Радиопередающие устройства на все волны одновременно. Как работает радиоприемник

Страницы истории

Радио (лат. radio - излучаю, испускаю лучи radius - луч) - разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Принцип работы

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемый сигнал модулируетболее высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей- несущей).Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство.
На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей- несущей).). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).

Частотные диапазоны
Частотная сетка, используемая в радиосвязи, условно разбита на диапазоны:

• Длинные волны(ДВ)- f = 150-450 кГц (л = 2000-670 м)
• Средние волны(СВ)- f = 500-1600 кГц (л = 600-190 м)
• Короткие волны(КВ)- f = 3-30 МГц (л = 100-10 м)
• Ультракороткие волны(УКВ)- f = 30 МГц- 300 МГц (л = 10-1 м)
• Высокие частоты (ВЧ- сантиметровый диапазон)- f = 300 МГц- 3 ГГц (л = 1-0,1 м)
• Крайне высокие частоты (КВЧ- миллиметровый диапазон)- f = 3 ГГц- 30 ГГц (л = 0,1-0,01 м)
• Гипервысокие частоты (ГВЧ- микрометровый диапазон)- f = 30 ГГц- 300 ГГц (л = 0,01-0,001 м)

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

• ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.
• СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.
• КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т.н.зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью- более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши м е расстояния при малой мощности передатчика.
• УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.
• ВЧ не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости. Используются в WiFi, сотовой связи ит.д.
• КВЧ не огибают препятствия, отражаются большинством препятствий, распространяются в пределах прямой видимости. Используются для спутниковой связи.
• Гипервысокие частоты не огибают препятствия, отражаются подобно свету, распространяются в пределах прямой видимости. Использование ограничено.

Распространение радиоволн

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).
Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучёвостью . Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникают замирания (англ. fading )- изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.

Особые эффекты

эффект антиподов- радиосигнал может хорошо приниматься в точке земной поверхности, приблизительно противоположной передатчику.
Описанные примеры:

• радиосвязьЭ.Кренкеля(RPX), находившегося наЗемле Франца-Иосифа12 января 1930г. сАнтарктикой(WFA).
• радиосвязь плотаКон-Тики(приблизительно 6° ю.ш. 60° з.д.) сОсло, передатчик 6 Ватт.
• эхо от волны, обошедшей Землю (фиксированная задержка)
• редко наблюдаемый и малоизученный эффект LDE (Мировое эхо, эхо с большой задержкой).
• эффект Доплераизменение частоты (длины волны) в зависимости от скорости приближения (или удаления) передатчика сигнала относительно приёмника. При их сближении частота увеличивается, при взаимном удалении уменьшается.

Радиосвязь можно разделить на радиосвязь без применения ретрансляторов по длинам волн:

• СДВ-связь
• ДВ-связь
• СВ-связь
• КВ-связь
• КВ-связь земной (поверхностной) волной
• КВ-связь ионосферной (пространственной волной)волной
• УКВ-связь
• УКВ связь прямой видимости
• тропосферная связь
• С применением ретрансляторов:
• Спутниковая связь,
• Радиорелейная связь,
• Сотовая связь.

Использование широковещательной потоковой передачи

Содержимое, передаваемое потоком с широковещательной передачей, больше всего подходит для сценариев, напоминающих просмотр телевизионной программы, при этом управление и потоковая передача содержимого выполняется из пункта источника или сервера. Этот тип пункта публикации наиболее часто используется для передачи прямых потоковых данных от кодировщиков, удалённых серверов или других широковещательных пунктов публикации. Если клиент подключается к широковещательному пункту публикации, то он получает широковещательные данные, трансляция которых уже началась. Например, если в 10:00 начинается трансляция совещания в компании, то клиенты, подключившиеся в 10:18, пропустят только первые 18 минут совещания. Клиенты могут запускать и останавливать поток, однако они не могут приостановить его, перемотать вперёд, назад или пропустить.
Кроме того, на широковещательном пункте публикации можно выполнять потоковую передачу файлов и списков воспроизведения файлов. Если источником файлов служит широковещательный пункт публикации, то сервер передаёт файл или список воспроизведения как широковещательный поток. При этом в проигрывателе нельзя управлять воспроизведением, как в случае с потоком по запросу. Пользователи получают широковещательные данные прямого закодированного потока. Клиенты начинают воспроизводить уже передаваемый поток.
Обычно широковещательный пункт публикации начинает потоковую передачу сразу после запуска и продолжает её до тех пор, пока он не будет остановлен или пока не закончится содержимое.
Содержимое с широковещательного пункта публикации можно предоставлять как одноадресный или многоадресный поток. Поток с широковещательного пункта публикации можно сохранить как файл архива, а затем предложить его конечным пользователям в качестве повтора исходных широковещательных данных по запросу.

