какие-то радиостанции. Но их меньше, и уровень сигнала намного ниже. Если попытаться использовать ту же delta loop с согласующим устройством и коаксиальным кабелем, то ничего не слышно ни ночью, ни днем. Точнее, какое-то слабое присутствие вроде как есть, но разборчивость нулевая.
Заключение
Подведем итоги. Сигнал передавали? Передавали. Приемник его принимал? Принимал. Дальние AM-станции слышали? Слышали. Считаю, что работающий AM-приемник засчитан. Да, он совсем простенький. Но как познавательный эксперимент такой приемник имеет безусловную ценность. Понимание принципов его работы пригодится при изготовлении более сложных приемников.
А доводилось ли вам делать радиоприемники и если да, то по какой схеме вы их делали?
Дополнение: Схема AM-модулятора на одном транзисторе
Метки: Беспроводная связь, Любительское радио, Электроника.
Супергетеродин. Как я собрал коротковолновый радиоприемник на STM32 и Si5351 — «Хакер»
Даже в современном мире радио остается эффективным способом приема и передачи информации, который позволяет миновать границы и лишних посредников. Простой и максимально надежный, сигнал радиостанций можно принять вне зависимости от наличия вышек сетей 5G в твоей местности. Как собрать свой приемник из россыпи микросхем и деталей, ты узнаешь из этого материала.
Происхождение
История приемников принципиально нового типа началась в 1901 году, когда Реджинальд Фессенден показал возможность приема сигнала на биениях. Суть революционного метода заключалась в том, что в приемник, помимо радиосигнала из антенны, подавался вспомогательный сигнал близкой частоты, в результате чего на выходе можно было обнаружить биения — сигнал с частотой, равной разности частот принимаемого сигнала и выхода вспомогательного генератора. Эти биения были слышны в телефонных аппаратах, причем, как показали несколько позднее, амплитуда этих биений оказалась заметно выше амплитуды полезного сигнала.
Вспомогательный генератор исследователь назвал «гетеродином» (от греческого ἕτερος — иной или внешний и δύναμις — сила), а сам приемник «гетеродинным». На тот момент это был новый способ детектирования, который позволял принимать телеграфный радиосигнал тоном на слух.
Здесь буквой O обозначен гетеродин, а сам приемник представлял собой две индуктивно связанные катушки на общем сердечнике. При этом сигнал биений заставлял колебаться металлическую мембрану D (надо полагать, диффузор). В общем, как ты понимаешь, все было сурово, вполне в духе того далекого времени. Позднее приемник модернизировали, повысив чувствительность.
Внимательное изучение схемы позволяет заметить здесь кристаллический диод — да, представь себе, эта штука была сделана уже в 1913 году! Однако большого успеха эта конструкция не снискала, так как в то время генератор вспомогательного сигнала был громоздкой, сложной и очень дорогой в изготовлении штукой. Тогда наибольшее распространение получили механические генераторы, а до изобретения первой радиолампы оставалось еще несколько лет.
Следующей итерацией стал гетеродинный приемник Генри Раунда, созданный в том же 1913 году. В этом устройстве генератор был уже на электронной лампе, которая выполняла сразу три функции: усиливала принимаемый сигнал, генерировала вспомогательный, а также работала в качестве микшера, перемножая сигналы. Из‑за такой обильной функциональности автор дал приемнику название «автодин», намекая, что генерация вспомогательного сигнала здесь происходит в приемно‑усилительных цепях.
А дальше случилась война, которая ярко показала, насколько радиосвязь полезна. Но требовались надежные, более чувствительные и селективные приемники, ведь к тому времени радиостанций стало заметно больше. У тогдашних радиоприемников было три серьезные проблемы: недостаточные чувствительность, что напрямую связано с дальностью связи, селективность, то есть способность выделить сигнал нужной радиостанции из нескольких принятых, и устойчивость к атмосферным помехам.
Изучая эти проблемы, три исследователя независимо друг от друга пришли к концептуально похожим решениям. Первым с незначительным отрывом был француз Люсьен Леви, который предположил, что если в приемнике преобразовывать сигнал принимаемой станции не сразу в звуковую частоту, а в некоторую промежуточную частоту (выше слышимой), то на этой промежуточной частоте будет проще избавиться от атмосферных помех, после же ее можно преобразовать в слышимую (звуковую).
Такое решение требует введения в конструкцию приемника дополнительного гетеродина. В результате получился прибор, говоря современным языком, с двойным преобразованием частоты. Леви назвал свой приемник «супергетеродинным», то есть содержащим дополнительный гетеродин. Вероятно, именно это и объясняет происхождение столь замысловатого названия.
Впрочем, существует и другая версия, которая предполагает, что приставка «супер» перекочевала от промежуточной частоты, которая была выше слышимой, или, как было принято писать в то время, supersonic (ультразвук). В любом случае надо понимать, что супергетеродинный прием подразумевает наличие промежуточной частоты.
Схема первого супергетеродинного приемника ЛевиЗдесь h2 и h3 — точки подключения первого и второго гетеродина. Несколько с другой стороны к проблеме подступились независимо друг от друга Эдвин Армстронг и Вальтер Шоттки. Их больше занимала идея увеличения чувствительности, для чего требовался усилитель на радиолампах. Однако надо понимать, что радиолампы в 1918 году были несовершенными и капризными устройствами и построить усилитель с большим коэффициентом, способный работать на частотах КВ‑диапазона (2–30 МГц), было просто невозможно.
Для решения этой проблемы исследователи предложили преобразовать полезный сигнал высокой частоты в промежуточную (на которой лампы могли эффективно работать) и уже на этой частоте усилить сигнал, что технологии того времени вполне позволяли. Более того, авторы указывали, что такое преобразование можно выполнять в несколько этапов, что повысит устойчивость работы усилителя.
И если изыскания немца Шоттки носили теоретический характер, то инженер Армстронг в Америке уже в 1918 году построил работающий прототип своего супергетеродина на восьми лампах (на самом деле безумное количество для того времени). Выглядело это как‑то так.
Ранний вариант супергетеродинаТем не менее тогда супергетеродины не нашли широкого применения, и причиной тому была в первую очередь высокая цена. В то время как раз появились регенеративные приемники, которые хоть и уступали супергетеродинам по своим характеристикам, но зато позволяли построить приемлемого качества приемник, используя всего одну или две лампы. Любопытно, что регенеративный приемник был изобретен также Армстронгом и, что характерно, принес ему гораздо больший доход и известность.
По‑настоящему эпоха супергетеродинных приемников началась лишь в 1930-х годах, когда лампы стали гораздо доступнее и истек срок соответствующих патентов. В итоге к концу Второй мировой войны супергетеродины практически вытеснили все остальные типы приемников. В настоящее время супергетеродинные приемники считаются стандартом. Основное же преимущество супергетеродина заключается в том, что выбрать принимаемый сигнал можно перестройкой самого гетеродина.
При этом промежуточная частота остается постоянной, так что можно применить высокоэффективные кварцевые фильтры в усилителе промежуточной частоты. Это позволяет легко получить желаемую избирательность по соседнему каналу.
Чувствительность, избирательность и полоса пропускания
Среди всех характеристик любого приемника полезно выделять ряд ключевых: чувствительность, избирательность и полоса пропускания. Чувствительность — это минимальный уровень радиосигнала в микровольтах, позволяющий получить на выходе сигнал с заданным соотношением сигнал/шум. Или, говоря проще, это минимальный уровень сигнала, при котором станцию еще можно услышать. Хорошие современные приемники имеют чувствительность около 1 мкВ.
Избирательность по соседнему каналу характеризует способность приемника выделять нужный сигнал при наличии близко расположенных мешающих сигналов, измеряется в децибелах. Допустим, есть две станции равной мощности, отстоящие друг от друга на 10 кГц (типичная ширина канала на вещательных КВ‑диапазонах). Избирательность будет показывать, насколько слабее будет приниматься сигнал соседней станции при настройке на желаемую.
Наконец, полоса пропускания — это параметр, тесно связанный с избирательностью, который показывает отклонение частоты сигнала от частоты настройки, когда сигнал ослабевает на 3 дБ (это примерно 0,7 для напряжения и 0,5 для мощности).
В чем профит?
Конечно, сейчас сборка собственного радиоприемника лишена экономической целесообразности. Более того, с развитием интернета радиовещание сегодня уже потеряло былую актуальность. Даже FM-диапазон заметно поредел, не говоря уже о коротких волнах. И все же радиоприем на коротких волнах, как сейчас принято выражаться, дает ощущение «теплой ламповости». Более того, сама идея «свободно» передавать информацию, минуя границы и посредников, до сих пор выглядит весьма злободневно.
Так, фактически не вставая со стула, можно пробежаться если не по всему миру, то как минимум по своему материку: тысячи километров для коротких волн совершенно не проблема, даже в крупных городах, где радиоэфир сильно зашумлен. Находясь в Москве, можно без труда услышать Китай, Индию, Катар и другие страны. Существует даже такое явление, как DXing — «охота» на дальние радиостанции, своего рода состязание. Приняв радиостанцию и отправив соответствующий ответ, можно получить карточку QSL с эмблемой радиостанции.
В интернете на некоторых форумах есть отдельные темы, посвященные таким карточкам. Как пишут участники, китайцы охотно отправляют карточки. Впрочем, лично меня больше интересует само создание и настройка приемника. Дальше я расскажу об относительно несложном приемнике с цифровой шкалой и кварцевой стабилизацией частоты, вполне пригодном для приема сигнала с дальних станций.
Почему именно супергетеродин
Разумеется, для приема на коротких волнах можно использовать гораздо более простые решения. Например, регенеративные приемники, наиболее известен из которых, пожалуй, «Могиканин» MFJ-8100. Его можно приобрести готовым (долларов за сто на популярных онлайновых площадках) или в виде набора для сборки, а можно и вовсе собрать самому — благо схема открыта. Но регенератор — это скорее «для баловства», так как, прослушивая станцию, постоянно придется подстраивать регенерацию и аттенюатор. Это происходит из‑за того, что КВ‑сигнал практически постоянно меняет свою интенсивность в широких пределах. Связано это с атмосферными явлениями, влияющими на прохождение. И этого как раз регенератор очень не любит.
Практика
Итак, суть работы гетеродинов в таком приемнике заключается в том, что входной «высокочастотный» сигнал преобразуется в промежуточную частоту (мы будем использовать 455 кГц), на которой будет выполняться основная селекция и усиление сигнала. Далее следует детектор, выделяющий сигнал звуковой частоты, и усилитель, необходимый для громкоговорящего приема. Рассмотрим структурную схему супергетеродина.
