Устройство и принцип работы радиоприёмника

А. С. Попова

Выполнила: ученица 11 «б» класса

Овчинникова Ю.

Проверил: учитель физики

Гаврилькова И. Ю.

Новый Оскол 2003 г.

ПЛАН:

1. Первый радиоприёмник Попова.

2. Совершенствование радио Поповым.

3. Современные радиоприёмники.

Первый радиоприёмник Попова.

После того, как было открыто электричество, по проводам научились передавать электрические сигналы, переносившие телеграммы и живую речь. Но ведь телефонные и телеграфные провода не протянешь за судном или самолётом, за поездом или автомобилем.

И тут людям помогло радио (в переводе с латинского radio означает "излучать", оно имеет общий корень и с другими латинскими словами radius – "луч"). Для передачи сообщения без проводов нужны лишь радиопередатчик и радиоприёмник, которые связаны между собой электромагнитными волнами – радиоволнами, излучаемыми передатчиком и принимаемые приёмником.

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, "заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог "чувствовать" только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Передатчиком служил искровой разрядник, возбуждавший электромагнитные колебания в антенне, которую Попов впервые в мире использовал для беспроводной связи. Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Схема радиоприёмника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – вызовы когерера; С – контакт реле; РQ – выводы батареи, М – контакт антенны.

Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр.

В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка.

Схема демонстрации принципа действия приёмника Попова: К – когерер, Б – батарея.

Совершенствование радио Поповым.

Много сил и времени посвятил Попов совершенствованию своего радиоприёмника. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.

Через 5 лет после постройки первого приёмника начала действовать регулярная линия беспроводной связи на расстояние 40 километров. Благодаря программе, переданной по этой линии зимой 1900 г., ледокол "Ермак" снял со льдины рыбаков, которых шторм унёс в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX века.

Современные радиоприёмники.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

Схема простейшего радиоприёмника.

Современные радиоприёмники обнаруживают и извлекают передаваемую информацию. Достигая антенны приёмника, радиоволны пересекают её провод и возбуждают в ней очень слабые частоты. В антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков. Поэтому один из важнейших элементов радиоприёмника – избирательное устройство, которое из всех принятых сигналов может отображать нужный. Таким устройством является колебательный контур. Контур воспринимает сигналы того радиопередатчика, высокочастотные колебания которого совпадают с собственной частотой колебаний контура приёмника. Назначение других элементов радиоприёмника заключается в том, чтобы усилить принятые колебания, выделить из их колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в сигналы информации.

Различают 2 типа радиоприёмников: приёмники прямого усиления, в которых высокочастотные колебания до детектора только усиливаются, и супергетеродинные, в которых принятые сигналы преобразуются в колебания некоторой промежуточной частоты, усиливаются и только после этого поступают на детектор.

-

Список литературы :

1) Зубков Б. В., Чумаков С. В. "Энциклопедический словарь юного техника", Москва, "Педагогика", 1988.

2) Орехов В. П. "Колебания и волны в курсе физики средней школы, Москва, "Просвещение", 1977.

3) Мякишев Г. Я., Буховцев Б.Б. "Физика 11", Москва, "Просвещение", 1993.

Многие люди, не обладая элементарными понятиями о видах энергии, их свойствах, часто рассуждают о способах беспроводной передачи энергии на расстояния. Другие, не зная, как распространяются радиоволны, изготавливают антенны к своим радиопередатчикам и радиоприемникам, пытаясь добиться максимальных характеристик передачи и приема, но у них ничего не получается. Одни читают умные книги, а другие основываются на опыте, или совете малограмотного товарища. Для того, чтобы развеять хотя бы часть заблуждений и дать представление об электромагнитных волнах и как их виде – радиоволнах посвящена эта статья.

Как обычно, я не буду расписывать формул Максвелла, Фарадея и других известных деятелей науки. Их в огромном количестве имеется в учебниках физики, читая которые, даже я – имеющий образование и опыт работы в радиоэлектронике не понимаю, почему в этих учебниках приводятся заумные формулы, а простейшая, имеющая полезное практическое значение информация отсутствует? Ведь на следующий день, или неделю после окончания школы, ученик эти формулы не вспомнит, а простых понятий, как не знал, так и знать не будет.

Начнём с того, что великий изобретатель-практик электрических машин Никола Тесла активно использовал в своих экспериментах электромагнитные колебания, про которые раньше никто не знал, и как мы знаем теперь из учебников физики средней школы — порождают вид электромагнитных волн — радиоволны. Но повторюсь, во времена Теслы о существовании электромагнитных волн никто не знал. Интуитивно, путём наблюдений, Тесла понимал, что в результате его экспериментов в окружающем пространстве появляется какой-то вид энергии. Но в те времена не существовало такой науки и оборудования позволяющего раскрыть понятие электромагнитных волн. Поэтому, это явление рассматривалось как философская категория, которую Тесла называл — эфиром .

Нынче рассуждают, что «эфир» и электромагнитные волны это разные понятия. Они совершенно не правы лишь потому, что абсолютно все изобретения Теслы основаны на использовании обыкновенного переменного электрического тока и электромагнитных полей, которые в свою очередь и порождают не «эфир», а самые обыкновенные электромагнитные волны в радиочастотном диапазоне. Именно то, что в настоящее время называется электромагнитными волнами, в те времена Никола Тесла называл эфиром. Других вариантов объяснений быть не может. Можно долго рассуждать о том, что это разные понятия. Например, кто то с пеной у рта пытается доказать что скорость распространения эфира больше скорости света, а доказательная база отсутствует. С помощью какого эксперимента Никола Тесла мог измерить скорость эфира? Нигде такой информации нет. Вывод один, он её не измерял, а лишь предполагал. Вы скажете, что эфир несёт в себе энергию? Отвечу, любая электромагнитная волна несёт в себе энергию! Мне попадались практические схемы радиоприёмников без батареек, предназначенные не для работы на наушники или динамическую головку, а для получения постоянного электрического тока «из воздуха» теми жителями мегаполисов, которые живут рядом с мощными телерадиоцентрами.