Гражданская радиосвязь

Решениями ГКРЧ России (Государственной комиссии по радиочастотам) для гражданской связи физическими и юридическими лицами на территории Российской Федерации выделены 3 группы частот:

• 27МГц (Си-Би, «Citizens’ Band», гражданский диапазон), с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10Вт. Автомобильныерациидиапазона 27 МГц широко используются для организации радиосвязи в службах такси, для связи водителей-дальнобойщиков;
• 433МГц (LPD, «Low Power Device»), выделено 69 каналов длярацийс выходной мощностью передатчика не более 0,01Вт;
• 446МГц (PMR, «Personal Mobile Radio»), выделено 8 каналов длярацийс выходной мощностью передатчика не более 0,5Вт.

Радио используется в компьютерных сетях AMPRNet, в которых соединение обеспечивается любительскими радиостанциями.

Радиолюбительская связь

Радиолюбительская связь- многогранное техническоехобби, выражающееся в проведении радиосвязей в отведённых для этой цели диапазонах радиочастот. Данное хобби может иметь направленность в сторону той или иной составляющей, например:

• конструирование и постройка любительской приёмно-передающей аппаратуры и антенн;
• участие в различных соревнованиях по радиосвязи (радиоспорт);
• коллекционированиекарточек-квитанций, высылаемых в подтверждение проведённых радиосвязей и/илидипломов, выдаваемых за проведение тех или иных связей;
• поиск и проведение радиосвязей с радиолюбительскими станциями, работающими из отдалённых мест или из мест, с которых крайне редко работают любительские радиостанции (DXing );
• работа какими-то определёнными видами излучения (телеграфия, телефония соднополоснойиличастотной модуляцией,цифровые виды связи);
• связь на УКВ с использованием отражения радиоволн от Луны (EME), от зонполярного сияния(«Аврора»), отметеорных потоков, с ретрансляцией через радиолюбительскиеИСЗ;
• работа малой мощностью передатчика (QRP), на простейшей аппаратуре;
• участие в радиоэкспедициях- выход в эфир из отдалённых и труднодоступных мест и территорий планеты, где нет активных радиолюбителей.

Доказал, что электромагнитная энергия может быть отправлена в космос в виде радиоволн, которые проходят через атмосферу примерно со скоростью света. Это открытие помогло разработать принципы радиосвязи, которыми пользуются и сегодня. Кроме того, ученый доказал, что радиоволны имеют электромагнитную природу, а главная их характеристика - это частота, при которой энергия колеблется между электрическими и магнитными полями. Частота в герцах (Гц) связана с длиной волны λ, представляющей собой расстояние, которое радиоволна проходит в течение одного колебания. Таким образом, получается следующая формула: λ = C/F (где C равна скорости света).

Принципы радиосвязи основаны на передаче несущих информацию радиоволн. Они могут передавать голос или цифровые данные. Для этого радиостанция должна иметь:

Устройство для сбора информации в электрический сигнал (например, микрофон). Этот сигнал называется основной полосой частот в обычном звуковом диапазоне.

Модулятор внесения информации в полосу частот сигнала на выбранной

Передатчик, сигнала, который посылает его на антенну.

Антенну из проводящего электричество стержня определенной длины, которая будет излучать электромагнитную радиоволну.

Усилитель сигнала на стороне приемника.

Демодулятор, который будет способен восстановить первоначальную информацию из принимаемого радиосигнала.

Наконец, устройство для воспроизведения переданной информации (например, громкоговоритель).

Современный принцип радиосвязи был задуман еще в начале прошлого века. В то время радио разработали в основном для передачи голоса и музыки. Но очень скоро появилась возможность использовать принципы радиосвязи для передачи более сложной информации. Например, такой ​​как текст. Это привело к изобретению телеграфа Морзе.

Общим для голоса, музыки или телеграфа является то, что основная информация зашифрована в которые характеризуются амплитудой и частотой (Гц). Люди могут слышать звуки в диапазоне от 30 Гц и примерно до 12 000 Гц. Этот диапазон называется звуковой спектр.

Радиочастотный спектр делится на различные Каждый из которых имеет конкретные характеристики в отношении излучения и затухания в атмосфере. Выделяют описанные в таблице ниже коммуникационные приложения, которые работают в том или ином диапазоне.

Сегодня сложно представить, что делало бы человечество без радиосвязи, которая нашла свое применение во многих современных устройствах. Например, принципы радиосвязи и телевидения используются в мобильных телефонах, клавиатуре, GPRS, Wi-Fi, беспроводных компьютерных сетях и так далее.