Синтезатор
За основу была взята конструкция, которую я уже использовал в SDR-приемнике, однако в данном случае я посчитал, что использование микроконтроллера STM32F103 избыточно, и портировал некоторые куски кода на STM32F030. Последний слабее по характеристикам, но несколько дешевле и, кроме того, доступен в более удобном для самоделок корпусе LQFP32. Это один из немногих МК c ядром Cortex-M и шагом между контактами 0,8 мм. Впрочем, у SI5351 шаг все равно 0,5 мм, поэтому полностью избавиться от мелочовки в проекте не выйдет.
Я добавил в схему стабилизатор питания и операционный усилитель для отображения уровня принимаемого сигнала. ОУ работает в режиме повторителя, а на его выходе стоит делитель напряжения, что позволяет измерять напряжение управляющего сигнала АРУ (изменяется в диапазоне от 0,5 до 4,7 В). Так как управляющее напряжение АРУ близко к напряжению питания, то применен rail-to-rail операционный усилитель MV358. Его здесь можно заменить на более распространенный LM358, но тогда верхний предел измеряемого напряжения снизится до 4 В (при питании 5 В).
Также в схеме заложена возможность управлять варикапами для автонастройки входных цепей, однако подходящих варикапов я не нашел, поэтому такую функцию не реализовал. Схема синтезатора представлена на рисунке.
Приемник и передатчик,схемы и принцип работы.
Супергетеродин.
Супергетеродин, приемник с преобразованием частоты — это наиболее распостраненная схема. Она содержит в себе маломощный генератор колебаний промежуточной частоты — гетеродин.
Частота генерации гетеродина меняется одновременно с изменением настройки входной частоты. Для этого применяется двухсекционный конденсатор переменной емкости — одна секция использована в входном колебательном контуре, вторая — в контуре гетеродина.
Причем, гетеродин настроен так, что разница между собственной его частотой и частотой радиосигнала остается примерно неизменной на протяжении всего перестраевомого диапазона. Это и есть промежуточная частота, которая выделяется в смесителе — каскаде где обе частоты встречаются. Причем, полученная таким образом промежуточная частота оказывается промодулированой полезным сигналом.
Далее, происходит усиление промежуточной частоты каскадами усилителя промежуточной частоты. Такие каскады имеют повышенный коэффициент усиления только на этой частоте, что исключает самовозбуждение усилителя. После усиления промежуточной частоты, происходит детектирование и окончательное усиление полезного сигнала. Супергетеродин обеспечивает высокую селективность и достаточную чувствительность для работы во всех радиовещательных диапазонах.
Кроме того, появляется возможность приема и детектирования частотно — модулированных сигналов на частотах УКВ, что значительно улушает качество воспроизведения звука. Самая распостраненная схема частотного детектора — балансная, содержит в себе два контура, настроенных на несущую частоту с некоторым отклонением — слегка рассогласоваными. Частота первого из них настраивается несколько выше, а второго — несколько ниже промежуточной частоты.
Модулированная промежуточная частота отклоняясь от своего среднего значения наводит колебания(может быть — звуковые) полезного сигнала выделяемые на резисторах R1 и R2.
Приемник прямого преобразования.
Существует однако, еще один вид приемников, способных вести прием сигнала во всех
диапазонах и любой модуляции — без детектора.
Речь идет о приемниках прямого преобразования — гетеродинных или синхродинов, как их
еще называют.
Схема синхродина содержит в себе смеситель, гетеродин и усилитель звуковой частоты.
Прием осуществляется следующим образом — полезный сигнал попадает из антенны на смеситель,
куда постоянно подаются высокочастотные колебания от гетеродина(его частоту можно менять).
Как только частоты полезного сигнала и гетеродина совпадают — на выходе смесителя возникают биения с частотой модуляции, — т. е. низкочастотная информативная составляющая. Полученный сигнал можно возпроизвести, после достаточного усиления. Несмотря на свою простоту и эффективность, схема прямого преобразования получила лишь ограниченное распостранение — из-за недостаточно высокого качества передачи музыки и речи.
На главную страницу
«Радио — моя жизнь» › «Новая газета Балтия»
Жизнь современных людей стремительно меняется под натиском прогресса: в наших домах появились «умные» вещи, подключенные к интернету, пришло время поколения айфонов и широкополосного интернета. Вчерашние чудеса техники, которые радовали наших дедов и прадедов, незаслуженно оказываются на свалках — причем не только истории, а самых настоящих. Их спасением и реставрацией занимаются немногие энтузиасты и коллекционеры. «Новая газета – Балтия» побеседовала с Яном Соболевским — коллекционером и радиолюбителем, человеком, который отреставрировал 150 ламповых радиоприемников и создал из них уникальную коллекцию.
Как правило, у каждой коллекции есть начало. Когда в вас проснулась страсть к коллекционированию?
Собирать свою коллекцию радиоприемников я начал лет 10 назад, а заниматься радиотехникой стал с февраля 1977 года. Так что в феврале этого года у меня был сорокалетний юбилей моего большого, длиной во всю жизнь, увлечения радиотехникой. Все началось с того, что я что-то искал в Интернете и попал на соответствующий форум, а там то один показывает свой приемник, то другой — вот я и загорелся. Достал с чердака доставшийся мне в наследство старый радиоприемник на лампах и отреставрировал его.
Почему именно 1977 год и почему февраль?
Откуда эта дата, 24 февраля? Мой нынешний тесть Мирослав Стефанович вел в школе, в которой я учился, кружок авиамоделизма. Как-то раз он обмолвился, что собирал радиоприемники в детстве… Как сейчас помню, слова Стефаныча захватили мое воображение. Ну вот скажите, как можно своими руками сделать радиоприемник?! Попросил схему, собрал его на картонке, включил — не работает! Приходит сосед, смотрит-смотрит и говорит: где это видано, чтобы приемник без батарейки работал? Я тогда в школе подхожу к Стефанычу и говорю: «Учитель, приемник я собрал, но почему-то он не работает, может, нужна батарейка?» Оказывается, нужна была антенна, как минимум, двадцати метров в длину, а я ее только по комнате растянул. Я тогда забрался на крышу трехэтажки, в которой жил с родителями, и раскинул антенну по всей крыше. Спустил проводок до своей комнаты — работает! Ну после и начал собирать, собрал по разным схемам штук тридцать. Через два года заинтересовался ламповым радиоприемниками — Мирослав Стефанович помогал лампами к приемникам и советами.
Каким образом пополняется коллекция радиоприемников?
Самыми разнообразными путями. Иногда люди просто приносят что-то, иногда дарят, иногда покупаю, а иногда сокровище радиотехники можно найти на свалке. Сейчас увлекаюсь сборкой и реставрацией военных радиоприемников, которые ремонтирую и переделываю, чтобы слушать передачи радиолюбителей.
Витольд Янчис
Военных?
Да! У меня есть военный ламповый радиоприемник Волна-К. Этот радиоприемник я приобрел за 30 евро, спас из гаража. После спасения Волны я нашел и купил чешский приемник Р4-Labe, у нас его называют Эльба, вытащил его буквально из-под кувалды. Если бы еще чуть-чуть — все, не успел бы. В военных радиоприемниках есть драгоценные металлы, поэтому зачастую люди просто не понимают их коллекционной ценности и варварски уничтожают. Может быть так, что драгоценных металлов в радиоприемнике есть на 30 евро, а его коллекционная стоимость 200 или 300 евро. Ну, а у нас как? Нашел радиоприемник, зачем искать коллекционера — сразу надо на драгметаллы раздерибанить.
Военным радиоприемникам, о которых речь, уже несколько десятков лет — вам пришлось их ремонтировать и восстанавливать?
Волна-К настолько выносливая, что вот этот аппарат черт знает сколько лет валялся, ржавел и все-таки сохранился в рабочем состоянии. Мне пришлось только почистить, включить — и заработало! С военными приемниками самая настоящая беда — включил, а они работают. Не везет, так не везет (улыбается). С другой стороны, если надо было бы их ремонтировать, возникла бы проблема с запасными частями. У нас в Литве они в дефиците.
Что означает аббревиатура — Волна-К?
Мой аппарат 1962 года выпуска, «К» означает корабельный, эти приемники первоначально делали для армии, в силу нескольких недостатков в вооруженные силы они попали в качестве вспомогательных. Насколько я знаю, все армейские приемники имеют свои названия. Есть Р-154 Молибден, Р-250 Кит, ну и так далее.
О чем люди говорят друг с другом в радиоэфире?
Любительские радиодиапазоны очень узкие, раньше они были насыщенными, работало много радиолюбителей, сейчас ситуация изменилась.
Люди в радиоэфире разговаривают обо всем, начиная с того, какая погода и уродилась ли клубника в огороде, и заканчивая обсуждением радиолюбительских тем.
А не проще взять телефон и позвонить, ну или пообщаться друг с другом при помощи интернета?
Когда один живет в Калининграде, другой за Уралом… чего звонить-то? Вышли в радиоэфир и поговорили. Звонить друг другу на скайп или по вайберу при помощи интернета, когда можно выйти в радиоэфир: для нас, радиолюбителей, это, как говорил Остап Бендер, «низкий сорт, нечистая работа».
Почему бы не сделать собственную радиостанцию?
Одно время я было загорелся идеей сдать экзамены, получить личный позывной. Остановило только одно: антенна. В лучшем случае поговоришь с соседом, о разговорах с радиолюбителями со всего мира надо забыть. В моем случае антенну просто-напросто негде поставить. Это только в кино сидит партизан в лесу, закидывает антенну на дерево и передает секретную информацию в Москву за тысячи километров—– в реальности все совсем по-другому. В кино часто бывают всякие забавные киноляпы, например, работают с радиостанциями Р-105, которая появилась в войсках после войны.
Коллекция радиоприемников будет расти?
Военные приемники стоят, как правило, хороших денег. Начиная от 100 — 150 евро, мне с моей зарплатой не вытянуть. Детали покупай, приемники покупай, а еще и пасека у меня есть, пчелы тоже требуют денежных вложений. Радиоприемниками я занимаюсь только зимой, летом все время занимает пасека.
Почему пасека? Казалось бы, страсть к коллекционированию и реставрации радиоприемников и пчеловодство совмещаются с трудом?
Радиотехника моя давняя страсть, с детских лет — 40 лет. Пчеловодство относительно новая, заинтересовался десяток лет назад. Причина банально проста: захотелось своего меда. Тем, кто хотел бы заняться пчеловодством, я скажу так: им стоит заниматься, если дома все сделано и больше работы нет. С пчелами ты будешь работать круглый год, зимой и то отдыха не будет. Надо ремонтировать инвентарь и готовиться к новому сезону, потом надо периодически наведываться на саму пасеку, проверять, все ли там в порядке.
Пасека большая?
Сейчас уже 15 ульев. Предел для любителя. В первый год появилось три, потом шесть, потом восемь. Азарт? Да, но одному тяжело, а если кто из домочадцев и хотел бы помочь — боятся пчел.
