במשך זמן רב, מכשירי רדיו היו בראש רשימת ההמצאות המשמעותיות ביותר של האנושות. המכשירים הראשונים מסוג זה שוחזרו כעת ושונו בצורה מודרנית, אולם מעט השתנה בסכימת ההרכבה שלהם - אותה אנטנה, אותה הארקה ומעגל נדנדה כדי לסנן אות מיותר. אין ספק, התוכניות הפכו הרבה יותר מסובכות מאז ימי יוצר הרדיו, פופוב. חסידיו פיתחו טרנזיסטורים ומיקרו-מעגלים כדי לשחזר אות טוב יותר ועתיר אנרגיה.
למה עדיף להתחיל עם דפוסים פשוטים?
אם אתם מבינים במעגל רדיו פשוט, אתם יכולים להיות בטוחים שרוב הדרך להצלחה בתחום ההרכבה והתפעול כבר עברה שליטה. במאמר זה ננתח מספר סכמות של מכשירים כאלה, את ההיסטוריה של התרחשותם ואת המאפיינים העיקריים: תדר, טווח וכו'.
רקע היסטורי
7 במאי 1895 נחשב ליום הולדתו של הרדיו. ביום זה, המדען הרוסי א.ס. פופוב הדגים את המנגנון שלו בפגישה של הפיזיקל והכימי הרוסיחברה.
בשנת 1899 נבנה קו תקשורת הרדיו הראשון באורך 45 ק מ בין האי הוגלנד לעיר קוטקה. במהלך מלחמת העולם הראשונה, מקלט ההגברה הישירה וצינורות הוואקום התפשטו. במהלך פעולות האיבה, נוכחותו של רדיו התבררה כהכרחית מבחינה אסטרטגית.
בשנת 1918, במקביל בצרפת, גרמניה וארה ב, המדענים ל' לוווי, ל' שוטקי וא' ארמסטרונג פיתחו את השיטה של קליטת סופרהטרודין, אך בשל צינורות ואקום חלשים, עיקרון זה היה בשימוש נרחב רק ב שנות ה-30.
מכשירי טרנזיסטור הופיעו ופותחו בשנות ה-50 וה-60. מקלט הרדיו הראשון בשימוש נרחב עם ארבעה טרנזיסטורים, ה-Regency TR-1, נוצר על ידי הפיזיקאי הגרמני הרברט מאטרה בתמיכתו של התעשיין ג'ייקוב מייקל. הוא יצא למכירה בארה ב בשנת 1954. כל מכשירי הרדיו הישנים השתמשו בטרנזיסטורים.
בשנות ה-70 החל המחקר והיישום של מעגלים משולבים. מקלטים מתפתחים כעת עם אינטגרציה מצוינת של צומת ועיבוד אותות דיגיטלי.
מפרטי מכשיר
למכשירי רדיו ישנים וגם מודרניים יש מאפיינים מסוימים:
- רגישות - היכולת לקבל אותות חלשים.
- טווח דינמי - נמדד בהרץ.
- חסינות נגד רעש.
- סלקטיביות (סלקטיביות) - היכולת לדכא אותות זרים.
- רמת רעש פנימית.
- יציבות.
מאפיינים אלה אינםלשנות דורות חדשים של מקלטים ולקבוע את הביצועים ואת קלות השימוש שלהם.
איך פועלים מכשירי רדיו
בצורה הכללית ביותר, מקלטי הרדיו של ברית המועצות פעלו לפי התוכנית הבאה:
- עקב תנודות בשדה האלקטרומגנטי, מופיע זרם חילופין באנטנה.
- תנודות מסוננות (סלקטיביות) כדי להפריד בין מידע לרעש, כלומר, הרכיב החשוב שלו מופק מהאות.
- האות המתקבל מומר לצליל (במקרה של מכשירי רדיו).
לפי עיקרון דומה, תמונה מופיעה בטלוויזיה, מועברים נתונים דיגיטליים, ציוד מבוקר רדיו עובד (מסוקי ילדים, מכוניות).