– синусоидальное электромагнитное колебание в пространстве. Общепринятое сокращение – ЭМВ . Электромагнитная волна – это свет, тепловые лучи невидимого инфракрасного диапазона, рентгеновские лучи и радиоволны. Разница лишь в мощности колебаний и длине волны. В частности Тесла имел дело с радиоволнами. Фактически он и является изобретателем радио, а не Маркони с Поповым. Последние смогли описать радиоволны, поэтому их и считают изобретателями радио. Тесла был первооткрывателем, но у него в те времена не было научных объяснений, которые намного позже появились у Попова и Маркони. Кроме того, они использовали радиоволны в практических полезных целях. Тесла, в своё время писал о переносе информационного сигнала с помощью передатчика и приемника, но увлёкшись молниями, дойти до изобретения их практических устройств просто не успел. Резонный вопрос, а что же колеблется в электромагнитных волнах? Отвечу, далеко не углубляясь в ядерную физику, это фотоны – сгустки энергии, обладающие электромагнитным полем, но не обладающие массой. Именно эти свойства позволяют фотонам быть переносчиками энергии. Учёные-ядерщики и дальше «раскладывают» фотоны на составляющие элементы. Мы не будем продолжать этот ход мыслей, пожелаем им успехов, потому что это не по теме статьи. Если Вы противник считать что «эфир», это – электромагнитные волны, тогда попытайтесь принять, что «эфир» это – фотоны, а электромагнитные волны, это по своей сути — направленный поток фотонов.

Источником радиоволны может быть любой электрический проводник, в котором движется переменный электрический ток. На практике, источником радиоволны является высокочастотный генератор, колебательная энергия которого, распространяется в пространство через радиоантенну. Первым действующим источником радиоколебаний, изобретённым человеком и используемым с очевидным и рациональным успехом, был радиопередатчик-радиоприёмник Маркони (или Попова), использующий в качестве высокочастотного генератора – высоковольтный накопитель с искровым разрядником, подключенным на антенну — обыкновенный вибратор Герца.

схема передатчика и приемника Попова — Маркони

Свойства распространения электромагнитных волн

Дальность распространения электромагнитной волны зависит от частоты колебания переменного электрического тока (электромагнитного колебания). На частотах от единиц до тысяч Герц, соответствующих звуковому диапазону волн, электромагнитная волна, созданная в пространстве с помощью индуктивности, распространяется на расстояние, не превышающее одного-двух десятков метров, поэтому полезного практического применения не имеет. На частотах от сотен килогерц и выше, что соответствует диапазонам радиоволн, электромагнитная волна способна распространяться более чем на тысячи километров.

Дальность распространения электромагнитной волны так же зависит от мощности протекающего по проводнику тока. Как было указано ранее, низкочастотная электромагнитная волна полезного практического применения не имеет, но зато имеет вредное влияние. В качестве примера вредного влияния можно привести влияние высоковольтной линии электропередач (ЛЭП) с напряжением в несколько десятков тысяч вольт на радиоприёмник проезжающего мимо автомобиля. Вокруг высоковольтных проводов формируется мощное электромагнитное поле, которое значительно превосходит по амплитуде электромагнитные колебания удалённых радиостанций и в приемнике вместо радиостанции слышен низкочастотный гул сетевого напряжения. Другой случай, когда происходит «глушение» радиоприёмника вблизи силовых линий электропередач при сетевом напряжении всего в 380 вольт, но токе свыше 100 ампер. В первом случае у нас большое напряжение, а во втором — большой ток. Из учебника физики средней школы известно, что мощность электрического тока в проводнике связана с напряжением и током через выражение Р=U*I . А чем больше мощность, тем дальше распространение электромагнитного поля и как следствие – электромагнитной волны, образуемой электромагнитным полем. Этим и объясняется влияние мощности на дальность распространения.

Почему волна, про которую здесь пишется, называется электромагнитной? Потому, что она состоит из электрического и магнитного синусоидального колебания. Эти два вида колебаний ориентированы в пространстве друг относительно друга перпендикулярно – ровно на 90 градусов.
Когда электрическая волна «горизонтальна» — сориентирована параллельно линии горизонта, а магнитная волна соответственно «вертикальна» — сориентирована перпендикулярно линии горизонта, тогда говорят, что электромагнитная волна имеет линейную горизонтальную поляризацию .

Когда электрическая волна «вертикальна» — сориентирована перпендикулярно линии горизонта, а магнитная волна соответственно «горизонтальна» — сориентирована параллельно линии горизонта, тогда говорят, что электромагнитная волна имеет линейную вертикальную поляризацию .

Если электрическая волна (соответственно и магнитная волна) имеет наклон относительно линии горизонта – угол не равный нулю или 90 градусов, тогда говорят, что электромагнитная волна имеет линейную наклонную поляризацию .

Существует так же другой вид поляризации, используемый для повышения дальности передачи (приема) и лучшей помехозащищённости радиоприёмной аппаратуры – круговая поляризация – вид поляризации электромагнитной волны, при котором за один период электромагнитного колебания радиоволна делает полный оборот на 360 градусов. Один из видов круговой поляризации – эллиптическая поляризация — «приплюснутая» в одной из плоскостей круговая поляризация.

Все указанные виды поляризации определяются устройством и ориентированием радиоантенны.

Практическая важность поляризации заключается в том, что если радиопередатчик и радиоприемник настроены на одну и ту же частоту, но имеют разную поляризацию, например у передатчика вертикальная, а у приемника – горизонтальная, то радиосвязь будет плохой, или её вообще не будет.

Примером использования поляризации света – как вида электромагнитных колебаний является 3D-кинотеатр. Принцип действия систем 3D-видеоизображения основан на следующем: Фильм снимается на кинокамеры (видеокамеры) разнесённые в пространстве, как два глаза человека. При его показе в кинотеатре, два независимых проектора закрываются поляризационными светофильтрами, точно такие же светофильтры в виде плёнок стоят в очках кинозрителей. Правый проектор и правый глаз зрителя прикрыты светофильтром с вертикальной поляризацией, а левый проектор и глаз – фильтром с горизонтальной поляризацией. Таким образом, правый глаз видит картинку от правого проектора, а левый глаз от левого. В качестве фильтров могут использоваться и другие варианты разделения световых волн, но статья не об этом, поляризация света – один из способов селекции электромагнитных волн.

Электромагнитные волны (радиоволны) распространяются в разных средах с разной скоростью. Скорость распространения радиоволн в вакууме приблизительно равна скорости света 300 000 км/сек . В воздухе радиоволны распространяются с чуть меньшей скоростью, но не на много, поэтому принимается та же цифра – 300 000 км/сек. Поскольку обыкновенная вода обладает электропроводностью, то её поверхность для радиоволн является отражателем, а часть энергии радиоволн тратится на нагрев поверхностных слоев воды. Типичным примером этому является микроволновая печь, разогревающая молекулы воды, содержащиеся в подогреваемой пище. Металлы не пропускают радиоволны, отражая всю энергию электромагнитных колебаний.

Немаловажным, являются свойства радиоволн распространяться в зависимости от их длины волны. Напомню, длина электромагнитной волны связана с частотой колебаний через скорость её распространения в вакууме (скорость света):

где: f – частота, λ – длина волны, с – скорость света, равная 300 000 км/сек.