У них есть на это основания?
Да (отвечает с широкой улыбкой). Пчелы иногда могут хорошенько задать жару. В прошлом году, например, плохо застегнул комбинезон и пострадал. Пчелы не упустили своего шанса и угостили «колючим медком» — распух, ужас (смеется). Забавно, человечество приручило домашних животных, коров, собак, кошек… а пчела как жила своей жизнью за миллион лет до человека, так живет до сих пор. У них свои законы и у них нет понятий, что я пчеловод, их хозяин. Мы, люди, пчел эксплуатируем и обираем.
Можете рассказать о своей коллекции ламповых радиоприемников?
Звук в немецких ламповых радиоприемниках просто изумительный. Честно признаюсь, я не слышал английских и американских, но советские, хотя тоже безупречные по качеству сборки, звучат несколько иначе. В моей коллекции около 150 ламповых радиоприемников.
Витольд Янчис
За каждым ламповым радиоприемником своя история?
Да. История жизни самого приемника и того, как он оказался в моих руках. Вот, например, Philipps-102, шел под названием Аладдин, производили его в Варшаве. Немцы или голландцы выпускали такой же приемник Philipps, только назывался он Barkarola. Отличались они тем, что у Аладдина шкала желтая, а у Баркаролы — черная. История того, как приемник попал ко мне в руки, такая: звонит мне знакомый и говорит — сейчас приедут к тебе люди и привезут какой-то приемник. Приезжают, вижу — строители: комбинезоны в бетоне, словом, работяги. Открывают багажник, а там вот этот аппарат, весь проржавевший, пошарпанный, весь в пыли. Красавец! Купил за 70 литов. Работяги, оказывается, ремонтировали дом и нашли его на чердаке. Приемник оказался сделанным в 1935 году.
В каждой коллекции есть своя изюминка, жемчужина. Можете рассказать о своей?
NORA RADIO W69 LINZ. Этот приемник производили на фабрике Н. Aron Elektrizitätszähler Fabrik G.m.b.H., принадлежавшей еврейскому фабриканту в Германии Германну Арону. Отсюда название радиоприемника Nora — то есть, Арон наоборот. Когда в Германии к власти пришел Гитлер, семье Арона пришлось продать фабрику и уехать, спасая свои жизни, в Америку. Купил ее, кажется, концерн Siemens. Мой приемник был сделан на фабрике в Шарлоттенбурге, в пригороде Берлина. После победы Советской армии, в качестве трофея вместе с ее солдатами, приемник попал к нам в Литву. Чтобы спасти приемник и отреставрировать его, пришлось долго искать информацию о его схеме и внешнем виде, на это все мне потребовалось около трех месяцев.
Какие истории еще могут рассказать ваши приемники?
Радиоприемник ESBROCK может поведать не менее увлекательный рассказ, чем NORA RADIO W69 LINZ. Ламповый приемник ESBROCK производился в маленькой мастерской в Вильнюсе на улице Швитригайлос. В самой мастерской работало около 10 человек. Мастерская просуществовала очень недолго, не смогла выдержать конкуренции с фирмой Elektrit, существовавшей в то время в Вильнюсе и производящей до 26 700 приемников в год. Информации об этой фирме до наших дней практически не дошло. ESBROCK в мои руки попал почти полностью уничтоженным, сохранился только корпус, а шасси было сильно повреждено. Над восстановлением этого приемника я трудился около 8 месяцев, пробовал, экспериментировал и восстанавливал практически с нуля.
Есть в моей коллекции и такая легенда, как радиоприемник ELEKTRIT ALLEGRO 1938. На фабрике каждая модель производилась только год. Потом три месяца перестраивали конвеера и запускали производство новой модели. Приемники из Вильнюса шли даже на экспорт в Южную Америку. ELEKTRIT COMANDOR — советский радиоприемник Минск скопирован с него почти полностью. Когда Литву занял СССР, Советы демонтировали весь завод и вывезли в Минск. В первых приемниках минского производства была шкала от Электрита.
Какие у вас планы на будущее?
Постараюсь приложить максимум усилий, чтобы пополнить свою коллекцию приемниками, продавать их точно не планирую.
Витольд Янчис
Основы радиолокации — Линейный приемник в метеорологических радиолокаторах
Линейный приемник в метеорологических радиолокаторах
Особенности линейного приемника с большим динамическим диапазоном
В метеорадарах, помимо обнаружения объектов, выполняется еще и ряд измерений. Этот принцип отражается в структурной схеме приемника метеорадара (Рисунок 1).
Такой приемник должен быть устойчив к воздействию интенсивных пассивных помех, обладать очень широким динамическим диапазоном, высокой чувствительностью и, прежде всего, очень хорошей точностью. Отклонения от линейности приемника должны быть известны и учитываться в сигнальном процессоре радиолокатора для восстановления амплитуды исходного эхо-сигнала после динамического сжатия в приемном тракте. Следовательно, простые схемы ВАРУ и лограрифмические усилители ПЧ без демодуляции, такие как используются в радиолокаторах обнаружения, в данном случае не являются подходящими.
Однако такой логарифмический усилитель используется вместе с последующим аналого-цифровым преобразователем (АЦП) для формирования сигнала управления регулируемого аттенюатора. Этот сигнал также подается в сигнальный процессор радиолокатора, благодаря чему значение текущего ослабления аттенюатора может быть учтено при рассчете амплитуды принятых сигналов.
Аналогово-цифровой преобразователь должен быть очень быстродействующим, чтобы аттенюатор мог воздействовать уже на текущий принятый эхо-сигнал. В приемниках метеорадаров используются АЦП прямого преобразования, называемые еще иногда флеш-АЦП, характеризуемые задержкой сигнала в 1 нс. Тем не менее, в линейной части приемника сигнал должен быть задержан на это время для того, чтобы избежать нежелательных эффектов. Требуемая задержка сигнала достигается при помощи дополнительных коаксиальных линий, длина которых может достигать нескольких метров.
Рисунок 1. Структурно-функциональная схема линейного приемника метеорадара
На структурной схеме (Рисунок 1) изображен радиолокатор с истинной когерентностью. Частоты всех сигналов и тактовые импульсы формируются из сигнала высокостабильного задающего генератора, благодаря чему фазовые соотношения между этими сигналами остаются стабильными. Путем многократного умножения частоты и смешиванием промежуточных результатов формируется частота стабильного местного гетеродина (англ. STAble Local Oscillator, STALO). Эта частота выше рабочей частоты передатчика на величину промежуточной частоты.
Промежуточная частота также определяется частотой задающего генератора. Часто этот генератор называют когерентным гетеродином (англ. COHO), так как с его помощью обеспечивается опорная фаза (когерентность) в приемнике. Принятый сигнал переносится на промежуточную частоту на смесителе, на который, кроме него, подается сигнал задающего генератора (когерентного гетеродина).
В модуляторе зондирующий сигнал формируется в виде короткого отрезка непрерывного сигнала, имеющего небольшую мощность. Далее этот сигнал усиливается до требуемой мощности и излучается при помощи антенны. Выходной каскад передатчика часто представляет собой многорезонаторный клистрон, обеспечивающий высокую мощность импульсов малой длительности.
Ламповые радиоприемники, схемы и изготовление СВ-ДВ-КВ-УКВ приемников своими руками
Ламповые радиоприемники изготовляют для приема сигналов вещательных и любительских станций на диапазоны длинных волн (ДВ), средних волн (СВ), коротких волн (КВ) и ультракоротких волн (УКВ).
В разделе можно найти схему простого КВ приемника, подборку схем ДВ-СВ приемников для изготовления своими руками, а также варианты ламповых радиоприемников на диапазоны частот 61-73Мгц (УКВ), 88-108МГц (FM), 144МГц и другие вещательные и любительские УКВ диапазоны.
Представлены регенеративные и сверхрегенеративные приемники для самостоятельного изготовления на одной-двух лампах, а также более профессиональные схемы приемников на множестве ламп и на несколько разных диапазонов частот — гетеродинные и супергетеродинные.
Большого внимания заслуживают схемы батарейных радиоприемников на обычных и пальчиковых лампах, которые отличаются своей экономичностью и низким напряжением питания, что позволяет использовать их в переносной приемопередающей и связной радиоаппаратуре.
Регенеративный КВ приемник на диапазон 41мТема ламповых кв регенераторов на вещательные диапазоны в сети имеет место быть среди широкой аудитории радиолюбителей. Не смотря на то что этой технологии приема уже добрых несколько десятков лет, такие конструкции вполне себе актуальны по настоящее время.
1
0
3135
УКВ радио из блока УКВ ИП-2 с УПЧЗ 6,5МГЦ на лампе 6Ф1ППредлагаю вашему вниманию мои изыкания на блоке укв ип-2, схема самодельного УПЧЗ для сборки лампового УКВ ЧМ радиоприемника.. Много статей посвящено этому блоку и построению на нем радиоприемника. Пошарив по просторам интернета схем подключения данного блока нашлось не много, собственно всего две, и обе с использованием в качестве УПЧЗ готового блока сборки УПЧЗ-2 либо УПЧЗ-1…
4
4
5267
СВ — УКВ конвертер для приема радиостанций 85-87 МГц (6Ж3П, 6Н15П)Сверхрегенеративные приемники УКВ, как уже отмечалось, обладают рядом существенных недостатков. Они недостаточно устойчивы, малоизбирательны и т. д. Значительно лучшие по устойчивости и надежности приема результаты дает приемник, собранный по супергетеродинной схеме. Обычно для получения хороших …
5
1
1735
Батарейный УКВ приемник на пальчиковых лампах (1К1П, 2П1П)Приемники и передатчики УКВ с питанием от батарей до сих пор не получили большого распространения среди любителей. Это объясняется тем, что батарейные малогабаритные лампы плохо работают на УКВ. Между тем аппаратура с питанием от батарей представляет для любителей большой интерес, так как может …
2
0
1829
Сверхрегенеративный УКВ приемник 0-V-2 (6Ж5, 6С5)Не очень сложной конструкцией является ламповый сверхрегенеративный УКВ приемник 0-V-2 с питанием от сети переменного тока. Но и он не имеет сложных и дорогих деталей, а его монтаж и налаживание очень просты. Приемник может питаться от выпрямителя, дающего 200-300 в постоянного напряжения при токе …
6
0
2014
Схема ламповой УКВ приставки к вещательному приемнику (6Ж5)В работе на УКВ сверхрегенеративные приемники нашли большое распространение среди радиолюбителей. Радиолюбитель, выбрав схему сверхрегенератора, может без больших затрат построить приемник, не уступающий по чувствительности сложному супергетеродину.УКВ приставка является простейшей …
2
0
2228
Спортивный ламповый КВ приемник на диапазоны 10-80м (6К4П, 6И1П, 6Ф3П)Схема и конструкция самодельного спортивного КВ радиоприемника на диапазоны 10-80м, на лампах 6К4П, 6И1П, 6Ф3П. Из таблицы любительских диапазонов, приведенной в статье Н.Казанского — Первый шаг в короткие волны (Р-1966-6, Азбука КВ спорта),видно, что любителям-коротковолновикам отведены для работы очень узкиеучастки КВ диапазона волн. Самый большой из них имеет ширину всего 450КГц (21,0-21,45 МГц). Коротковолновиков же на нашей планете сотни тысяч, и поэтому на любительских участках…
8
3
4711
Ламповый регенератор на диапазоны 10, 14, 20, 40 и 80м (6К4П, 6Ж3П, 6П14П)Этот трехламповый коротковолновый приемник прямого усиления предназначен для приема телефонных и телеграфных любительских радиостанций, работающих в диапазонах 10, 14, 20, 40 и 80 м. Он рассчитан на самостоятельное изготовление начинающими радиолюбителями-коротковолновиками, не имеющими …
9
0
3970
Аудион — ламповый регенеративный приемник на 5,5 — 7,5 Мгц (1Ж24Б, 45В)Приведена принципиальная схема самодельного регенеративного приемникана лампах 1Ж24Б, диапазон принимаемых частот 5,5 — 7,5 Мгц. Аудион -это немецкое название приемника, в котором лампа работает в качестведетектора. Но по сути дела, это регенеративный приемник с индуктивнойобратной связью.