המקלט הראשון היה יותר כמו צינור זכוכית עם שתי אלקטרודות ונסורת בפנים. העבודה בוצעה על פי עקרון פעולת המטענים על אבקת מתכת. למקלט הייתה התנגדות עצומה בסטנדרטים מודרניים (עד 1000 אוהם) בשל העובדה שלנסורת היה מגע גרוע זה עם זה, וחלק מהמטען חמק למרחב האווירי, שם הוא התפוגג. עם הזמן, הנסורת הללו הוחלפו במעגל מתנודד ובטרנזיסטורים לאחסון והעברת אנרגיה.
בהתאם למעגל הבודד של המקלט, האות שבו יכול לעבור סינון נוסף לפי משרעת ותדר, הגברה, דיגיטציה לעיבוד תוכנה נוסף וכו'. מעגל מקלט רדיו פשוט מספק עיבוד אות בודד.
טרמינולוגיה
מעגל נדנוד בצורתו הפשוטה נקרא סליל וקבל סגור במעגל. בעזרתם, מכל האותות הנכנסים, ניתן לבחור את הרצוי בשל התדירות הטבעית של תנודות המעגל. מקלטי רדיו של ברית המועצות, כמו גם מכשירים מודרניים, מבוססים על קטע זה. איך הכל עובד?
ככלל, מקלטי רדיו מופעלים באמצעות סוללות, שמספרן משתנה בין 1 ל-9. עבור התקני טרנזיסטור, נעשה שימוש נרחב בסוללות 7D-0.1 ו-Krona בעלות מתח של עד 9 V. ככל שיותר סוללות מעגל מקלט רדיו פשוט דורש, ככל שהוא יעבוד זמן רב יותר.
בהתאם לתדירות האותות המתקבלים, המכשירים מחולקים לסוגים הבאים:
- Longwave (LW) - מ-150 עד 450 קילו-הרץ (התפזר בקלות ביונוספרה). גלי קרקע חשובים, שעוצמתם פוחתת עם המרחק.
- גל בינוני (MW) - מ-500 עד 1500 קילו-הרץ (מפוזר בקלות ביונוספרה במהלך היום, אך משתקף בלילה). בשעות היום, הטווח נקבע על ידי גלי קרקע, בלילה - על ידי גלים משתקפים.
- גל קצר (HF) - מ-3 עד 30 מגה-הרץ (הם לא נוחתים, הם משתקפים אך ורק על ידי היונוספירה, ולכן יש אזור דממת רדיו סביב המקלט). עם כוח משדר נמוך, גלים קצרים יכולים לעבור מרחקים ארוכים.
- Ultra Shortwave (VHF) - מ-30 עד 300 מגה-הרץ (בעלי יכולת חדירה גבוהה, ככלל, משתקפים על ידי היונוספירה ועוקפים בקלות מכשולים).
- בתדר גבוה (HF) - מ-300 מגה-הרץ עד 3 ג'יגה-הרץ (משמש בתקשורת סלולרית ו-Wi-Fi, פועל בטווח ראייה, אל תעקוף מכשולים ולהפיץ בצורה ישרה).
- תדר גבוה קיצוני (EHF) - מ-3 עד 30 GHz (משמש לתקשורת לוויינית, משתקף ממכשולים ופועל בטווח הראייה).
- תדר גבוה (HHF) - מ-30 גיגה-הרץ עד 300 ג'יגה-הרץ (אל תעקוף מכשולים ומוחזרים כמו אור, משתמשים בשימוש מוגבל מאוד).
בעת שימוש ב-HF, MW ו-LW, השידור יכול להתבצע תוך כדי מרחק מהתחנה. רצועת ה-VHF מקבלת אותות באופן ספציפי יותר, אך אם התחנה תומכת רק בה, אז האזנה לתדרים אחרים לא תעבוד. ניתן לצייד את המקלט בנגן להאזנה למוזיקה, מקרן לתצוגה על משטחים מרוחקים, שעון ושעון מעורר. התיאור של מעגל מקלט הרדיו עם תוספות כאלה יהפוך מסובך יותר.