Радиоволны подразделяются на несколько диапазонов:

Сверхдлинные «СДВ» – частотой 3 – 30 кГц, с длиной волны 100 — 10 км;

Длинные «ДВ» – частотой 30 – 300 кГц, с длиной волны 10 — 1 км;

Средние «СВ» – частотой 300 – 3000 кГц, с длиной волны 1000 — 100 метров;

Короткие «КВ» – частотой 3 – 30 МГц, с длиной волны 100 — 10 метров;

Ультракороткие «УКВ» , включающие:

— метровые «МВ» – частотой 30 – 300 МГц, с длиной волны 10 — 1 метра;

— дециметровые «ДМВ» – частотой 300 – 3000 МГц, с длиной волны 10 — 1 дм;

— сантиметровые «СМВ» – частотой 3 – 30 ГГц, с длиной волны 10 — 1 см;

— миллиметровые «ММВ» – частотой 30 – 300 ГГц, с длиной волны 10 — 1 мм;

— субмиллиметровые «СММВ» – частотой 300 – 6000 ГГц, с длиной волны 1 – 0,05 мм;

Диапазоны от дециметровых, до миллиметровых волн, из-за их очень высокой частоты называют сверхвысокими частотами «СВЧ» .

Естественно все перечисленные диапазоны радиоволн, как отечественные, так и буржуйские могут подразделяться на поддиапазоны.

Для передачи информации радиоволну необходимо модулировать сигналом содержащим информацию. Длинные, средние и короткие волны обычно имеют амплитудную модуляцию, что на английском звучит — amplitude modulation «АМ» . Ультракороткие волны обычно имеют частотную модуляцию, что на английском звучит — frequency modulation , и у буржуев обозначаются как — «FМ» (по нашему «ЧМ» ).

Кроме деления радиоволн на диапазоны необходимо добавить, что в зависимости от направления и путей распространения радиоволн, они бывают поверхностные (земные) (1) – распространяющиеся вдоль земной поверхности от радиопередатчика, до приемника, без использования верхних слоев атмосферы и пространственные (2) – распространяющиеся через верхние слои атмосферы и с отражением от ионосферы (3).

Существует понятие, чем выше длина волны (меньше частота), тем она больше способна огибать препятствия. И наоборот, чем короче длина волны (выше частота), тем прямолинейнее(лучше по прямой) радиоволна распространяется.

Длинные волны способны распространяться вдоль поверхности земли и воды, но едва достигают ионосферы. Это свойство используется для организации связи с морскими судами – связь имеется практически в любой точке моря.

Средние волны распространяются вдоль поверхности земли и воды, а также отражаются ионосферой.

Короткие волны распространяются «скачками», периодически отражаясь от ионосферы и земной поверхности.

Ультракороткие волны и более высокие частоты распространяются прямолинейно, как свет от любого источника света, они не способны изгибаться вдоль земного шара, а ионосфера для них прозрачна.

Простым примером использования длинноволнового диапазона является радиосвязь с подводными лодками. Для того, чтобы не быть замеченной противником выходя на связь с командованием флота, лодка всплывает на очень короткое время. Но если бы волны, используемые для связи с подводной лодкой распространялись бы «скачками», то не в любой точке земного шара была бы связь. А на практике, в каком бы месте земного шара лодка бы не всплыла, связь появляется сразу. Конечно в последнее время с развитием техники, подводные лодки используют различные диапазоны, в том числе космическую связь (через спутники связи) на СВЧ-диапазоне.

Примером использования радиоволн диапазонов УКВ, ДМВ и СМВ является импульсная радиолокация, где свойство прямолинейного распространения радиоволн этих диапазонов используется для точного определения пространственных координат самолётов, стай птиц и других воздушных объектов. Даже проводится разведка погоды – уровня и интенсивности облачности на больших расстояниях.

От одного и того же радиопередающего устройства радиоволны отраженные от земной поверхности могут встретиться с неотражёнными волнами, или волнами, отражёнными от другого участка земной поверхности, или верхних слоёв атмосферы. В этом случае, происходит синфазное сложение радиоволн , или противофазное вычитание . В результате, в вертикальной плоскости пространства образуется изрезанная косекансная диаграмма направленности антенны. При синфазном переотражении радиоволн от земной поверхности на этих участках образуются зоны максимального переотражения – зоны Френеля . Если радиопередатчик имеет всенаправленную антенну (например штыревую), то зоны Френеля будут представлять из себя много колец на поверхности земли различного диаметра, в центре которых находится антенна. Диаметр колец может быть от десятков метров, до нескольких километров.

Для Вашей эрудиции: До военной агрессии в Югославии, американцы придавали большое значение противорадиолокационным ракетам, как средству уничтожения радаров противника. Противорадиолокационная ракета имеет самонаводящуюся радиоголовку, которая наводит ракету на сигнал радара. Но после этой своей миротворческой операции по превращению Югославии в марионеточное государство, они стали перевооружаться на ракеты с тепловыми головками самонаведения. Оказалось, что головки самонаведения противорадиолокационных ракет наводились на зоны Френеля, которые у вращающегося радара всё время меняются, в результате чего вычислитель ракеты не правильно определял координаты радара, и в лучшем случае ракета падала в одну из зон Френеля. Так, купленный у Советского Союза ещё в 80-х годах радар метрового диапазона волн, более 50 суток войны надежно обеспечивал Югославские ПВО информацией о полётах американцев. С его помощью был сбит не один чудо-самолёт-невидимка звёздно-полосатых. А по телевизору как обычно – врали, что американцы потерь не несут.

Сильное влияние на распространение радиоволн оказывают препятствия. Как правило, препятствия обладают отражающим свойством. В качестве препятствий могут выступать различные предметы как природного, так и искусственного происхождения. Как было написано ранее, радиоволны отражаются от земной поверхности. Стоит отметить, что если грунт сильно сухой (например в пустыне), то отражение радиоволн намного хуже, чем когда земля сырая от дождя. Так, расстояние связи у одной и той же аппаратуры связи на море на 50 – 70 процентов больше, чем на суше. Отражают радиоволны деревья и облака. Перечисленные естественные препятствия являются хорошими отражателями, потому, что в их состав входит вода. К искусственным препятствиям, отражающим радиоволны относятся различные металлические конструкции, в том числе арматура зданий и сооружений.

Влияние типа используемой антенны на качество и направленность приема (излучения) радиоволн

Куда и как будет распространяться радиоволна, определяется размерами и формой антенны-излучателя радиоволн. Самой простой радиоантенной является Вибратор Герца . Это элементарный «кубик», который является основой для построения всех типов антенн.