Регенеративный приемник или, иначе, приемник с обратной связьюявляется в смысле чувствительности и избирательности приема одним излучших ламповых приемников …
6
0
1808
Схема громкоговорящего приемника на диапазоны СВ-ДВ (6Н2П, 6П14П)Описываемый радиоприёмник очень прост по электрической схеме иконструкции, его может построить любой начинающий радиолюбитель.Приёмник собран по схеме прямого усиления на двух лампах пальчиковойсерии: двойном триоде 6Н2П и выходном пентоде 6П14П. Он предназначен дляприёма радиостанций, работающих в диапазоне длинных и средних волн.
Антенна А через конденсатор С1 подключается или к длинноволновомуконтуру, образованному катушкой L1 и конденсатором переменной ёмкостиС2, или к средневолновому — катушка L2 и тот же конденсатор С2 …
2
10
2719
FM-приемник| Цепь электроники с полным объяснением
Радиоприемник или FM-приемник — это электронное устройство, которое принимает радиоволны и преобразует передаваемую ими информацию в пригодную для использования форму. Антенна используется для улавливания волн желаемой частоты. Приемник использует электронные фильтры для отделения полезного сигнала от всех других сигналов, улавливаемых антенной, электронный усилитель для увеличения мощности сигнала для дальнейшей обработки и, наконец, восстанавливает желаемую информацию посредством демодуляции.
Чтобы проверить статью о простой схеме стереоусилителя: нажмите здесь
Из радиоволн наиболее популярным является FM. Частотная модуляция широко используется для FM-радиовещания. Он также используется в телеметрии, радаре, сейсморазведке и мониторинге новорожденных на предмет припадков с помощью ЭЭГ, систем двусторонней радиосвязи, синтеза музыки, систем магнитной записи и некоторых систем передачи видео. Преимущество частотной модуляции состоит в том, что она имеет большее отношение сигнал / шум и поэтому лучше подавляет радиочастотные помехи, чем сигнал с амплитудной модуляцией равной мощности (AM).
Диапазон частот FM
Частотная модуляция используется в радиовещании в диапазоне частот 88–108 МГц VHF. Этот диапазон полосы пропускания обозначается как FM на шкале диапазонов радиоприемников, а устройства, способные принимать такие сигналы, называются FM-приемниками.
FM-радиопередатчик имеет канал шириной 200 кГц. Максимальная звуковая частота, передаваемая в FM, составляет 15 кГц по сравнению с 4,5 кГц в AM. Это позволяет передавать гораздо больший диапазон частот в FM и, таким образом, качество передачи FM значительно выше, чем у передачи AM.Ниже представлена электронная схема FM-приемника с полным объяснением.
Список компонентов
- IC-LM386
- Т1 BF494
- Т2 BF495
- 4 витка 22SWG Воздушный стержень диаметром 4 мм
- C1 220 нФ
- C2 2,2 нФ
- C 100 нФ * 2
- C4 10 мкФ
- C5 10 мкФ (25 В)
- C7 47 нФ
- C8 220 мкФ (25 В)
- C9 100 мкФ (25 В) * 2
- R 10 кОм * 2
- R3 1 кОм
- R4 10 Ом
- Переменное сопротивление
- Переменная емкость
- Динамик
- Переключатель
- Антенна
- Аккумулятор
Описание цепей FM-приемника
Вот простой FM-приемник с минимумом компонентов для местного FM-приема.Транзистор BF495 (T2) вместе с резистором 10 кОм (R1), катушкой L, переменным конденсатором (VC) 22 пФ и внутренними емкостями транзистора BF494 (T1) составляет генератор Колпитца.
Резонансная частота этого генератора устанавливается триммером VC на частоту передающей станции, которую мы хотим слушать. То есть он должен быть настроен между 88 и 108 МГц. Информационный сигнал, используемый в передатчике для выполнения модуляции, извлекается на резисторе R1 и подается в аудиоусилитель через разделительный конденсатор 220 нФ (C1).
Рис.1: Принципиальная схема FM-приемникаВы должны иметь возможность изменять емкость переменного конденсатора с пары пикофарад до примерно 20 пФ. Таким образом, триммер 22 пФ — хороший выбор для использования в качестве ВК в схеме. Он легко доступен на рынке.
Если вы используете другой конденсатор с большей емкостью и не можете получить полную полосу частот FM (88–108 МГц), попробуйте изменить значение VC. Емкость подлежит определению экспериментально.
Самонесущая катушка L имеет четыре витка эмалированного медного провода 22 SWG с воздушным сердечником с внутренним диаметром 4 мм.Его можно сконструировать на любом цилиндрическом предмете, например, на карандаше или ручке, диаметром 4 мм. По достижении необходимого количества витков катушки катушку снимают с цилиндра и немного растягивают, чтобы витки не касались друг друга.
Конденсаторы C3 (100 нФ) и C10 (100 мкФ, 25 В) вместе с R3 (1 кОм) составляют полосовой фильтр для очень низких частот, который используется для отделения низкочастотного сигнала от высокочастотного сигнала в приемник.
Антенна немного сложновата
Вы можете использовать телескопическую антенну любого неиспользуемого устройства.Однако хороший прием можно также получить с помощью отрезка изолированного медного провода длиной около 60 см. Оптимальную длину медного провода можно найти экспериментально.
Характеристики этого крошечного приемника зависят от нескольких факторов, таких как качество и количество витков катушки L, тип антенны и расстояние от FM-передатчика.
IC LM386 — усилитель мощности звука, разработанный для использования в низковольтных бытовых устройствах. Он обеспечивает от 1 до 2 Вт, чего достаточно для работы с любой малогабаритной акустической системой.Регулятор громкости 22k (VR) представляет собой логарифмический потенциометр, который подключен к контакту 3, а усиленный выход получается на контакте 5 IC LM386. Приемник может работать от батареи 6–9 В.
Эта схема стоит около 120 фунтов стерлингов.
Подробнее о FM-приемниках смотрите в слайд-шоу ниже.
Глава 5 FM-приемники от мкЗрэЧувствуете волнение? Проверьте FM-передатчик. Для более интересных схем: нажмите здесь
Эта статья была опубликована в июне 2003 г. и недавно была обновлена, 16 июля 2021 г.
Как работают антенны и передатчики?
Как работают антенны и передатчики? — Объясни это Рекламное объявление
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 29 июня 2020 г.
Представьте, что вы протягиваете руку и ловите слова, картинки и информация проходит мимо. Вот примерно что антенна (иногда называемый антенной) делает: это металлический стержень или блюдо, улавливает радиоволны и превращает их в электрические сигналы, питающие во что-то вроде радио или телевизор или телефонная система.Такие антенны иногда называют приемниками. Передатчик — это антенны другого типа, выполняющие функции, противоположные приемнику: он превращает электрические сигналы в радиоволны, чтобы они могли путешествовать иногда тысячи километров вокруг Земли или даже в космос и назад. Антенны и передатчики — ключ практически ко всем формы современной телефонной связи. Давайте подробнее рассмотрим, что они есть и как они работают!
Фото: огромная 70-метровая спутниковая антенна Canberra с глубокой тарелкой в Австралии.Фото любезно предоставлено НАСА в палате общин.
Как работают антенны
Предположим, вы руководитель радиостанции и хотите транслируйте свои программы в более широкий мир. Как вы это делаете? Вы используете микрофоны, чтобы улавливать звуки голосов людей и поворачивать их в электрическую энергию. Вы берете это электричество и слабо говоря, заставьте его течь по высокой металлической антенне (усиливая ее мощность много раз, поэтому он будет путешествовать так далеко, как вам нужно, в мир).Как электроны (крошечные частицы внутри атомов) в электрическом токе колеблются взад и вперед вдоль антенны, они создают невидимое электромагнитное излучение в виде радиоизлучения. волны. Эти волны, частично электрические и частично магнитные, распространяются со скоростью света, забирая ваше радио. программа с ними. Что происходит, когда я включаю радио у себя дома в нескольких милях отсюда? Радиоволны, которые вы послали, проходят через металлическую антенну и заставляют электроны покачиваться взад и вперед. Это порождает электрический ток — сигнал о том, что электронные компоненты внутри моего радио снова включается в звук, который я слышу.
Иллюстрация: Как передатчик посылает радиоволны приемнику. 1) Электричество, поступающее в антенну передатчика, заставляет электроны колебаться вверх и вниз по ней, создавая радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда волны достигают приемной антенны, они заставляют электроны внутри нее вибрировать. Это производит электрический ток, который воссоздает исходный сигнал.
Антенны передатчика и приемника часто очень похожи в дизайн.Например, если вы используете что-то вроде спутникового телефона который может отправлять и принимать видео-телефонные звонки в любое другое место на Земле, используя космические спутники, сигналы, которые вы передаете и получаете все проходят через одну спутниковую антенну — особый вид антенны в форме чаши (технически известный как параболический отражатель , потому что блюдо изгибается в форме графика, называемого параболой). Часто, однако передатчики и приемники выглядят по-разному. ТВ или радио радиовещательные антенны — это огромные мачты, иногда растягивающиеся на сотни метров / футов в воздух, потому что они должны посылать мощные сигналы на большие расстояния.(Один из тех, на которые я регулярно настраиваюсь, на Саттон Колдфилд в Англии, мачта имеет высоту 270,5 метра или 887 футов, что соответствует примерно 150 высоким стоящим людям. друг на друга.) Но вам не нужно ничего такого большого на телевизоре. или радио дома: антенна гораздо меньшего размера подойдет.