Уверены, почти каждый из нас слышал слова «рация» и «радиостанция», и почти каждый сразу задавался вопросом: «Что такое рация?» «Чем рация отличается от радиостанции?»

Техническое устройство для проведения «сеанса» радиосвязи называют «Радиостанция» или простым языком «Рация». В данной статье речь пойдет именно об этом устройстве. Мы рассмотрим те или иные понятия, термины, которые используются в радиосвязи и без которых бывает трудно объяснить как работает рация.
Итак начнем.

У всех на слуху слово «радио». Многие знают, или по крайней мере имеют общее представление, как все происходит когда мы включаем радио и слышим приятные, или не приятные, нашему чуткому уху мелодии или новости.
Почему мы начали именно с этого? А потому, что именно радио, как мы привыкли его знать и пользоваться, и есть одна из составных частей рассматриваемой нами рации (радиостанции). Эту часть будем называть простым словом «ПРИЕМНИК».
Возникает вопрос: «Можем ли мы слушать наши любимые радиостанции (такие как «Маяк», «Шансон») на нашем устройстве под одноименным названием радиостанция? Несмотря на тавтологию со словом «радиостанция», вопрос вполне имеет место быть. Так вот ответ — можем, но не на всех рациях (радиостанциях). Дело в том, что рация (радиостанция), как и любое техническое оборудование, имеет свое вполне определенное предназначение и соответственно определенные разработчиком технические характеристики.

Одна из основных технических характеристик, присущих любой рации - это «ЧАСТОТА» (частота радиоволны). Из школьного курса физики известно, что радиоволна - есть электромагнитное колебание, а основным ее параметром как раз и является «Частота».
Пример:
У многих на слуху такие названия: СиБи радиостанция, LPD(эЛПиДи) радиостанция, PMR(ПиэМэР) радиостанция. Всё это рации, но они работают на разных частотах:
СиБи («Citizen Band”): 27 МГц
LPD: 433-434 МГц
PMR: 446 МГц

Есть еще понятие, которое напрямую связано с частотой - «ДЛИНА ВОЛНЫ».
Мы не сторонники утомлять вас высшей математикой, но, кому интересно, по ссылке немного теории. Побродив по просторам Википедии, вы узнаете кое-что, чего не знают многие из тех, кто годами пользуется радиостанцией. http://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитное_излучение

Но пойдем дальше.
Кроме «ПРИЕМНИКа», в радиостанции есть и «ПЕРЕДАТЧИК». Понятно каждому, что передатчик передает. Одна из характеристик передатчика - это опять «частота».
Тут сразу скажем, что есть радиостанции, работающие так, что и приемник и передатчик работают на одной и той же частоте. Это, так называемый в узких кругах, «Симплекс». Вы, конечно, сразу спросите: «А как же так? Не мешают ли они друг другу?» Ответ лежит на поверхности: «Чтобы приемник и передатчик не мешали друг другу, надо чтобы они работали попеременно». Именно так и происходит во время общения по рации: мы говорим - нас слушают; нам говорят - мы слушаем. Такую связь еще называют связь для вежливых, т.к. иначе никто никого не услышит, в эфире просто будет каша.
Другой случай - приемник и передатчик работают на разных частотах. В узких кругах этот случай называют «Дуплекс» или «Полудуплекс». Вы спросите: «А в чем разница?» Разница в следующем: «Дуплекс» - это когда приемник и передатчик работают одновременно (на разных частотах), и мы говорим и слышим, как при обычном разговоре «в живую». Пример- любой сотовый телефон. А вот в «полудуплексе» приемник и передатчик работают поочередно также как и в Симплексе, но на разных частотах также как в Дуплексе.

Итак, любая радиостанция имеет приемник и передатчик. Но это не всё. Есть еще «БЛОК УПРАВЛЕНИЯ». Что он делает? Он «управляет», а точнее - следит, контролирует, вырабатывает, ограничивает, указывает, включает, выключает...
Для начала главное запомнить и понимать, что такой блок есть и что он также важен, как и приемник с передатчиком. Важный момент - этот блок не работает полностью в автоматическом режиме. Мы с вами (оператор, связист, просто пользователь) определяем когда и что ему делать. Когда мы нажимаем кнопку передачи РТТ («нажми и говори»), то мы указываем блоку управления, что сейчас мы будем говорить, и что нужно перевести радиостанцию в режим передачи. Когда же мы отпускаем кнопку РТТ, то радиостанция переходит в режим ожидания, впоследствии из этого режима мы можем перейти в режим приема (тут блок справится сам, при наличиии сигнала на нашей частоте) или, нажимая кнопку РТТ, опять в режим передачи, а можем и вовсе выключить рацию.