Вибратор Герца – это два проводника, расходящиеся в противоположные стороны от «точки подключения энергии». По своей сути это «развернутый» колебательный контур. Для лучшего излучения радиосигнала, расстояние от конца одного проводника до конца другого должно быть равно половине длины волны излучаемого (или принимаемого) электромагнитного колебания. Это необходимо для того, чтобы на концах вибратора была максимальная разность потенциалов напряжения сигнала, а в центре вибратора – максимальная амплитуда тока. Правда необходимо использовать коэффициент укорочения, который учитывает скорость распространения электрического сигнала по поверхности проводников, которая намного меньше чем в вакууме. В зависимости от частоты сигнала и металла, из которого изготовлен вибратор коэффициент укорочения может быть в пределах от 0,65 до 0,85. То есть вибратор должен быть равен половине длины волны, помноженной на коэффициент укорочения.

Для уменьшения габаритов антенны иногда используется вибратор, по длине равный одной четвёртой длины волны. Могут использоваться и другие соотношения, но при этом, качество приёма (передачи) и направленные свойства антенны изменяются.

Диаграмма направленности полуволнового вибратора имеет форму тороида вращения – форму «бублика». Если вибратор расположить горизонтально относительно земли, то зоны максимального приема (передачи) будут на линии перпендикулярной вибратору, а зоны минимального приема по торцовым сторонам вибратора. Но учтите, это без учёта влияния переотражения от земли. Если учитывать влияние переотражения от земной поверхности, проекция диаграммы направленности антенны (ДНА) вибратора окажется слегка вытянутой в направлениях максимумов.
На рисунке изображены тороид вращения и проекция диаграммы направленности антенны на горизонтальную поверхность с учётом влияния земли.

– это видоизменённый вибратор Герца, у которого в качестве одного проводника используется сам штырь, а в качестве другого противовес – кусок свисающего вниз провода, человек, у которого в руках мобильная рация, или поверхность земли. Диаграмма направленности штыревой антенны, это тот же торроид, находящийся в горизонтальной площади, только за счёт отражения от земли торроид приплюснут снизу. Зона максимального приёма будет во все стороны, а минимального – над штыревым вибратором. Зону минимального приема, находящуюся над антенной называют – мёртвая зона , или мёртвая воронка .

В зависимости от соотношения длины штыревой антенны к длине волны, диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости так же изменяется. На рисунке схематично изображено, влияние отношения длины штыря к длине волны на формирование диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости.

Вспомните практическую важность поляризации ЭМВ — если радиопередатчик и радиоприемник настроены на одну и ту же частоту, но имеют разную поляризацию, например у передатчика вертикальная, а у приемника – горизонтальная, то радиосвязь будет плохой. К этому стоит добавить диаграмму направленности штыревой антенны, и тогда на примере двух радиотелефонов — переносных радиостанций (1 и 2) изображённых на рисунке ниже, можно сделать логическое заключение:

Если антенны радиопередатчика и радиоприемника ориентированы в пространстве относительно горизонта одинаково и диаграммы направленности антенн максимумами направлены друг на друга, то связь будет наилучшей. Если не выполняется одно из указанных условий, то связи либо не будет, либо она будет плохой.

На дальность радиосвязи также влияет ещё один параметр – толщина элементов вибратора, чем она больше, тем антенна широкополоснее – диапазон хорошо принимаемых частот шире, но уровень сигнала практически на всех частотах уменьшается. Это связано с тем, что дипольная антенна – это тот же колебательный контур, а при расширении полосы частот АЧХ резонанса, амплитуда резонанса уменьшается. Поэтому не удивляйтесь, что телевизионная антенна, сделанная из пивных алюминиевых банок в городе, где уровень сигнала телевизионной вышки большой, принимает телевизионный сигнал разных каналов не хуже, а зачастую лучше сложной профессиональной антенны.

Хорошие профессиональные радиоантенны обладают показателем – коэффициентом усиления антенны . Ведь обычный полуволновой вибратор не усиливает сигнал, его действие избирательно – на определённой частоте, в определённых направлениях и определённой поляризации. Чтобы в приемнике было меньше помех, увеличить дальность приема-передачи, одновременно при этом сузить диаграмму направленности антенны (общепринятое название — ДНА), простой полуволновой вибратор не годится. Антенну усложняют.

Ранее, я писал о влиянии различных препятствий — их отражательном свойстве. Если препятствие по своим размерам не соизмеримо (на порядок меньше) с длиной радиоволны, тогда это не является для радиосигнала препятствием, оно никак на него не влияет. Если препятствие находится в плоскости параллельной электрической волне и больше длины волны, тогда это препятствие отражает радиоволну. Если препятствие по протяженности кратно (равно четверти, половине или целой) длине волны, сориентировано параллельно электрической волне и перпендикулярно направлению распространения волны, тогда это препятствие действует как резонансный колебательный контур на целой длине волны или её гармониках, и имеет наибольшие отражательные свойства.

Именно эти описанные выше свойства и используются в сложных антеннах. Так, один из вариантов улучшения приемных свойств антенны является установка дополнительного рефлектора (отражателя), принцип действия которого основывается на отражении радиоволны и синфазного сложения двух сигналов – от телецентра (ТЦ) и от рефлектора. Диаграмма направленности при этом сужается и вытягивается. На рисунке изображена антенна, состоящая из петлевого полуволнового вибратора(1) и рефлектора(2). Длина вибратора (А) этой телевизионной антенны выбирается равной половине длины волны среднего телевизионного канала, помноженную на коэффициент укорочения. Длина рефлектора (Б) выбирается равной половине длины волны минимального телевизионного канала (с максимальной длиной волны). Расстояние между вибратором и рефлектором (С) выбирается таким, чтобы происходило синфазное сложение прямого и отражённого сигнала – половине длины волны.

Следующий способ дальнейшего усиления приемного сигнала путём сужения и вытягивания ДНА – добавление пассивного вибратора – директора . Принцип действия всё на том же синфазном сложении. Диаграмма направленности при этом ещё сильнее сужается и вытягивается. На рисунке изображена антенна «волновой канал» , состоящая из рефлектора (1), петлевого полуволнового вибратора (2) и одного директора (3). Дальнейшее добавление директоров ещё сильнее сужает и вытягивает диаграмму направленности. Длина директоров (В) выбирается чуть меньше длины активного вибратора. Для увеличения коэффициента усиления антенны и её широкополосности, перед активным вибратором добавляются директоры с постепенным уменьшением их длины. Обратите внимание, что длина активного вибратора равна половине средней длине волны принимаемого сигнала, длина рефлектора – больше половины длины волны, а длина директора – меньше половины длины волны. Расстояния между элементами выбирается также около половины длины волны.

В профессиональной технике часто применяется способ сужения ДНА и повышения усилительных свойств антенны – фазированная антенная решётка , в которой параллельно подключается несколько антенн (например простых диполей, или антенн типа «волновой канал»). В результате происходит сложение токов соседних каналов, и как результат – повышение мощности сигнала.