Волны не всегда проходят по воздуху от передатчика к приемнику. В зависимости от того, какие виды (частоты) волн мы хотим послать, как далеко мы хотим их послать и когда мы хотим это сделать, на самом деле существует три различных способа распространения волн:
Иллюстрация: Как волна распространяется от передатчика к приемнику: 1) По прямой видимости; 2) земной волной; 3) Через ионосферу.
- Как мы уже видели, они могут стрелять по прямой линии, так называемой «прямой видимости» — точно так же, как луч света. В старых сетях дальней телефонной связи микроволновые печи использовались для передачи вызовов таким образом между очень высокими коммуникационными вышками. (волоконно-оптические кабели в значительной степени сделали это устаревшим).
- Они могут двигаться вокруг кривизны Земли в так называемой земной волне. AM (средневолновое) радио имеет тенденцию перемещаться по этому пути на короткие и средние расстояния.Это объясняет, почему мы можем слышать радиосигналы за горизонтом (когда передатчик и приемник не находятся в пределах видимости друг друга).
- Они могут выстрелить в небо, отразиться от ионосферы (электрически заряженной части верхней атмосферы Земли) и снова спуститься на землю. Этот эффект лучше всего работает ночью, что объясняет, почему удаленные (иностранные) AM-радиостанции намного легче поймать по вечерам. Днем уходящие в небо волны поглощаются нижними слоями ионосферы.Ночью этого не происходит. Вместо этого более высокие слои ионосферы улавливают радиоволны и отбрасывают их обратно на Землю, давая нам очень эффективное «небесное зеркало», которое может помочь переносить радиоволны на очень большие расстояния.
Какой длины должна быть антенна?
Фото: Антенны, которые используют связь прямой видимости, должны быть установлены на высоких башнях, как это. Вы можете видеть тонкие диполи антенны, торчащие из верхней части, но большая часть того, что вы видите здесь, — это просто башня, которая держит антенну высоко в воздухе.Фото Пьера-Этьена Куртежуа любезно предоставлено Армией США.
Самая простая антенна представляет собой кусок металлического провода, прикрепленный к радио. Первое радио, которое я когда-либо построил, когда мне было 11 или 12 лет, было кристалл с длинной петлей из медного провода, выступающей в качестве антенны. Я запустил антенна прямо под потолком моей спальни, так что это должно быть всего около 20–30 метров (60–100 футов) в длину!
Большинство современных транзисторных радиоприемников имеют как минимум две антенны. Один из это длинный блестящий телескопический стержень, который вынимается из корпуса и поворачивается для приема сигналов FM (частотная модуляция).В другое — антенна внутри корпуса, обычно прикрепленная к основному печатная плата, и она принимает сигналы AM (амплитудной модуляции). (Если вы не уверены в разнице между FM и AM, обратитесь к нашей статье о радио.)
Зачем в радиоприемнике две антенны? Сигналы на этих разные диапазоны волн переносятся радиоволнами разных частота и длина волны. Типичные радиосигналы AM имеют частоту 1000 кГц (килогерц), тогда как типичные FM-сигналы составляют около 100 МГц (мегагерцы) — поэтому они вибрируют примерно в сто раз быстрее.Поскольку все радио волны движутся с одинаковой скоростью (скорость света 300 000 км / с или 186000 миль в секунду), сигналы AM имеют длины волн примерно в сто раз больше, чем FM-сигналы. Вам нужно два антенны, потому что одна антенна не может улавливать такие огромные разный диапазон длин волн. Это длина волны (или частота, если вы предпочитаете) радиоволн, которые вы пытаетесь обнаружить, определяет размер и тип антенны, которую вам нужно использовать. Говоря в широком смысле, длина простой (стержневой) антенны должна составлять примерно половину длины волны радиоволны, которые вы пытаетесь получить (также можно сделать антенны на четверть длины волны, компактные миниатюрные антенны, длина которых составляет около одной десятой длины волны, и мембранные антенны, которые еще меньше, хотя мы не будем здесь вдаваться в подробности).
Длина антенны — не единственное, что влияет на длину волны. ты собираешься забрать; если бы это было, радио с фиксированной длиной антенны может принимать только одну станцию. Антенна подает сигналы в схему настройки. внутри радиоприемника, который предназначен для «фиксации» одной конкретной частоты и игнорирования остальных. Самая простая схема приемника (вроде той, что вы найдете в кристаллическом радио) не что иное, как моток проволоки, диод и конденсатор, и он подает звуки в наушник.Схема реагирует (технически резонирует с , что означает электрические колебания) на частоте, на которую вы настроены. и отбрасывает частоты выше или ниже этого. Регулируя емкость конденсатора, вы меняете резонансную частоту, что настраивает ваше радио на другую станцию. Задача антенны — улавливать энергию проходящих радиоволн, достаточную для того, чтобы цепь резонирует только на нужной частоте.
Антенны AM и FM: длинное и короткое
Фото: Рамочная антенна AM внутри типичного транзисторного радиоприемника. очень компактный и очень направленный.Проволока розового цвета, из которой состоит антенна, намотана на толстый ферритовый сердечник (черный стержень). Обычно, как вы можете видеть здесь, на одном ферритовом стержне расположены две отдельные антенны: одна для AM (средневолновая) и одна для LW (длинноволновая).
Посмотрим, как это работает для FM. Если я попытаюсь послушать типичный радиовещание на частоте FM 100 МГц (100000000 Гц), волны, несущие мою программу, имеют длину около 3 м (10 футов). Итак, идеал длина антенны составляет около 1,5 м (4 фута), что примерно соответствует длина телескопической антенны FM-радио, когда она полностью выдвинута.
Теперь для AM длины волн примерно в 100 раз больше, так почему же вы этого не делаете? нужна антенна длиной 300 м (0,2 мили), чтобы принимать их? Что ж, вам нужна мощная антенна, вы просто не знаете, что она там есть! АМ-антенна внутри транзисторного радиоприемника работает совсем по-другому. путь к антенне FM снаружи. Где FM-антенна улавливает электрическую часть радиоволны, Вместо этого антенна AM соединяется с магнитной частью . Это очень тонкая проволока (обычно несколько десятков метров) закольцованы вокруг ферритового (магнитного) сердечника, от нескольких десятков до нескольких сотен раз, что значительно концентрирует магнитную часть радиосигналов и создает («индуцирует») в проводе больший ток. обернуты вокруг них.Это означает, что такая антенна может быть действительно крошечной и при этом иметь отличную производительность. Без ферритового стержня рамочной антенне требуется намного больше витков провода. (так что тысячи вместо сотен или десятков) или петли проволоки нужно быть намного больше. Поэтому внешние FM-антенны для радиоприемников иногда берут форма большой петли, может быть, 10–20 см (4–8 дюймов) в диаметре или около того.
Иллюстрация: Вверху: Электромагнитные радиоволны состоят из вибрирующих электрических волн (синий) и магнитных волн (красный), которые перемещаются вместе со скоростью света (черная стрелка).Внизу: Слева: FM-антенна улавливает относительно коротковолновую высокочастотную электрическую часть FM-радиоволн. Справа: ферритовая рамочная антенна AM улавливает и концентрирует магнитные составляющие более длинноволновых и низкочастотных электромагнитных волн.
Пока все хорошо, но как насчет мобильных телефонов? Почему им нужны только короткие и короткие антенны вроде той, что на фото? Мобильные телефоны тоже используют радиоволны, которые тоже движутся со скоростью света. и с типичной частотой 800 МГц (примерно в десять раз больше, чем FM-радио).Это означает, что их длина волны примерно в 10 раз короче, чем у FM-радио, поэтому им нужно антенна размером примерно в одну десятую. В смартфонах антенна обычно растягивается вокруг внутренней части корпуса. Посмотрим, как это вычисляется: если частота 800 МГц, длина волны 37,5 см (14,8 дюйма), половина длины волны будет быть 18 см (7,0 дюйма). Мой нынешний смартфон LG имеет длину около 14 см (5,5 дюйма), так что вы можете видеть мы находимся на правильном пути.
Фото: 1) Эта телескопическая антенна FM-радио выдвигается на длину примерно 1–2 м (3–6 футов или около того), что примерно вдвое меньше длины радиоволн, которые она пытается уловить.2) Мобильные телефоны имеют особенно компактные антенны. Более старые (например, Motorola слева) имеют короткие внешние антенны или те, которые выдвигаются телескопически. (Открытая часть антенны — это то, на что указывает мой палец и есть еще одна деталь, которую мы не видим бегущей по краю печатной платы внутри корпуса.) Более новые мобильные телефоны (например, модель Nokia справа) имеют более длинные антенны, полностью встроенные в корпус.
Другие типы антенн
Простейшие радиоантенны представляют собой длинные прямые стержни.Многие Внутренние телевизионные антенны имеют форму диполя : металлический стержень, разделенный на две части и сложены горизонтально, так что немного похоже на человека, стоящего прямо их руки вытянуты горизонтально. Более изысканный открытый Телевизионные антенны имеют несколько таких диполей, расположенных вдоль центрального опорный стержень. Другие конструкции включают круглые петли из проволоки и конечно, параболические спутниковые тарелки. Почему так много разных дизайнов? Очевидно, что волны, приходящие на антенну от передатчика, абсолютно одинаковы, несмотря ни на что. форма и размер антенны.Другой рисунок диполей поможет сконцентрировать сигнал, чтобы его было легче обнаружить. Этот эффект можно усилить еще больше, добавив несвязанные «фиктивные» диполи, известные как направляющие и отражатели, которые направляют большую часть сигнала на действительные принимающие диполи. Это эквивалентно усилению сигнала и возможности принимать более слабый сигнал, чем более простая антенна.
Иллюстрации: Четыре распространенных типа антенн (красные) и места, где они лучше всего воспринимаются (оранжевые): основной диполь, сложенный диполь, диполь и отражатель, а также Яги.Базовая или сложенная дипольная антенна одинаково хорошо улавливает перед своими полюсами или за ними, но плохо на каждом конце. Антенна с отражателем улавливает намного лучше с одной стороны, чем с другой, потому что отражающий элемент (красная дипольоподобная полоса слева) отражает больше сигнала на свернутый диполь справа. Яги еще больше преувеличивает этот эффект, улавливая очень сильный сигнал с одной стороны и почти не улавливая сигнала где-либо еще. Он состоит из множества диполей, отражателей и директоров.
Важные свойства антенн
Три характеристики антенн особенно важны, а именно их направленность, усиление и полоса пропускания.