Еще один блок - «БЛОК ПИТАНИЯ».Поскольку больнинство радиостанций его не имеют в том полностью функциональном виде как принято понимать понятие «блок питания», то чаще оперируют понятием «НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ». Что надо знать касательно этого понятия? Нужно знать какое напряжение необходимо для работы радиостанции. Большинство автомобильных (стационарных) радиостанций требуют для работы 12-ти вольтовое питание. Это связано с тем, что большое количество пользователей хотят пользоваться радиостанцией в машине. А в машине, как мы знаем «бортовое» питание как раз 12 Вольт.
Продвинутые пользователи могут нам возразить, что питание в автомобиле 13,8 Вольт! И мы не будем спорить. Именно 13,8В нужно считать напряжением питания в автомобиле, но есть некоторые тонкости напряжения питания авто в различных режимах его работы, следовательно все не так однозначно. Поэтому у автомобилистов есть устоявшееся понятие «12 Вольт».
Есть еще более важный момент в вопросе напряжения - это, как говорят «где плюс?» а «где минус»??? Напомним всем, что плюс (как правило) красный провод, а «минус» (тоже как правило) - черный. Но никогда не будет лишним проверить и уточнить!
Если всё же радиостанция имеет полноценный блок питания, то для нас это, как правило, означает, что радиостанцию нужно подключить к обычной сети 220 Вольт. Все относительно питания радиостанции всегда пишется в ее описании либо инструкции по эксплуатации или паспорте.

Номинально мы описали из чего состоит радиостанция - приемник, передатчик, блок управления и блок питания, но, предвидя вопрос «А как же антенна?!» мы сейчас же перейдем к этому пункту.
Действительно, есть еще один блок, устройство, называть можно как угодно, без которого радиостанцию лучше и не включать - это её величество «АНТЕННА». Значение этого понятия трудно переоценить для радиосвязи. Для чего же нужна антенна? Можно сказать так - антенна нужна для приема и передачи радиоволн, несущих нашу с вами речь либо от нас к нашему собеседнику, либо обратно от него к нам. «А как же приемник и передатчик?»- спросите вы и будете правы. Строго говоря, антенна есть начало схемы приемника и продолжение схемы передатчика. Поэтому настоящие знатоки радиоствязи и уделяют ей (антенне) так много разговоров и споров. Но для дилетантов самое главное, что нужно знать об антенне - частота работы антенны. В паспорте любой антенны указывается рабочая частота (частоты). И еще один важный момент касательно антенны - практически любая антенна (имеем ввиду автомобильные и стационарные) имеет, даже скажем должна иметь, настройку (подстройку) по частоте.
Получается приемник, передатчик и антенна должны работать на одной и тойже частоте? Ответ - ДА, это главное условие успешной работы радиостанции. Поэтому первый и самый правильный вопрос, касательно любой радиостанции, это « На каких частотах работает эта радиостанция?»

Чтобы еще лучше понимать как работает радиостанция, уметь сравнить и выбрать нужную из того многообразия, которым пестрит сейчас рынок, нам бы хотелось тут упомянуть еще о нескольких важных характеристиках, присущих любой радиостанции. Итак перечень основных характеристик радиостанции:
частотный диапазон;
вид модуляции;
выходная мощность передатчика;
чувствительность приемника;
режим работы - Симплекс, дуплекс, полудуплекс;
напряжение питания;

Из этого списка мы уже знаем «частотный диапазон», что такое режим «симплекс/ дуплекс/ полудуплекс» и «напряжение питания». Остановимся на остальных.

Простым языком «ВИД МОДУЛЯЦИИ» - это способ того, как наша речь «перекладывается» на радиоволну.

Опять немного теории для тех кто жаждет знаний. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F;

Итак, для нас интересны «частотная» (ЧМ..англ FM) и «амплитудная» (АМ) модуляции. Но имейте в виду, что не все радиостанции могут работать в обоих видах модуляции, либо есть некоторые ограничения по использованию FM или AM модуляции в той или иной стране.

«ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ ПЕРЕДАТЧИКА».
Это мощностная характеристика передатчика - как лошадиные силы для двигателя автомобиля. Но тут эта мощность измеряется в Ваттах. Строго говоря, не всегда чем больше мощность тем лучше, т.к. не надо забывать про цену - она напрямую зависит от мощности, и про ограничения, которые накладывают соответствующие органы, разрешая ту или иную мощность для свободного использования.
И еще один момент: если для нормальной работы достаточно, например для СиБишной радиостанции, иметь 10 ватт, то для чего нужно передавать 100, а то и 200Ватт в эфир? А еще нужно помнить, что большая мощность влечет за собой большое потребление питающей энергии.
ИТОГ: Во всем нужна оправданная необходимость, не противоречящая закону!

«ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЕМНИКА»
Характеристика, показывающая какой наименьший сигнал способна принять радиостанция. Относительно чувствительности можно сказать, что чем меньше ее значение, а значит выше чувствительность, тем лучше. Измеряют чувствительность либо в микровольтах (мкВ), либо в децибелах (dB).

Чувствительность современных радиостанций обычно колеблется в пределах 0,16 - 0,5мкВ или -123...-113dB соответственно. Хотя и тут нужно сказать, что иногда чувствительность специально «занижают» при приёме сигнала от мощной, либо близко расположенной радиостанции.

Тут хотелось бы уделить еще внимание очень важной части схемы любого приемника в любой радиостанции - это «ШУМОПОДАВИТЕЛЬ». Само название говорит, что устройство имеет дело с шумом. Что за шум имеется в виду?
Вы когда-нибудь обращали внимание на такой эффект - когда вечером, а особенно ночью (заядлые полуношники подтвердят), любителям просмотра ночных телепередач приходится уменьшать громкость своих ТВ не только потому, что вокруг все спят, а еще и потому, что вдруг становится лучше слышно? Это происходит потому, что вокруг все как бы «замирает», смолкают шумные соседи, транспорт, не говоря уже о заводах. Нечто похожее есть и в радиоэфире, где наличиствует некий уровень шума, от «деятельности» человека и природы. Самое интересное, что этот шум имеет непостоянный уровень, порой сильно разнящийся не только от места к месту, но и по времени. Поэтому если бы не было «шумоподавителя», то ваша радиостанция постоянно бы «шипела», находясь в режиме ожидания. Представляете что было бы с вашей головой??? Поэтому основная функция шумоподавителя - это установить такой порог срабатывания приемника, чтобы вы слышали сигналы немного превышающие уровень этого эфирного шума.

Мы рассмотрели основные термины и характеристики применительно к понятию «радиостанция». Надеемся, что наша «обзорная» беседа станет отправной точкой к пониманию того, что есть радиостанция.

73! (кодовое обозначение «наилучшие пожелания», используемое в радиоствязи)

Долгое время радиоприёмники возглавляли список самых значимых изобретений человечества. Первые такие устройства сейчас реконструированы и изменены под современный лад, однако в схеме их сборки мало что поменялось - та же антенна, то же заземление и колебательный контур для отсеивания ненужного сигнала. Бесспорно, схемы сильно усложнились со времён создателя радио - Попова. Его последователями были разработаны транзисторы и микросхемы для воспроизведения более качественного и энергозатратного сигнала.

Почему лучше начинать с простых схем?

Если вам понятна простая то можете быть уверены, что большая часть пути достижения успеха в сфере сборки и эксплуатации уже осилена. В этой статье мы разберём несколько схем таких приборов, историю их возникновения и основные характеристики: частоту, диапазон и т. д.

Историческая справка

7 мая 1895 года считается днём рождения радиоприёмника. В этот день российский учёный А. С. Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Русского физико-химического общества.

В 1899 году была построена первая линия радиосвязи длиной 45 км между и городом Котка. Во время Первой мировой войны получили распространение приёмник прямого усиления и электронные лампы. Во время военных действий наличие радио оказалось стратегически необходимым.

В 1918 году одновременно во Франции, Германии и США учёными Л. Левви, Л. Шоттки и Э. Армстронгом был разработан метод супергетеродинного приёма, но из-за слабых электронных ламп широкое распространение этот принцип получил только в 1930-х годах.

Транзисторные устройства появились и развивались в 50-х и 60-х годах. Первый широко используемый радиоприёмник на четырёх транзисторах Regency TR-1 был создан немецким физиком Гербертом Матаре при поддержке промышленника Якоба Михаэля. Он поступил в продажу в США в 1954 году. Все старые радиоприёмники работали на транзисторах.

В 70-х начинается изучение и внедрение интегральных микросхем. Сейчас приёмники развиваются с помощью большой интеграции узлов и цифровой обработки сигналов.

Характеристики приборов

Как старые радиоприёмники, так и современные обладают определёнными характеристиками:

1. Чувствительность - способность принимать слабые сигналы.
2. Динамический диапазон - измеряется в Герцах.
3. Помехоустойчивость.
4. Селективность (избирательность) - способность подавлять посторонние сигналы.
5. Уровень собственных шумов.
6. Стабильность.