На сверхвысоких частотах в качестве вибратора антенны применяют волновод, а в качестве рефлектора применяют сплошное полотно, все точки которого равноудалены от плоскости вибратора (на одинаковом расстоянии) – параболоид вращения , или в простонародье – «тарелка». Такая антенна обладает очень узкой диаграммой направленности и высоким коэффициентом усиления антенны.

Выводы на основе распространения и сложности формирования радиоволн

Как и куда распространяются радиоволны можно рассчитать с помощью умных формул и преобразований только для идеальных условий – при отсутствии естественных препятствий. Для этого, элементы антенн, различные поверхности должны быть идеально ровные. На практике, из-за влияния многих факторов преломления и отражения, ещё ни один «учёный мозг» не смог с высокой достоверностью рассчитать распространение радиоволн в естественных природных условиях. Существуют области пространства уверенного приема и зоны радиотени – там, где прием вовсе отсутствует. Только в кино альпинисты не отвечают на вызов по радиосвязи потому, что у них заняты руки, или они сами заняты «спасением мира», на самом деле радиосвязь – дело не устойчивое и чаще альпинисты не отвечают потому, что связи просто нет – отсутствует прохождение радиоволн. Именно зависимость радиосвязи от природных явлений (дождь, низкая облачность, разряженность атмосферы и т.д.) привела к возникновению понятия «радиолюбитель» . Это сейчас понятие «радиолюбитель» – человек, который любит паять радиосхемы. Лет двадцать назад это был «связист-коротковолновик», который на изготовленном своими руками маломощном трансивере связывался с другим радиолюбителем (или по другому — радиокорреспондентом), находящимся на другой стороне Земли, за что получал «бонусы». Раньше даже проводились соревнования по радиосвязи. Нынче тоже проводятся, но с развитием техники это стало не так актуально. Среди этих радиолюбителей-связистов есть много недовольных тем, что обыкновенные «паялы», не сидящие в наушниках в поисках радиокорреспондентов для организации радиообмена, называют себя радиолюбителями.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципы действия радиопереда тчика и радиоприёмника

радиопередатчик радиоприемник напряженность

Радиопереда тчик (радиопередающее устройство) - устройства для формирования радиосигналов, предназначенных для передачи информации на расстояние с помощью радиоволн. Формируют радиосигналы с заданными характеристиками, необходимыми для работы конкретных радиотехн. систем, и излучают их в пространство.

Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:

Любая система радиосвязи включает в себя радиопередающие устройства, функции которого включаются в преобразовании энергии постоянного тока источников питания в электромагнитные колебания и управлении этими колебаниями.

Передача энергии с помощью радиосвязи широко используется при управлении автоматическими объектами.

Основными устройствами радиосвязи являются радиопередатчик и радиоприемник. Радиопередатчик предназначен для создания высокочастотного сигнала, некоторые параметры которого (частота, амплитуда или фаза) изменяются по закону, соответствующему передаваемой информации. Частота высокочастотного сигнала называется несущей. Первые радиопередатчики искрового принципа действия на основе катушки Румкорфа были очень просты по конструкции -- излучателем радиоволн служил искровой разряд, а модулятором являлся телеграфный ключ. С помощью такого радиопередатчика информация передавалась в кодированной дискретной форме -- например азбукой Морзе или иным условным сводом сигналов. Недостатками такого радиопередатчика была относительно высокая мощность, требуемая для эффективного излучения радиоволн искровым разрядом, а также очень широкий радиочастотный диапазон излучаемых им волн. В результате одновременная работа нескольких близко расположенных искровых передатчиков была практически невозможной из-за интерференции их сигналов.

Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:

· задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;

· модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке -- возбудитель);

· усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;

· устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;

· антенна, обеспечивающая излучение сигнала.

Радиоприёмник -- устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма .

Радиоприёмник (радиоприёмное устройство) -- устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона (то есть с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра) с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.

Классификация радиоприёмников

Радиоприёмные устройства делятся по следующим признакам:

· по основному назначению: радиовещательные, телевизионные, связные, пеленгационные, радиолокационные, для систем радиоуправления, измерительные и др.;

· по роду работы: радиотелеграфные, радиотелефонные, фототелеграфные и т.д.;

· по виду модуляции, применяемой в канале связи: амплитудная, частотная, фазовая;

· по диапазону принимаемых волн, согласно рекомендациям МККР:

· мириаметровые волны -- 100-10 км, (3 кГц-30 кГц), СДВ

· километровые волны -- 10-1 км, (30 кГц-300 кГц), ДВ

· гектометровые волны -- 1000--100 м, (300 кГц-3 МГц), СВ

· декаметровые волны -- 100-10 м, (3 МГц-30 МГц), КВ

· метровые волны -- 10-1 м, (30 МГц-300 МГц), УКВ

· дециметровые волны -- 100-10 см, (300 МГц-3 ГГц), ДМВ

· сантиметровые волны -- 10-1 см, (3 ГГц-30 ГГц), СМВ

· миллиметровые волны -- 10-1 мм, (30 ГГц-300 ГГц), ММВ

· приёмник, включающий все широковещательные диапазоны (ДВ, СВ, КВ, УКВ) называют всеволновым .

· по принципу построения приёмного тракта: детекторные, прямого усиления, прямого преобразования,регенеративные, сверхрегенераторы, супергетеродинные с однократным, двукратным или многократным преобразованием частоты;

· по способу обработки сигнала: аналоговые и цифровые;

· по применённой элементной базе: на кристаллическом детекторе, ламповые, транзисторные, на микросхемах;

· по исполнению: автономные и встроенные (в состав др. устройства);

· по месту установки: стационарные, носимые;

· по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.

Элемент, с помощью которого осуществляется воздействие на колебания высокой частоты, называется модулятором. Модулятор является неотъемлемой частью радиопередатчика, так как формирует сигнал информации, подлежащий передаче на расстояние. Модулированные высокочастотные колебания усиливаются усилителем мощности и излучаются в окружающее пространство с помощью антенны.

Уменьшение напряжённости поля, а следовательно, и потока энергии, переносимого радиоволной вдоль поверхности Земли (земной волной), обусловлено проводимостью поверхности в этой области. Вдоль проводящей поверхности возникает поток энергии, направленный в проводящую среду и быстро затухающий по мере распространения в ней. Глубина проникновения радиоволны в земную кору определяется толщиной слоя и, следовательно, увеличивается с увеличением длины волны. Поэтому для подземной и подводной радиосвязи используются длинные и сверхдлинные радиоволны. т.к. чем больше число столкновений, тем большая часть энергии, получаемой электроном из волн, переходит в тепло. Поэтому поглощение больше в ниж. областях ионосферы, где v больше, т.к. выше плотность газа. С увеличением частоты поглощение уменьшается. Короткие волны испытывают слабое поглощение и распространяются на большие расстояния. По этому короткие волны используются для передачи

Короткие волны (3-30 МГц)так же в результате их отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Системы передачи информации с помощью радиотехнических и радиоэлектронных приборов. Понятие, классификация радиоволн, особенности их распространения и диапазон. Факторы, влияющие на дальность и качество радиоволн. Рефракция и интерференция радиоволн.