הכנסת מיקרו-שבב למקלטי רדיו אפשרה להגדיל משמעותית את רדיוס הקליטה ותדירות האותות. היתרון העיקרי שלהם הוא צריכת אנרגיה נמוכה יחסית וגודל קטן, שנוח לנשיאה. המיקרו-מעגל מכיל את כל הפרמטרים הדרושים להורדת דגימת האות ולקריאה של נתוני הפלט. עיבוד אותות דיגיטלי שולט במכשירים מודרניים. מקלטי רדיו של ברית המועצות נועדו רק להעברת אות שמע, רק בעשורים האחרונים התפתח מכשיר המקלטים והסתבך.
סכימות של המקלטים הפשוטים ביותר
התוכנית של מקלט הרדיו הפשוט ביותר להרכבת בית פותחה עוד בימי ברית המועצות. אז, כמו עכשיו, התקנים חולקו לגלאי, הגברה ישירה, המרה ישירה,סוג superheterodyne, רפלקס, רגנרטיבי וסופר-רגנרטיבי. הפשוטים ביותר בתפיסה ובהרכבה הם מקלטי גלאים, שמהם, ניתן לשקול, החלה התפתחות הרדיו בתחילת המאה ה-20. הקשים ביותר לבנייה היו מכשירים המבוססים על מיקרו-מעגלים ומספר טרנזיסטורים. עם זאת, אם אתה מבין תוכנית אחת, אחרים לא יהיו יותר בעיה.
מקלט גלאי פשוט
המעגל של מקלט הרדיו הפשוט ביותר מכיל שני חלקים: דיודת גרמניום (D8 ו-D9 יצליחו) וטלפון ראשי עם התנגדות גבוהה (TON1 או TON2). מכיוון שאין מעגל תנודה במעגל, הוא לא יוכל לקלוט את האותות של תחנת רדיו מסוימת המשודרת באזור נתון, אך הוא יתמודד עם המשימה העיקרית שלו.
כדי לעבוד, אתה צריך אנטנה טובה שאתה יכול לזרוק על עץ, וחוט הארקה. מה שבטוח, מספיק לחבר אותו לשבר מתכת מסיבי (לדוגמה, לדלי) ולקבור אותו כמה סנטימטרים באדמה.
אפשרות מעגל תנודה
במעגל הקודם כדי להציג סלקטיביות, אתה יכול להוסיף משרן וקבל, ליצור מעגל נדנוד. כעת, אם תרצה, תוכל לתפוס את האות של תחנת רדיו ספציפית ואפילו להגביר אותו.
מקלט גלים קצרים מתחדשים של שסתום
מכשירי רדיו שסתומים, שמעגלם די פשוט, מיועדים לקליטת אותות מתחנות חובבים במרחקים קצרים - בטווחים מ-VHF(גל אולטרה קצר) ל-LW (גל ארוך). במעגל זה פועלות מנורות סוללה מסוג אצבע. הם מייצרים הכי טוב ב-VHF. וההתנגדות של עומס האנודה מוסרת בתדר נמוך. כל הפרטים מוצגים בתרשים, רק סלילים וחונק יכולים להיחשב תוצרת בית. אם אתה רוצה לקבל אותות טלוויזיה, אז סליל L2 (EBF11) מורכב מ-7 סיבובים בקוטר של 15 מ"מ וחוט של 1.5 מ"מ. עבור מקלט חובב, 5 סיבובים יספיקו.
רדיו הגברה ישירה עם שני טרנזיסטורים
המעגל מכיל אנטנה מגנטית ומגבר בס דו-שלבי - זהו מעגל תנודות קלט מכוון של מקלט הרדיו. השלב הראשון הוא גלאי האותות מאופנן RF. המשרן מלופף ב-80 סיבובים עם PEV-0, 25 חוט (מהסיבוב השישי יש ברז מלמטה לפי התרשים) על מוט פריט בקוטר 10 מ מ ובאורך 40.