Эти характеристики не меняются в новых поколениях приёмников и определяют их работоспособность и удобство эксплуатации.

Принцип работы радиоприёмников

В самом общем виде радиоприёмники СССР работали по следующей схеме:

1. Из-за колебаний электромагнитного поля в антенне появляется переменный ток.
2. Колебания фильтруются (селективность) для отделения информации от помех, т. е. из сигнала выделяется его важная составляющая.
3. Полученный сигнал преобразуется в звук (в случае радиоприёмников).

По схожему принципу появляется изображение на телевизоре, передаются цифровые данные, работает радиоуправляемая техника (детские вертолёты, машинки).

Первый приёмник был больше похож на стеклянную трубку с двумя электродами и опилками внутри. Работа осуществлялась по принципу действия зарядов на металлический порошок. Приёмник обладал огромным по современным меркам сопротивлением (до 1000 Ом) из-за того, что опилки плохо контактировали между собой, и часть заряда проскакивала в воздушное пространство, где рассеивалась. Со временем эти опилки были заменены колебательным контуром и транзисторами для сохранения и передачи энергии.

В зависимости от индивидуальной схемы приёмника сигнал в нём может проходить дополнительную фильтрацию по амплитуде и частоте, усиление, оцифровку для дальнейшей программной обработки и т. д. Простая схема радиоприёмника предусматривает единичную обработку сигнала.

Терминология

Колебательным контуром в простейшем виде называются катушка и конденсатор, замкнутые в цепь. С помощью них из всех поступающих сигналов можно выделить нужный за счёт собственной частоты колебаний контура. Радиоприемники СССР, как, впрочем, и современные устройства, основаны на этом сегменте. Как все это функционирует?

Как правило, питание радиоприёмников происходит за счёт батареек, количество которых варьируется от 1 до 9. Для транзисторных аппаратов широко используются батареи 7Д-0.1 и типа "Крона" напряжением до 9 В. Чем больше батареек требует простая схема радиоприёмника, тем дольше он будет работать.

По частоте принимаемых сигналов устройства делятся на следующие типы:

1. Длинноволновые (ДВ) - от 150 до 450 кГц (легко рассеиваются в ионосфере). Значение имеют приземлённые волны, интенсивность которых уменьшается с расстоянием.
2. Средневолновые (СВ) - от 500 до 1500 кГц (легко рассеиваются в ионосфере днём, но ночью отражаются). В светлое время суток радиус действия определяется приземлёнными волнами, ночью - отражёнными.
3. Коротковолновые (КВ) - от 3 до 30 МГц (не приземляются, исключительно отражаются ионосферой, поэтому вокруг приёмника существует зона радиомолчания). При малой мощности передатчика короткие волны могут распространяться на большие расстояния.
4. Ультракоротковолновые (УКВ) - от 30 до 300 МГц (имеют высокую приникающую способность, как правило, отражаются ионосферой и легко огибают препятствия).
5. - от 300 МГц до 3 ГГц (используются в сотовой связи и Wi-Fi, действуют в пределах видимости, не огибают препятствия и распространяются прямолинейно).
6. Крайневысокочастотные (КВЧ) - от 3 до 30 ГГц (используются для спутниковой связи, отражаются от препятствий и действуют в пределах прямой видимости).
7. Гипервысокочастотные (ГВЧ) - от 30 ГГц до 300 ГГц (не огибают препятствий и отражаются как свет, используются крайне ограниченно).

При использовании КВ, СВ и ДВ радиовещание можно вести, находясь далеко от станции. УКВ-диапазон принимает сигналы более специфично, но если станция поддерживает только его, то слушать на других частотах не получится. В приёмник можно внедрить плейер для прослушивания музыки, проектор для отображения на удалённые поверхности, часы и будильник. Описание схемы радиоприёмника с подобными дополнениями усложнится.

Внедрение в радиоприёмники микросхемы позволило значительно увеличить радиус приёма и частоту сигналов. Их главное преимущество в сравнительно малом потреблении энергии и маленьком размере, что удобно для переноса. Микросхема содержит все необходимые параметры для понижения дискретизации сигнала и удобства чтения выходных данных. Цифровая обработка сигнала доминирует в современных устройствах. были предназначены только для передачи аудиосигнала, лишь в последние десятилетия устройство приёмников развилось и усложнилось.

Схемы простейших приёмников

Схема простейшего радиоприёмника для сборки дома была разработана ещё во времена СССР. Тогда, как и сейчас, устройства разделялись на детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного типа, рефлексные, регенеративные и сверхрегенеративные. Наиболее простыми в восприятии и сборке считаются детекторные приёмники, с которых, можно считать, началось развитие радио в начале 20-ог века. Наиболее сложными в построении стали устройства на микросхемах и нескольких транзисторах. Однако если вы разберетесь в одной схеме, другие уже не будут представлять проблемы.