реферат , добавлен 27.03.2009


Радиопередающие устройства, их назначение и принцип действия. Разработка структурной схемы радиопередатчика, определение его элементной базы. Электрический расчет и определение потребляемой мощности радиопередатчика. Охрана труда при работе с устройством.

курсовая работа , добавлен 11.01.2013


Основные понятия и классификация приборов для измерения напряженности электромагнитного поля и помех. Измерение напряженности электромагнитного поля. Метод эталонной антенны. Метод сравнения. Измерительные приемники и измерители напряженности поля.

реферат , добавлен 23.01.2009


Радиоволны, распространяющиеся вдоль земной поверхности от радиопередатчика, до приемника, без использования верхних слоев атмосферы. Электромагнитные волны с частотами, использующиеся в традиционной радиосвязи. Преимущества работы на коротких волнах.

презентация , добавлен 13.03.2015


Структурная схема радиопередатчика подвижной связи с угловой модуляцией. Расчет полосового фильтра, опорного (кварцевого) генератора, ограничителя амплитуд, интегратора. Электрический расчет фазового модулятора. Принципиальная схема радиопередатчика.

курсовая работа , добавлен 04.05.2013


Принципы выбора необходимого числа транзисторов и каскадов и их энергетический расчёт. Составление структурной и электрической принципиальной схем радиопередатчика. Расчёт умножителя частоты, LC-автогенератора с параметрической стабилизацией частоты.

курсовая работа , добавлен 26.05.2014


Назначение радиоприемников для приема и воспроизведения аналоговых и цифровых сигналов. Классификация приемных устройств по принципу действия. Построение приемников УКВ-диапазона. Схема супергетеродинного приемника. Расчет смесителя УКВ-радиоприемника.

дипломная работа , добавлен 05.06.2012


Структурная схема устройства. Миниатюрный микромощный радиопередатчик: классификация по назначению; выбор номенклатуры задаваемых показателей надежности; установление критериев отказов и предельных состояний. Расчет показателей ремонтопригодности.

курсовая работа , добавлен 04.03.2011


Классификация источников индустриальных радиопомех. Среда их распространения. Подавление индустриальных радиопомех. Проявление их в радиопередатчике. Создание линиями передач и их оборудованием наибольшей напряженности поля индустриальных радиопомех.

реферат , добавлен 22.10.2009


Устройство общих схем организации радиосвязи. Характеристика радиосистемы передачи информации, в которой сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве. Особенности распространения и области применения декаметровых волн.

Кто-то мечтает о новом айфоне, кто-то о машине, а кто-то о наборе деталей и новом динамике для своего радио. не так давно были времена, когда пределом мечтаний золотой молодежи был обычный транзисторный радиоприемник.

Радио было верным спутником человека весь 20-й век. Знаменитые объявления от советского информбюро, первые музыкальные передачи, настоящий прорыв в передаче информации, революция в СМИ – все это радио.

All we hear is radio Ga-Ga. В сегодняшней статье разберемся с тем, что такое радио и как оно работает.

Знаменитое “радио Га-га” из песни группы Queen – не что иное, как детский лепет сына барабанщика группы. Роджер Тейлор услышал, как ребенок бормочет и коверкает слова, а потом решил, что из этого может получиться неплохой припев для песни.

Когда-то радио было круче, чем интернет – факт. Еще один факт – без радио не будет никакого интернета. Пусть приемники слушают не так часто, радио-технологии активно развиваются и используются в спутниковой связи, телевидении, мобильных телефонах, рациях, медицинских приборах… Короче, везде.

Суть радио в самом широком смысле:

Радио - способ беспроводной передачи данных, при котором в качестве носителя информации используется радиоволна.

Давайте же узнаем, как эта штука работает, и кто это придумал.

Попов, Маркони, Тесла?

Кем впервые была открыта радиосвязь? Говорить о конкретном изобретателе радио в принципе неправильно, так как слишком много людей в разное время сделали свой вклад в развитие этой технологии. Здесь и Томас Эдисон , и Никола Тесла , и Александр Попов , и , и многие другие.

Интересно, что во многих странах есть свой изобретатель радио. Споры о том, кто был первым, велись долго, и на то было много причин.

В России традиционно считалось, что радио изобрел Александр Попов . Да, Попов проводил успешные эксперименты в области передачи данных начиная с 1895 года, однако его изобретение было сильно усовершенствовано и доведено «до ума» иностранными коллегами. К тому же Попов не патентовал свою работу.

Безусловно, вклад Попова в развитие радио нельзя недооценивать. Однако считать его единственным изобретателем радио неверно. Мнение, что Александр Попов изобрел радио, во многом было навязано пропагандой СССР, когда все возможные и невозможные изобретения пытались приписать советскому союзу.

Также противостояние вели Тесла и Маркони. Никола Тесла утверждал, что провел эксперименты по беспроводной передаче сигнала раньше 1896 года, когда это сделал Маркони. Однако Маркони, обладавший коммерческой жилкой, успел запатентовать изобретение первым.

Заслуга этого человека в том, что именно он смог найти прежде лишь теоретическим идеям действительно широкое практическое применение.

Настоящей сенсацией в 1901 году стала передача радиосигнала на расстояние 3200 километров. Тогда многие ученые считали, что радиоволна не может распространиться на такую дальность из-за шарообразной формы Земли.

Что такое радиоволна

Волна – это колебание. Морская волна – это колебание поверхности воды.

А радиоволна – изменение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве.

Так же как и свет, радиоволны представляют собой электромагнитное излучение. Разница лишь в частоте и длине волны. Скорость распространения радиоволны в вакууме равна примерно 300000 километров в секунду.

Ниже приведем весь спектр электромагнитных колебаний и покажем место радиоволн в нем.

Радиоволна – это сигнал. То, что передает информацию. Радиоволны делятся на диапазоны: от субмиллиметровых до сверхдлинных. Для каждого диапазона волн характерны свои особенности распространения.

Например, чем больше длина волны и чем меньше частота, тем больше волна способна огибать преграды. Длинные волны огибают всю планету.

Все маяки и спасательные станции настроены на волну длиной 6 метров и частотой 500 кГц.