Направленность
Диполи очень направленные : они улавливают приходящие радиоволны, идущие на под прямым углом к ним. Вот почему телевизионная антенна должна быть правильно установлен на вашем доме и обращен в правильную сторону, если вы собираетесь получить четкую картину. Телескопическая антенна на FM-радио меньше очевидно направленный, особенно если сигнал сильный: если вы направьте его прямо вверх, он будет улавливать хорошие сигналы от практически любое направление.Ферритовая антенна AM внутри радиоприемника гораздо более направленный. Слушая AM, вы найдете себя нужно поворачивать рацию, пока она не улавливает действительно сильный сигнал. (Как только вы найдете лучший сигнал, попробуйте повернуть радиостанцию ровно на 90 градусов и обратите внимание на то, как сигнал часто отваливается практически на нет.)
Хотя высоконаправленные антенны могут показаться болезненными, когда они правильно выровнены, они помогают уменьшить помехи от нежелательных станций или сигналов, близких к той, которую вы пытаетесь обнаружить.Но направленность — не всегда хорошо. Подумайте о своем мобильном телефоне. Вы хотите, чтобы он мог принимать звонки, где бы он ни находился относительно ближайшая телефонная мачта или забирайте сообщения, куда бы он ни указывал, когда он лежит в сумке, так что направленная антенна не годится. То же самое и с GPS-приемником, который сообщает вам, где вы находитесь. с использованием сигналов нескольких космических спутников. Поскольку сигналы приходят из разных спутники, находящиеся в разных местах неба, отсюда следует, что они приходят с разных направлений, так что, опять же, высоконаправленная антенна не была бы такой полезной.
Прирост
Коэффициент усиления антенны — это очень техническое измерение, но, в общем, сводится к тому, насколько он увеличивает сигнал. Телевизоры часто принимают слабый, призрачный сигнал даже без антенна подключена. Это потому, что металлический корпус и другие компоненты действуют как основная антенна, не сфокусированная на какой-либо конкретной направление, и по умолчанию подбирать какой-то сигнал. Добавить правильный направленная антенна, и вы получите намного лучший сигнал .Коэффициент усиления измеряется в децибелах (дБ), и (как правило), чем больше коэффициент усиления тем лучше ваш прием. В случае с телевизорами вы получите гораздо больший выигрыш от сложной внешняя антенна (например, с 10–12 диполями в параллельной «решетке»), чем от простого диполя. Все наружные антенны работают лучше, чем комнатные, а также оконные и навесные. имеют больший прирост и работают лучше встроенных.
Пропускная способность
Ширина полосы антенны — это диапазон частот (или длины волн, если хотите), на которых он работает эффективно.В чем шире полоса пропускания, тем больше дальность действия различных радиостанций волны, которые вы можете уловить. Это полезно для чего-то вроде телевидения, где вам может понадобиться выбрать много разных каналов, но много менее полезен для телефона, мобильного телефона или спутниковой связи где все, что вас интересует, это очень специфическая радиоволна передача на довольно узком частотном диапазоне.
Фотографии: Больше антенн: 1) Антенна, которая питает RFID-метку, вставленную в библиотечную книгу. Схема внутри него не имеет источника питания: она получает всю свою энергию от приходящих радиоволн.2) Дипольная антенна внутри карты Wi-Fi для беспроводного Интернета PCMCIA. Он работает с радиоволнами 2,4 ГГц и длиной волны 12,5 см, поэтому его длина должна составлять всего около 6 см.
Кто изобрел антенны?
Иллюстрация: иллюстрация Оливера Лоджа посылки радиоволн через космос от передатчика (красный) к приемнику (синий) на некотором расстоянии, взятая из его патента 1898 года US 609,154: Electric Telegraphy. Любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
На этот вопрос нет простого ответа, потому что радио превратилось в полезный технологии через вторую половину XIX века благодаря работе довольно несколько разных людей — как ученых-теоретиков, так и экспериментаторов-практиков.
Кто были эти пионеры? Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал теорию радио примерно в 1864 году, и Heinrich Hertz доказали, что радиоволны действительно существовали примерно 20 лет спустя (они были некоторое время спустя назвал в его честь волны Герца). Несколько лет спустя, на встрече в Оксфорде, Англия, 14 августа 1894 года, английский физик, Оливер Лодж , продемонстрировал, как радиоволны могут использоваться для передачи сигналов. из одной комнаты в другую в том, что он позже описал (в своей автобиографии 1932 года) как «очень инфантильный вид радиотелеграфии.» Лодж подал патент США на «электрический телеграф» 1 февраля 1898 года, описывая устройство для «оператора» с помощью того, что сейчас известно как «телеграфия на волнах Герца» для передачи сообщений через космос на любой один или несколько из множества различных люди в разных местах … «Неизвестный Лоджу на том этапе, Гульельмо Маркони проводил свои собственные эксперименты в Италии примерно в то же время — и в конечном итоге оказался лучшим шоуменом: многие люди думают о нем как о «изобретатель радио» по сей день, хотя, по правде говоря, он был лишь одним из группы дальновидных людей, которые помог превратить науку об электромагнитных волнах в практическую технологию, меняющую мир.
Ни в одном из первоначальных радиоэкспериментов не использовались передатчики или приемники, которые мы бы сразу узнали сегодня. Герц и Лодж, например, использовали часть оборудования, называемую генератором искрового разрядника: пара цинковых шариков, прикрепленных к коротким отрезкам медной проволоки с воздушным зазором между ними. Лодж и Маркони использовали когереры Бранли (стеклянные трубки, заполненные металлической опилкой) для обнаружения передаваемых ими волн. и получил, хотя Маркони счел их «слишком неустойчивыми и ненадежными» и в конце концов разработал свой собственный детектор.Вооружившись этим новым оборудованием, он проводил систематические эксперименты, выясняя, как высота антенны влияет на расстояние, на которое он может передавать сигнал.
А остальное, как говорится, уже история!
Рекламные ссылкиУзнать больше
На сайте
Книги
- Теория антенн: анализ и разработка Константина А. Баланиса. Wiley, 2012. Хорошее общее теоретическое введение, предназначенное для студентов, изучающих физику и электротехнику.Не совсем подходит для начинающих — и вам понадобится хорошее понимание математики.
- Маленькие антенны: методы миниатюризации и приложения Джона Л. Волакиса и др. McGraw-Hill, 2010. Взгляд на теорию и практическое проектирование небольших антенн для мобильных телефонов, RFID и других приложений. Справочник по проектированию антенн
- Джона Л. Волакиса (изд.). McGraw-Hill, 2007. Огромное, исчерпывающее, теоретическое и практическое руководство по всем распространенным типам антенн.
- Теория и практика антенн Раджешвари Чаттерджи.New Age International, 2006.
Статьи
- Крошечные мембранные антенны Чарльза К. Чоя. IEEE Spectrum, 22 августа 2017 г. Современные антенны теперь можно уменьшить до 1/000 длины волны, которая им необходима.
- Настраиваемые антенны из жидкого металла для настройки на что угодно. Автор Александр Хеллеманс. IEEE Spectrum, 19 мая 2015 г. Какие антенны нам понадобятся для высокочастотных и коротковолновых радиоприложений в будущем? Патент
- Apple, автор Кристины Боннингтон, умело скрывает антенну в клавиатуре.Wired, 17 августа 2011 г. Как клавиатуры Apple скрывают антенны беспроводной связи под клавишами.
- Внутри лаборатории разработки антенн Apple, Брайан Х. Чен. Wired, 16 июля 2010 г. Экскурсия по секретной лаборатории Apple по тестированию антенн.
- Rabbit Ears Perk Up for Free HDTV от Мэтта Рихтела и Дженны Уортэм. The New York Times, 5 декабря 2010 г. Зрители, уставшие от цен на кабельное телевидение, вновь открывают для себя радость устаревших антенн и бесплатного телевидения.
- Повышение сигнала для мобильных телефонов: BBC News, 22 апреля 2008 г.Как оксфордские ученые разработали более сложную антенну для мобильного телефона.
- По мере того, как автомобили становятся более подключенными, скрытие антенн становится жестче, Иван Бергер. The New York Times, 14 марта 2005 г. ..
- Взлом трубки Pringles, Марк Уорд, BBC News, 8 марта 2002 г. Интересная новость, объясняющая, как хакеры использовали направленные антенны, сделанные из трубок Pringles, для взлома беспроводных сетей.
- Что следует знать о телевизионных антеннах Роберта Герцберга, Popular Science, декабрь 1950 г.Эта старая статья из архивов Popular Science остается очень ясным и актуальным введением в конструкцию антенн.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты
статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.
Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2008, 2018.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.
Следуйте за нами
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:
Цитируйте эту страницу
Вудфорд, Крис. (2008/2018) Антенны и передатчики. Получено с https://www.explainthatstuff.com/antennas.html. [Доступ (укажите дату здесь)]
Подробнее на нашем сайте…
Радиосвязь — Радиопередатчики и приемники
Радиопередатчики и приемники
Радиопередатчики и приемники — это электронные устройства, которые манипулируют электричеством, что приводит к передаче полезной информации через атмосферу или космос.
Передатчики
Передатчик состоит из точного колебательного контура или генератора, который создает несущую частоту переменного тока.Это сочетается со схемами усиления или усилителями. Расстояние, которое проходит несущая волна, напрямую связано с усилением сигнала, отправляемого на антенну.
В передатчике используются другие схемы для приема входного информационного сигнала и его обработки для загрузки на несущую волну. Схемы модулятора модифицируют несущую волну обработанным информационным сигналом. По сути, это все, что нужно для радиопередатчика.
ПРИМЕЧАНИЕ. Современные передатчики представляют собой высокотехнологичные устройства с чрезвычайно точной частотой колебаний и модуляции.Схема управления, фильтрации, усиления, модуляции и генерации электронных сигналов может быть сложной.
Передатчик подготавливает и отправляет сигналы на антенну, которая в процессе, описанном выше, излучает волны в атмосферу. Передатчик с возможностью работы с несколькими каналами (частотами) содержит схему настройки, которая позволяет пользователю выбирать частоту для вещания. Это настраивает выходную мощность генератора на желаемую точную частоту. Настраивается частота генератора.[Рисунок 11-84] Как показано на рисунке 11-84, большинство радиопередатчиков генерируют стабильную частоту колебаний, а затем используют умножитель частоты, чтобы поднять переменный ток до частоты передачи. Это позволяет колебаниям происходить на частотах, которые являются управляемыми и находятся в физических рабочих пределах кристалла в генераторах, управляемых кристаллом.
Рисунок 11-84. Блок-схема базового радиопередатчика.Приемники
Антенны — это просто проводники, длина которых пропорциональна длине волны генерируемой частоты, излучаемой передатчиком.Антенна улавливает желаемую несущую волну, а также многие другие радиоволны, присутствующие в атмосфере. Приемник необходим, чтобы изолировать желаемую несущую волну с ее информацией. Приемник также имеет схему для отделения информационного сигнала от несущей. Он подготавливает его для вывода на устройство, такое как динамики или экран дисплея. Выход — это информационный сигнал, изначально введенный в передатчик.