Простой детекторный приёмник

Схема простейшего радиоприёмника содержит в себе две детали: германиевый диод (подойдут Д8 и Д9) и главный телефон с высоким сопротивлением (ТОН1 или ТОН2). Так как в цепи не присутствует колебательный контур, ловить сигналы определённой радиостанции, транслирующиеся в данной местности, он не сможет, но со своей основной задачей справиться.

Для работы понадобится хорошая антенна, которую можно закинуть на дерево, и провод заземления. Для верности его достаточно присоединить к массивному металлическому обломку (например, к ведру) и закопать на несколько сантиметров в землю.

Вариант с колебательным контуром

В прошлую схему для внедрения избирательности можно добавить катушку индуктивности и конденсатор, создав колебательный контур. Теперь при желании можно поймать сигнал конкретной радиостанции и даже усилить его.

Ламповый регенеративный коротковолновой приёмник

Ламповые радиоприёмники, схема которых довольно проста, изготавливаются для приёма сигналов любительских станций на небольших расстояниях - на диапазоны от УКВ (ультракоротковолнового) до ДВ (длинноволнового). На этой схеме работают пальчиковые батарейные лампы. Они лучше всего генерируют на УКВ. А сопротивление анодной нагрузки снимает низкая частота. Все детали приведены на схеме, самодельными можно считать только катушки и дроссель. Если вы хотите принимать телевизионный сигналы, то катушка L2 (EBF11) составляется из 7 витков диаметром 15 мм и провода на 1,5 мм. Для подойдет 5 витков.

Радиоприёмник прямого усиления на двух транзисторах

Схема содержит и двухкаскадный усилитель НЧ - это настраиваемый входной колебательный контур радиоприёмника. Первый каскад - детектор ВЧ модулированного сигнала. Катушка индуктивности намотана в 80 витков проводом ПЭВ-0,25 (от шестого витка идёт отвод снизу по схеме) на ферритовом стержне диаметром 10 мм и длиной 40.

Подобная простая схема радиоприёмника рассчитана на распознавание мощных сигналов от недалёких станций.

Сверхгенеративное устройство на FM-диапазоны

FM-приёмник, собранный по модели Е. Солодовникова, несложен в сборке, но обладает высокой чувствительностью (до 1 мкВ). Такие устройства используют для высокочастотных сигналов (более 1МГЦ) с амплитудной модуляцией. Благодаря сильной положительной обратной связи коэффициент возрастает до бесконечности, и схема переходит в режим генерации. По этой причине происходит самовозбуждение. Чтобы его избежать и использовать приёмник как высокочастотный усилитель, установите уровень коэффициента и, когда дойдет до этого значения, резко снизьте до минимума. Для постоянного мониторинга усиления можно использовать генератор пилообразных импульсов, а можно сделать проще.

На практике нередко в качестве генератора выступает сам усилитель. С помощью фильтров (R6C7), выделяющих сигналы низких частот, ограничивается проход ультразвуковых колебаний на вход последующего каскада УНЧ. Для FM-сигналов 100-108 МГц катушка L1 преобразуется в полувиток с сечением 30 мм и линейной частью 20 мм при диаметре провода 1 мм. А катушка L2 содержит 2-3 витка диаметром 15 мм и провод с сечением 0,7 мм внутри полувитка. Возможно усиление приёмника для сигналов от 87,5 МГц.

Устройство на микросхеме

КВ-радиоприёмник, схема которого была разработана в 70-е годы, сейчас считают прототипом Интернета. Коротковолновые сигналы (3-30 МГц) путешествуют на огромные расстояния. Нетрудно настроить приёмник для прослушивания трансляции в другой стране. За это прототип получил название мирового радио.

Простой КВ-приёмник

Более простая схема радиоприёмника лишена микросхемы. Перекрывает диапазон от 4 до 13 МГц по частоте и до 75 метров по длине. Питание - 9 В от батареи "Крона". В качестве антенны может служить монтажный провод. Приёмник работает на наушники от плейера. Высокочастотный трактат построен на транзисторах VT1 и VT2. За счёт конденсатора С3 возникает положительный обратный заряд, регулируемый резистором R5.

Современные радиоприёмники

Современные аппараты очень похожи на радиоприёмники СССР: они используют ту же антенну, на которой возникают слабые электромагнитные колебания. В антенне появляются высокочастотные колебания от разных радиостанций. Они не используются непосредственно для передачи сигнала, но осуществляют работу последующей цепи. Сейчас такой эффект достигается с помощью полупроводниковых приборов.