Средние волны подвержены поглощению и рассеиванию сильнее. Длина их распространения – около 1500 км. Короткие волны проходят небольшие расстояния, их энергия поглощается поверхностью планеты.

Как" работают" радиоволны. Принцип распространения радиоволн

Прежде чем разбираться с самим радио, нужно уточнить еще несколько моментов. Как именно передается информация.

Как передается информация. Модуляция

Возьмем электромагнитную волну. Она представляет собой синусоиду, колебания векторов напряженности магнитного и электрического полей. «Где же здесь информация?» спросите вы, и в этом вопросе есть резон.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на

Сама по себе синусоида не несет никакой информации. Для передачи данных используется модуляция сигнала. Есть разные виды модуляций:

• амплитудная;
• фазовая;
• частотная;
• амплитудно-частотная.

Например, аббревиатура FM означает frequency modulation – частотная модуляция.

Модуляция – это изменение одного из параметров сигнала.

Частотная модуляция – это изменение частоты. Амплитудная – соответственно, амплитуды. Конечно, изменение не простое, а несущее в себе информацию.

У нас есть несущий сигнал (несущее колебание) и информационный сигнал (речь, звук, музыка). Модуляция несущего сигнала позволяет зашифровать в нем информацию. Причем параметр этого сигнала изменяется в соответствии с информационным сигналом.

Далее будем рассматривать частотную модуляцию, так как FM-радиостанции – самые популярные, а говорить приятнее о том, что привычно. При частотной модуляции сигнал не изменяется по амплитуде. В соответствии с изменениями уровня информационного сигнала меняется частота несущего колебания.

Вот как это выглядит:

Как работает радио

Простейший радиоприемник содержит приемник и передатчик. Передатчик должен отправить сигнал, а приемник – принять его.

При этом приемник не просто передает, а кодирует сигнал, применяя модуляцию. Передатчик также должен произвести обратное действие, то есть раскодировать сингал. И вот тогда мы получим тот же сигнал, что нам передали.

Например, вы едете в маршрутке, где водитель слушает радио «Шансон». Лето, жара, дачники, ехать еще несколько часов… В общем, красота, да и только. Но не будем отвлекаться! По радио звучит очень душевная песня.

Когда говорят «95.2 FM», подразумевают ультракороткую радиоволну с несущей частотой 95.2 Мегагерца.

Спектр ее сигнала имеет примерно такой вид. Это – информационный сигнал.

Чтобы передать его на расстояние, эту информацию нужно зашифровать. Передатчик на радиостанции отправляет несущую синусоидальную волну в пространство, проводя частотную модуляцию.

Приемник в кабине у водителя, наоборот, выделяет из пришедшего сигнала полезную составляющую. Далее сигнал отправляется на усилитель, с усилителя - на динамик. Как следствие – все счастливо путешествуют под музыку!

Зная принцип действия радио, можно при желании самостоятельно собрать радиоприемник из простых компонентов. Как это сделать с помощью картошки – узнаете из видео. Сразу скажем, сами не проверяли, но если вы попробуете - расскажите нам, как получилось. А если перед вами задачка посложнее и нужна помощь в ее решении обращайтесь в студенческий сервис .

КАК РАБОТАЕТ ПРИЕМНИК

0-V-1

Юный радиолюбитель сможет сделать хорошо работающую радиоконструкцию только в том случае, если он будет знать, как она работает.

В первых главах этой книги мы установили, что в радиотехнике мы имеем дело с тремя видами токов: постоянным, переменным током высокой частоты и переменным током низкой частоты.

Постоянный ток применяется главным образом для питания радиоламп. Известно, что радиолампы в приемниках работают только при определенных постоянных напряжениях на анодах и экранных сетках.

Источниками постоянного тока для приемников являются аккумуляторы или батареи, а в сетевых приемниках выпрямители.

Переменные токи высокой частоты приемник получает из антенны. Частота их для приемника О

-V-l определяется величиной от 150 000 гц (или 150 кгц) до 1 500 000 гц (1 500 кгц), а во всеволновых приемниках достигает 30 мггц. Токи низких частот поступают в приемник также из антенны вместе с высокочастотными токами в виде модулированных колебаний. В радиоприемном устройстве их сначала выделяют из высокочастотных токов и затем усиливают до необходимой мощности.

Таким образом, в приемнике, в различных его частях могут одновременно протекать все три тока. В зависимости от того, какой вид тока течет по цепям, различают высокочастотные цепи, низкочастотные цепи и цепи постоянного тока.

На пути движения токов в этих цепях стоят различные детали, которые можно разделить на три группы: емкости (различные конденсаторы), индуктивности (катушки и трансформаторы) и сопротивления (проволочные и непроволочные). Все они оказывают проходящим токам определенное сопротивление, и вследствие этого в них теряется часть энергии, или, как говорят, происходит падение напряжения.

Оказалось, например, что все сопротивления ведут себя одинаково по отношению к любому току. Падение напряжения на сопротивлениях не зависит от частоты тока и одинаково как для постоянного, так и для переменного тока. Падение напряжения на них тем больше, чем больше величина сопротивления. Иначе обстоит дело с индуктивностями. Для постоянного тока они представляют незначительное сопротивление, и на них происходит небольшое падение напряжения. Величину сопротивления их можно легко подсчитать по простейшим формулам. Но стоит через катушку пропустить переменный ток, как величина сопротивления ее резко возрастет. Сопротив-чение катушки может достигнуть очень большой величины при токах высокой частоты, практически же катушки с большим количеством витков не пропускают таких токов вообще.

По-другому ведут себя емкости. Через них не может проходить постоянный ток, так как для него они представляют очень большое сопротивление. Когда же какой-нибудь конденсатор включается в переменный ток, то его сопротивление делается тем больше, чем меньше частота тока, то-есть как раз наоборот индуктивностям. Эти свойства деталей позволяют в радиоустройствах разделять токи, текущие в общей цепи.

Представьте себе, что в каком-либо проводнике текут одновременно сразу три тока и надо их разделить. Как следует поступить в этом случае?

Очевидно, для этого потребуется собрать схему, показанную на рисунке 32.

Рис. 32. Схема разделения частот.

Токи высокой частоты не пойдут через катушку, а свернут через конденсатор малой емкости C1 токи низкой частоты пройдут свободно через катушку и конденсатор большой емкости С2, а постоянный ток, пройдя через катушку, свернет и пройдет по сопротивлению R. Памятуя об этих особенностях прохождения различных токов, рассмотрим, что происходит с ними в приемнике 0-V-1.