Обычный приемник — это супергетеродинный приемник.Как и любой приемник, он должен усиливать желаемую радиочастоту, захваченную антенной, поскольку она слаба из-за распространения через атмосферу. Генератор в приемнике используется для сравнения и выбора желаемой частоты из всех частот, принимаемых антенной. Нежелательные частоты отправляются на землю.
Гетеродин в приемнике генерирует частоту, отличную от радиочастоты несущей волны. Эти две частоты смешиваются в микшере.В результате этого смешения возникают четыре частоты. Это радиочастота, частота гетеродина, а также сумма и разность этих двух частот. Суммарная и разностная частоты содержат информационный сигнал.
Частота, которая представляет собой разницу между частотой гетеродина и частотой несущей радиочастоты, используется во время оставшейся обработки. В УКВ радиостанциях авиационной связи эта частота составляет 10,8 МГц. Называемая промежуточной частотой, она усиливается перед отправкой на детектор.Детектор или демодулятор — это то место, где информационный сигнал отделяется от части сигнала несущей волны. В AM, поскольку обе боковые полосы содержат полезную информацию, сигнал выпрямляется, оставляя только одну боковую полосу со слабой версией исходного входного сигнала передатчика. В FM-приемниках в этот момент изменяющаяся частота меняется на сигнал с изменяющейся амплитудой. Наконец, для выходного устройства происходит усиление. [Рисунок 11-85] Рисунок 11-85. Основные этапы, используемые в приемнике для получения выходного сигнала радиоволны.
С годами, с развитием транзисторов, микротранзисторов и интегральных схем, радиопередатчики и приемники стали меньше. Электронные отсеки были установлены на старых самолетах как удаленные места для установки радиоустройств просто потому, что они не помещались в кабине экипажа. Сегодня многие устройства авионики достаточно малы, чтобы их можно было установить на приборной панели, что является обычным для большинства легких самолетов. Из-за большого количества средств связи и навигации, а также из-за необходимости предоставить пилоту незагроможденный интерфейс, наиболее сложные воздушные суда сохраняют пространство вдали от кабины экипажа для установки авионики.Руководители этих подразделений остаются в кабине экипажа.
Приемопередатчики
Приемопередатчик — это радиостанция связи, которая передает и принимает. Для обоих используется одна и та же частота. При передаче приемник не работает. Переключатель PTT блокирует приемную схему и позволяет схеме передатчика быть активной. В приемопередатчике некоторые схемы используются совместно функциями передачи и приема устройства.Антенна тоже. Это экономит место и количество используемых компонентов. Приемопередатчики — это полудуплексные системы, в которых связь может происходить в обоих направлениях, но только одна сторона может говорить, а другая должна слушать. УКВ-радиостанции авиационной связи обычно являются приемопередатчиками. [Рисунок 11-86] Рисунок 11-86. УКВ приемопередатчики авиационной связи.
Flight Mechanic рекомендует
Настройка радиоприемника — Учебное пособие по Java
Настройка радиоволнового приемника — Учебное пособие по Java
Переменные конденсаторы используются вместе с катушками индуктивности в схемах настройки радиоприемников, телевизоров и многих других устройства, которые должны изолировать электромагнитное излучение выбранных частот в диапазоне радиоволн.В этом интерактивном руководстве показано, как переменный конденсатор подключается к простой схеме антенного трансформатора для настройки радиочастотного спектра.
Учебное пособие инициализируется с переменным конденсатором, установленным на значение 50 пикофарад, что позволяет тюнеру принимать радиочастоты 107,0 мегагерц. Для работы с учебником используйте курсор мыши, чтобы переместить ползунок Capacitance вправо в диапазон от 50 до 450 пикофарад, что соответствует радиочастотному диапазону от 87 до 107 мегагерц (диапазон FM ).При перемещении ползунка пластины переменного конденсатора вращаются для имитации увеличения или уменьшения перекрытия, а синусоида на виртуальном осциллографе изменяет длину волны.
Передаваемые радиоволны создают индуцированный ток, который течет в антенне через первичную катушку индуктивности трансформатора непосредственно на землю (отрицательный полюс). Вторичный ток в противоположном направлении одновременно индуцируется во вторичной катушке индуктивности трансформатора, посылая поток электронов на конденсатор.Индуцированный ток, протекающий во вторичной катушке и к конденсатору, вызывает противодействующие электродвижущие силы, называемые реактивным сопротивлением . Переменный конденсатор используется для выравнивания индуктивного и емкостного реактивного сопротивления.
Состояние, при котором реактивные сопротивления выровнены, называется резонансом, а конкретная частота, которая изолирована выровненным реактивным сопротивлением, называется резонансной частотой . Поэтому радиосхема в учебном пособии настраивается путем регулировки емкости переменного конденсатора для выравнивания индуктивного и емкостного реактивного сопротивления для желаемой резонансной частоты или, другими словами, для настройки на желаемую радиочастоту.
Широкая радиочастотная часть электромагнитного спектра включает длины волн от 30 сантиметров до тысяч километров. Излучение в этом диапазоне содержит очень мало энергии, а верхний предел частоты (около 1 гигагерца) приходится на конец диапазона, в котором ограничено радио- и телевещание. На таких низких частотах фотонный (гранулированный) характер излучения не проявляется, и кажется, что волны передают энергию плавно и непрерывно.Не существует теоретического верхнего предела длины волны радиочастотного излучения. Например, низкочастотный (60 Гц) переменный ток, переносимый по линиям электропередач, имеет длину волны около пяти миллионов метров (или около 3000 миль). Радиоволны, используемые для связи, модулируются по одной из двух спецификаций передачи: амплитудно-модулированные волны ( AM ), которые различаются по амплитуде длин волн, и частотно-модулированные волны ( FM ; см. Рисунок 8) волны, которые меняются в частоте длины волны.Радиоволны играют важную роль в промышленности, связи, медицине и магнитно-резонансной томографии ( MRI ).
Звук и видео в телевидении передаются через атмосферу с помощью более коротких радиоволн с длиной волны меньше метра, которые модулируются для вещания во многом подобно FM-радио. Радиоволны также излучаются звездами в далеких галактиках и могут быть обнаружены астрономами с помощью специализированных радиотелескопов. Были обнаружены длинные волны, длиной в несколько миллионов миль, излучающиеся к Земле из глубины космоса.Поскольку сигналы настолько слабые, радиотелескопы часто объединяются в параллельные группы, содержащие большое количество огромных антенных приемников.
Соавторы
Мэтью Парри-Хилл и Майкл В. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильных магнитных полей, 1800 Ист. Пол Дирак Доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310.
(PDF) Однокристальные аналоговые схемы для нового типа приемника плазменных волн на борту космических аппаратов
9
Ссылки
Gurnett, D.A., Принципы проектирования приборов космической плазменной волны, Методы измерения в космической плазме: Fields,
Geophysical Monograph, 103, 121-136, 1998.
Kasaba, Y., Bougeret, JL, Blomberg, LG, Kojima, H ., Ягитани, С., Монкуке, М., Тротиньон, Дж. Г., Чантер, Г.,
Кумамото, А., Касахара, Ю., Лихтенбергер, Дж., Омура, Ю., Ишисака, К., Мацумото, H .: Исследование плазменных волн
(PWI) на борту BepiColombo / MMO: первое измерение электрических полей, электромагнитных волн и радиоволн
вокруг Меркурия, планетарные и космические науки, 58 (1-2), 238–278 , DOI: 10.1016 / j.pss.2008.07.017, 2010.
Клетцинг, Калифорния, Курт, WS, Акуна, М., Макдауэлл, Р.Дж., Торберт, РБ, Аверкамп, Т., Боде, Д., Баундс, С.Р., Чаттер ,
M., Connerney, J., Crawford, D., Dolan, JS, Dvorsky, R., Hospodarsky, GB, Howard, J., Jordanova, V., Johnson, RA,
Kirchner, DL, Mokrzycki , Б., Ниделл, Г., Одом, Дж., Марк, Д., Пфафф, Р. мл., Филлипс, мл., Пайкер, CW, Ремингтон, С.Л.,
, Роуленд, Д., Сантолик, О., Шнурр Р., Шеппард Д., Смит, К. В., Торн, Р. М., Тайлер, Дж.: Набор электрических и магнитных приборов
и комплексная наука (EMFISIS) на RBSP, The Van Allen Probes Mission, 127–181,
doi: 10.1007 / 978- 1-4899-7433-4-5, 2013.
Кодзима, Х .: Приемники плазменных волн на борту научных спутников, Введение в космическое оборудование, под ред. К. Ояма и
Ф. Ченг, 227-240, 2013.
Мацумото, Х., Нагано, И., Андерсон, Р.Р., Кодзима, Х., Хашимото, К., Цуцуи М., Окада, Т., Кимура, И., Омура, Ю.,
Окада, М .: Наблюдения за плазменными волнами с космического корабля GEOTAIL, J. Geomag. Геоэлектр, 46, 59–95, 1994.
Geosci. Instrum. Метод. Data Syst. Обсудить., Doi: 10.5194 / gi-2016-29, 2016
Рукопись на рассмотрении для журнала Geosci. Instrum. Метод. Data Syst.
Опубликовано: 28 октября 2016 г.
c
Автор (и) 2016. Лицензия CC-BY 3.0.
Демодулятор огибающей AM»Электроника
Диодный детектор — это простейшая форма детектора или демодулятора, используемая для демодуляции AM — он обнаруживает огибающую AM сигнала.
Амплитудная модуляция, AM Учебное пособие включает:
Амплитудную модуляцию, AM
Основная теория и формулы AM
Полоса пропускания AM и боковые полосы
Индекс модуляции и глубина
AM эффективность
Демодуляция / обнаружение AM
Диодный детектор
Синхронный детектор
Модуляторы AM
Одна боковая полоса, SSB
SSB демодуляция
Форматы модуляции: Типы и методы модуляции Модуляция частоты Фазовая модуляция Квадратурная амплитудная модуляция
Диодный детектор — это простейшая и основная форма амплитудной модуляции, детектор AM-сигнала, который определяет огибающую AM-сигнала.
Диодный детектор AM может быть построен только из диода и нескольких других компонентов, и в результате это очень недорогой схемный блок в общем приемнике. На заре радио эти детекторы сигналов были сделаны с использованием дискретных компонентов, но современные радиоприемники будут использовать интегральные схемы со встроенными детекторами.
Благодаря своей стоимости и удобству, диодный детектор огибающей AM уже много лет широко используется в транзисторных портативных радиоприемниках.