Широкое развитие приёмники получили в середине 20-го века и с тех пор непрерывно улучшаются, несмотря на замену их мобильными телефонами, планшетами и телевизорами.

Общее устройство радиоприёмников со времён Попова изменилось незначительно. Можно сказать, что схемы сильно усложнились, добавились микросхемы и транзисторы, стало возможным принимать не только аудиосигнал, но и встраивать проектор. Так приёмники эволюционировали в телевизоры. Сейчас при желании в аппарат можно встроить всё, что душе угодно.

Как устроен передатчик

Вожделенная тема многих: передатчики. Каждый человек, мало-мальски умеющий обращаться с паяльником, просто мечтает собрать какой-нибудь "жучок", или передатчик, чтобы выйти в эфир… Жажда славы портит людей… =)))
В этом параграфе мы рассмотрим, из каких блоков состоит любой передатчик. В последующих параграфах мы разберем каждый блок на мелкие детальки =). Поехали!

Итак, задача передатчика - послать в эфир электромагнитные волны. Чтобы появились электромагнитные волны - должны быть колебания, которые их порождают. То есть - колебания тока в передающей антенне. Чтобы появились колебания тока - нужно какое-то устройство, которое преобразовало бы постоянный ток источника питания (батарейки) в переменный ток. Это устройство называется генератор высокой частоты (ГВЧ). Почему высокой? Потому что радиовещание ведется на сравнительно высоких частотах (ВЧ), от 100 кГц и выше. Для сравнения: частоты звукового диапазона считаются низкими (НЧ), потому что их частота не превышает 20 кГц. Поэтому, все блоки схемы, работающие с радиосигналом - высокочастотные. Генератор - в том числе. А блоки, работающие со звуковым сигналом - низкочастотные. О них мы поговорим чуть дальше.

Если подсоединить к выходу ГВЧ антенну - на антенне появится переменный ВЧ ток, который преобразуется в электромагнитные волны. Всё! Мы в эфире!

Вот как выглядит схема нашего передатчика:

На этой схеме почти нет привычных нам элементов: транзисторов, резисторов, конденсаторов и т.д. Есть только какая-то кисточка и страшный большой ящик. Не пугайтесь. Просто - это структурная схема. В структурной схеме обозначаются лишь некоторые электрические элементы. Остальные же элементы "прячут" в "ящик". Иными словами, отдельные части схемы показываются как прямоугольники. Такие схемы рисуются для сложных устройств, чтобы наглядно показать связи между его отдельными частями.

На данной структурной схеме - один блок (ГВЧ) и один электрический элемент - антенна. Да, кстати, познакомьтесь! Такая симпатичная кисточка - это как раз она.

Но не все так просто! Задача генератора - сгенерировать. Однако, мощность сигнала на выходе генератора не велика, и ее может не хватить для того, чтобы передать сигнал на нужное расстояние. Чтобы увеличить мощность, отдаваемую в антенну, нужен усилитель. Причем, не какой-нибудь, а усилитель мощности высокой частоты (УМВЧ). Схема усложняется:

Ну, вроде бы все здорово. Но… А что мы, собственно, передаем? Просто ВЧ колебания? На фиг они кому нужны! Мы то ведь, на самом деле, хотим передать Арию Ивана и Лягушки из сказки Сектора Газа! (Надо же народ просвещать… =)) Что же для этого делать?

А вот что! Надо каким-то образом запрятать звук в излучаемый ВЧ сигнал. Иначе говоря, нужно промодулировать высокочастотный радиосигнал низкочастотным звуковым сигналом. Промодулировать - это значит так хитро, по-особому, смешать эти сигналы, чтобы передавая ВЧ-радиосигнал, передавать вместе с ним и полезный звуковой НЧ-сигнал. Дело в том, что сам по себе, звуковой сигнал далеко не "улетит". Для того, чтобы преодолеть большие расстояния, ему нужен "помощник" - сигнал высокой частоты. Вот он то, как раз, с легкостью преодолевает большие расстояния, и не против помочь в этом другим. Ну, не против - получай! Вот тебе на шею наш звук - неси его куда подальше, через все невзгоды и радости…
Кстати, этот ВЧ сигнал так и называют - "несущая". Подразумевается "несущая частота". Она носит на себе модулирующий сигнал, то есть, в нашем случае - звуковой.

Модуляция - это есть процесс усаживания на шею бедной несущей толстого и ленивого модулирующего звукового сигнала. =) Этим занимается специальное устройство - модулятор.