מעגל רדיו פשוט כזה נועד לזהות אותות חזקים מתחנות סמוכות.
מכשיר FM סופר-דורי
מקלט FM, מורכב לפי הדגם של E. Solodovnikov, קל להרכבה, אך בעל רגישות גבוהה (עד 1 μV). מכשירים כאלה משמשים לאותות בתדר גבוה (יותר מ-1 מגה-הרץ) עם אפנון משרעת. בשל המשוב החיובי החזק, הרווח של הבמה גדל עד אינסוף, והמעגל נכנס למצב היצור. מסיבה זו, מתרחשת עירור עצמי. כדי להימנע מכך ולהשתמש ברסיבר כמגבר בתדר גבוה, הגדר את הרמהמקדם, וכאשר הוא מגיע לערך זה, להפחית בחדות למינימום. לניטור רווח מתמיד, אתה יכול להשתמש במחולל דופק שן מסור, או שאתה יכול לעשות את זה יותר קל.
בפועל, המגבר עצמו משמש לעתים קרובות כמחולל. בעזרת מסננים (R6C7), המדגישים אותות בתדר נמוך, המעבר של רעידות קוליות לכניסה של מפל ה-ULF שלאחר מכן מוגבל. עבור אותות FM 100-108 מגה-הרץ, סליל L1 מומר לחצי סיבוב עם חתך רוחב של 30 מ"מ וחלק ליניארי של 20 מ"מ עם קוטר חוט של 1 מ"מ. וסליל L2 מכיל 2-3 סיבובים בקוטר של 15 מ"מ וחוט עם חתך של 0.7 מ"מ בתוך חצי הסיבוב. רווח מקלט זמין עבור אותות מ-87.5 מגה-הרץ.
מכשיר על שבב
רדיו HF, שתוכנן בשנות ה-70, נחשב כיום לאב-טיפוס של האינטרנט. אותות גל קצר (3-30 מגה-הרץ) עוברים מרחקים גדולים. קל להגדיר את הרסיבר להאזין לשידור במדינה אחרת. לשם כך, אב הטיפוס קיבל את השם של הרדיו העולמי.
מקלט HF פשוט
מעגל מקלט רדיו פשוט יותר נטול מיקרו-מעגל. מכסה את הטווח שבין 4 ל-13 מגה-הרץ בתדר ועד 75 מטר באורך. מזון - 9 V מהסוללה של Krona. חוט יכול לשמש כאנטנה. הרסיבר עובד על אוזניות מהנגן. החיבור בתדר גבוה בנוי על טרנזיסטורים VT1 ו-VT2. בגלל הקבל C3, נוצר מטען הפוך חיובי, המוסדר על ידי הנגד R5.
מודרנימכשירי רדיו
מכשירים מודרניים דומים מאוד למקלטי הרדיו של ברית המועצות: הם משתמשים באותה אנטנה, שעליה מתרחשות תנודות אלקטרומגנטיות חלשות. רעידות בתדר גבוה מתחנות רדיו שונות מופיעות באנטנה. הם אינם משמשים ישירות להעברת אותות, אלא מבצעים את העבודה של המעגל הבא. כעת האפקט הזה מושג בעזרת התקני מוליכים למחצה.
מקלטים פותחו באופן נרחב באמצע המאה ה-20 ושופרו מאז ומתמיד, למרות החלפתם בטלפונים ניידים, טאבלטים וטלוויזיות.
הסידור הכללי של מקלטי רדיו השתנה מעט מאז תקופת פופוב. אנו יכולים לומר שהמעגלים הפכו הרבה יותר מסובכים, נוספו מיקרו-מעגלים וטרנזיסטורים, זה הפך להיות אפשרי לקבל לא רק אות שמע, אלא גם להטמיע מקרן. אז רסיברים התפתחו לטלוויזיות. כעת, אם תרצה, תוכל לבנות את כל מה שלבך חפץ במכשיר.