Хотя его простота была основной причиной его широкого использования, его характеристики не так хороши, как другие типы детекторов / демодуляторов AM, особенно в отношении уровней искажений.
Не только базовый детектор AM диодного сигнала используется для обнаружения огибающей AM, но также широко используется в радиочастотных схемах в целом для определения уровня сигнала.
Основы диодного детектора AM
Диодный детектор AM — это детектор огибающей — он обеспечивает вывод огибающей сигнала. Таким образом, диодный детектор или демодулятор может обеспечивать выходной сигнал, пропорциональный амплитуде огибающей амплитудно-модулированного сигнала.
Типичный транзисторный радиоприемник с использованием диодного детектора огибающейКак следует из названия, основным компонентом диодного детектора AM является полупроводниковый диод, хотя во времена ламповых / ламповых технологий также использовались диоды, использующие эту форму технологии.
Сигнальный диодный детектор состоит из двух основных элементов схемы:
- Диод / выпрямитель: Диод в детекторе служит для усиления одной половины принимаемого сигнала по сравнению с другой.Во многих случаях для этого типа детектора используются диоды Шоттки, поскольку уровни сигнала могут быть низкими, а диоды Шоттки имеют гораздо более низкое напряжение включения (обычно около 0,2 В), чем стандартные кремниевые диоды (обычно около 0,7 или 0,7 В).
- Фильтр нижних частот: Фильтр нижних частот требуется для удаления высокочастотных элементов, которые остаются в сигнале после обнаружения / демодуляции. Фильтр обычно состоит из очень простой RC-цепи, но в некоторых случаях его можно получить просто, полагаясь на ограниченную частотную характеристику схемы, следующей за выпрямителем.Поскольку конденсатор в цепи накапливает напряжение, выходное напряжение отражает пик формы волны. Иногда эти схемы используются в качестве пиковых детекторов.
При выборе емкости конденсатора, используемого в схеме, он должен быть достаточно большим, чтобы удерживать пик формы волны RF, но не настолько большим, чтобы он ослаблял любую модуляцию сигнала, т.е. он должен действовать как фильтр для RF несущая, а не модуляция звука.
Схема обычно имеет относительно высокий импеданс источника. При подключении цепи к следующему этапу цепи следует проявлять осторожность, чтобы не приземлиться слишком сильно, иначе работа будет нарушена.
Обычно резистор подключается к конденсатору — это может быть нагрузка следующего каскада, регулятор громкости или резистор в цепи. Этот уровень следует определять путем расчета постоянной времени конденсатора и нагрузки. Это должно быть между радиочастотным сигналом и аудиомодуляцией, чтобы радиочастотная составляющая удалялась удовлетворительно, но звуковая модуляция оставалась нетронутой.
В этой схеме стоит отметить, что вторичная обмотка трансформатора обеспечивает возврат постоянного тока на землю. Иногда, когда детектор AM-сигнала используется с подключением конденсатора к предыдущему каскаду, тогда на входе должен использоваться резистор или дроссель (индуктор) на землю, чтобы обеспечить обратный путь постоянного тока. В противном случае схема не будет работать правильно.
Детектор сигнала огибающей с конденсаторной связью, показывающий резистор, обеспечивающий обратный путь постоянного тока.Значение резистора на входе, обеспечивающем обратный путь постоянного тока, обычно является критическим, но оно может помочь обеспечить требуемое согласование без поглощения слишком большого сигнала.
Процесс обнаружения диода AM
При выпрямлении радиочастотного сигнала диодный детектор AM обеспечивает выходной сигнал, эквивалентный огибающей одной половины сигнала, то есть он является детектором огибающей.
Принимая во внимание работу диодного детектора, его иногда называют детектором огибающей.
Входящий амплитудно-модулированный радиочастотный сигнал состоит из формы волны как положительного, так и отрицательного выходного напряжения, как показано. Ни один звуковой преобразователь на это не реагирует.
Процесс обнаружения огибающей диода AM.Диодный детектор огибающей выпрямляет сигнал, оставляя только положительную или отрицательную половину сигнала.
Высокочастотный элемент этого затем отфильтровывается, обычно с использованием конденсатора, который формирует фильтр нижних частот и эффективно « заполняет » высокочастотные элементы, оставляя форму волны, на которую может реагировать преобразователь, такой как пара наушников или громкоговоритель. преобразовывать в звуковые волны.
Согласование импеданса
Часто бывает необходимо, чтобы диодные детекторы огибающей, используемые в различных схемах, были согласованы с импедансом 50 Ом.
Базовая схема, состоящая из диода, нагрузочного резистора и сглаживающего конденсатора, никогда не будет соответствовать 50 Ом. Если диод детектора находится во включенном состоянии, цепь будет иметь сопротивление менее 50 Ом.
Чтобы решить эту проблему, обычно используют трансформатор импеданса, чтобы обеспечить оптимальное согласование и наилучшие общие характеристики схемы.
Преимущества и недостатки диодного детектора огибающей
Детектор с диодной огибающей AM успешно используется в течение многих лет.
Преимущества детектора конверта:
- Низкая стоимость: Диодный детектор требует использования лишь нескольких недорогих компонентов. Это сделало его идеальным для использования в транзисторных (и ламповых / вакуумных) радиоприемниках, использующих дискретные компоненты.
- Простота: Диодный AM-детектор с очень небольшим количеством компонентов было легко реализовать. Это было надежно и не требовало настройки.
Недостатки детектора конвертов:
- Искажение: Поскольку диодный детектор является нелинейным, он вносит искажение в обнаруженный аудиосигнал.
- Избирательное замирание: Одной из проблем, часто возникающих в коротких и средних диапазонах волн, где расположены передачи AM, является избирательное замирание. Детектор огибающей диода не может бороться с этим эффектом так, как это могут делать некоторые другие детекторы, и в результате возникает искажение, когда происходит селективное замирание.
- Чувствительность: Диодный детектор не такой чувствительный, как некоторые другие типы.Если используются кремниевые диоды, они имеют напряжение включения около 0,6 вольт, в результате используются германиевые диоды или диоды Шоттки, которые имеют более низкое напряжение включения примерно от 0,2 до 0,3 вольт. Даже при использовании диода Шоттки детектор огибающей диода все еще страдает низким уровнем чувствительности
Детектор с диодной огибающей AM существует уже много лет. Он получил широкое распространение. Хотя в наши дни амплитудная модуляция используется реже, и другие формы AM-детектора могут быть легко включены в интегральные схемы, простой диодный детектор все же имеет некоторые преимущества.
Другие важные темы по радио:
Радиосигналы
Типы и методы модуляции
Амплитудная модуляция
Модуляция частоты
OFDM
ВЧ микширование
Петли фазовой автоподстройки частоты
Синтезаторы частот
Пассивная интермодуляция
ВЧ аттенюаторы
RF фильтры
Радиочастотный циркулятор
Типы радиоприемников
Радио Superhet
Избирательность приемника
Чувствительность приемника
Обработка сильного сигнала приемника
Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем радио.. .
Простая схема AM-приемника с наушником
Эта схема AM-приемника с наушником представляет собой экономичную версию, в которой используется несколько деталей, она дешевая, проста в сборке и подходит для сборки для изучения.
Мы пришли к пониманию принципов работы AM-радио раньше. Радио может принимать радиоволны. Он также должен иметь радиопередающую станцию.
Базовый AM-приемник Рабочий
Станция не излучает звуковую волну, о которой мы говорили.Станция будет генерировать волну, называемую несущей. Это несущая волна, проводник звуковых волн, которые мы слушаем в наших радиоприемниках.
Читайте также:
Станцию необходимо предварительно смешать между несущей и звуковой волнами. Этим звуком мы преобразуем микрофон в электрический сигнал. Затем сигналы смешивали сигнал по высоте волны. Высота волн непостоянна. Но частота фиксирована, см. Рисунок 1.
Рисунок 1 Характеристики смешивания волн в радиосистеме AM.
Волна, которая смешала. Он будет отправлен антенной станции.
Мы будем использовать эту систему только для радиоприемников AM. И мы можем выбрать частоту каждой станции с помощью простого. Это поведение показано на рисунке 1.
Сигнал выбирается приемником. Волны будут перенаправлены на волну расширения сектора.
Рекомендуется:
Который отвечает за то, чтобы сигнал был достаточно сильным для его использования. Увеличенный участок волны может иметь несколько секторов.Когда сигнал передается через увеличенный волновой участок, он будет разбит на отдельные волновые секторы.
Которые действуют, отделяя сигнал несущей волны от звукового сигнала. Этот сигнал является характеристикой того же сигнала с микрофона радиостанции.
Затем мы можем увеличить громкость усилителя по порядку. Чтобы хватило силы использовать с наушниками или колонками.
Техническая информация
- Используйте источник питания 3 В постоянного тока.
- Максимальный ток потребления около 45 мА
- Размер печатной платы: 2,38 x 1,24 дюйма.
Как работает схема радиоприемника AM s
Принципиальная схема показана на рисунке 1. IC1 MK484 действует как система приемника, имея переменный конденсатор и катушку OSC для регулировки частоты каждой станции.
ВЫХОД ИС будет подключен к C3 для увеличения сигнала TR1 и TR2, отправляемого на динамик.
Рисунок 1 принципиальная схема AM-радиоприемника.
Мы используем общую переменную AM. Выход подключается к динамическим наушникам или маленьким динамикам.Но сопротивление до 30 Ом вверх. Точка ANT для антенны.
Тестирование
Подключение к точке SP динамика. Затем подайте на схему источник питания 3 В постоянного тока. Положительная полярность к точке + 3В и отрицательная полярность к точке G. Тогда мы услышим звук в наушниках.
Сигнал радиостанции. Но если можно получить несколько станций. Вы можете настроить катушку OSC и переместить ANT к антенне.
Как собрать
В этом проекте есть несколько, которые мы можем собрать на универсальной печатной плате или припаять на печатной плате в качестве компоновки компонентов и проводки на рисунке 2
Рисунок 2 расположение компонентов и проводка.
и рисунок 3 завершены проекты
Рисунок 3 AM упрощает радиосвязь, готовую к применению.
Список деталей
R1: 120K
R2: 4,7K
R3: 220K
R4: 2,2K
R5: 27 Ом
Керамические конденсаторы
C1, C3, C4: 0,01 мкФ (103)
C2: 104 или 0,1 мкФ (104)
Электролитические конденсаторы
C5: 10 мкФ
Полупроводники
IC1: MK484 или TA7642
ТРАНЗИСТОР s
Q1, Q22: 01A 40V NPN транзистор, C459, C828, C458, C828,
Простая схема АРУ (Бонус)
Схема автоматического управления Джианом, а также АРУ со звуковым сигналом, проще всего сжать до сигнала в радиоприемнике.