Из антенны в приемник поступают токи высокой частоты. Они свободно проходят через антенный конденсатор C1 Так как емкость его невелика, то он представляет для таких токов малое сопротивление. Конденсатор этот служит для устранения влияния антенны на колебательный контур и его настройку и не является обязательным. Включение антенного конденсатора уменьшает громкость приема, но зато приемник приобретает важное качество - лучшую избирательность (отстройку от мешающих станций) и большое перекрытие диапазона. Далее высокочастотные токи поступают в колебательный контур, состоящий из катушки с отводом (L1 L2) и конденсатора переменной емкости С2.

В момент резонанса сопротивление контура для принятых токов высокой частоты делается очень большим и на нем развивается довольно большое напряжение, которое затем подводится и управляющей сетке и катоду лампы. Оно поступает через сеточный конденсатор С3, имеющий небольшую величину, и усиливается лампой. Из анодной цепи лампы токи высокой частоты поступают в катушку обратной связи и через емкость С5 на катод лампы. Катушка обратной связи L3s помещена внутри или рядом с контурной катушкой. Токи высокой частоты, проходя по катушке L3, образуют вокруг нее переменное магнитное поле, силовые линии которого будут пересекать витки катушек L1 и L2 и создадут в них дополнительное напряжение.

Как известно, в этом случае приемник будет принимать станцию более громко, возрастет и чувствительность приемника (способность принимать слабослышимые станции).

Другая часть токов высокой частоты будет проходить через конденсатор С5, имеющий небольшую емкость. Это обстоятельство имеет существенное значение при регулировке в приемнике обратной связи. Изменяя емкость конденсатора С5, можно добиться нормальной работы обратной связи.

Некоторая часть токов высокой частоты, текущих через лампу, будет попадать и на экранную сетку. Они находят себе путь через конденсатор C4t где встречают меньшее сопротивление. Высокая частота может проникнуть и в цепи питания, поэтому в анод первой лампы часто включают дроссель или сопротивление большой величины.

Что же происходит с токами низкой частоты? Конденсатор С3 и сопротивление R2 обеспечивают работу лампы в режиме сеточного детектора. Детектирование происходит в цепи сетки, и выделенные токи низкой частоты будут одновременно лампой усиливаться.

Продетектированные токи в цепи сетки протекают по утечке сетки лампы и создают на нем переменное падение напряжения низкой (звуковой) частоты. Это напряжение, как и высокочастотные токи, подводится к управляющей сетке лампы и создает в ее анодной цепи усиленные токи такой же частоты.

Некоторая часть этих токов попадает на экранную сетку и через конденсатор С4 большой емкости вернется на катод. Но основная часть их пройдет через сопротивление R3 . (анодная нагрузка) и создаст на нем падение напряжения. Далее токи низкой частоты следуют в источники питания и возвращаются на катод. Конденсатор С5 представляет для этих токов большое сопротивление, и через него они не проходят.

Напряжение низкой частоты, образующееся на сопротивлении R3 через переходной конденсатор С6, подается на сетку второй лампы, работающей усилителем низкой частоты.

Присутствие колебаний на сетке вызовет в аноде лампы усиленные токи звуковой частоты, которые пройдут через громкоговоритель и приведут его в действие. Затем токи низкой частоты пройдут через источник тока и вернутся на катод.

Чтобы вторая лампа работала без искажений, на ее сетку подается постоянное отрицательное смещение (относительно катода), которое образуется при прохождении анодного тока лампы по сопротивлению R6. В приемнике оно блокируется электролитическим конденсатором большой емкости (с малым рабочим напряжением), который отводит токи низкой частоты из цепи катодного сопротивления.

Приемник будет работать и без этого конденсатора, но громкость его работы будет значительно меньше.

Другой блокировочный конденсатор C7 стоящий в анодной цепи лампы, отводит токи звуковых частот, имеющих наибольшую частоту, от обмотки трансформатора или громкоговорителя. Изменение емкости этого конденсатора влечет за собой изменения тембра звучания громкоговорителя, заглушая в большей или меньшей степени высокие тона.

Анодной нагрузкой второй лампы является высокоомный громкоговоритель или выходной трансформатор при динамическом громкоговорителе. Очень важно правильно подобрать трансформатор под выходную лампу и сопротивление звуковой катушки динамика. Этим объясняется, что все самодельные выходные трансформаторы подлежат тщательному расчету.

Теперь рассмотрим пути постоянного тока в приемнике.

Этот ток образуется в приемнике 0-V-1 в результате выпрямления переменного тока лампой 6Ц5.

Как же работает выпрямитель?

Переменный ток из сети поступает на автотрансформатор Он представляет собой разновидность трансформатора, у которого в качестве обеих обмоток используется одна обмотка имеющая отводы.

Если напряжение из сети подать на часть обмотки, как это сделано на схеме, то на противоположных концах "автотрансформатора образуется повышение напряжения. Это повышенное до 220 в переменное напряжение поступает на анод лампы. Известно, что лампа будет пропускать через себя ток только в те моменты времени, когда на ее аноде будет положительный заряд.

Ток через лампу будет иметь постоянное направление, однако сила его периодически изменяется и в некоторые моменты времени полностью отсутствует. Такой ток получил название пульсирующего и для питания приемников не годится Поэтому в выпрямителе ставится фильтр, состоящий из дросселя (или сопротивления) и двух электролитических конденсаторов (можно применять и бумажные) большой емкости.

В моменты времени, когда в лампе течет ток, он поступает не только в приемник, но и заряжает конденсаторы. В следующий момент времени, когда на аноде возникает минус, лампа тока не проводит, но приемник попрежнему его получает за счет разряда конденсаторов. Дроссель в фильтре, имея большую индуктивность, еще больше сглаживает пульсации после выпрямления.

Таким образом, переменный ток выпрямляется только в течение одной половины каждого периода переменного тока в сети. Такие выпрямители получили название однополу-периодных.

Постоянный ток в приемнике разветвляется на несколько цепей. Прежде всего он попадет на анод последней лампы пройдя через вторичную (высокоомную) обмотку выходного трансформатора, затем попадет на экранную сетку этой лампы. Пройдя через лампу, эти токи попадут на катод, пройдут через сопротивление смещения и вернутся в выпрямитель. При этом на выходном трансформаторе и сопротивлении смещения произойдет некоторое падение напряжения.

Следующая цепь прохождения постоянного тока аналогична рассмотренной цепи и относится к первой лампе.

Постоянный ток пройдет через гасящее сопротивление R4 к экранной сетке первой лампы и через сопротивление аноднойнагрузки R3 на анод лампы; далее эти токи пройдут через лампу на катод и опять вернутся в выпрямитель.

Все другие пути постоянному току закрыты, так как любой конденсатор представляет для него бесконечно большое сопротивление. Юный радиолюбитель, хорошо усвоив назначение и роль всех деталей своего приемника, может сознательно подойти к его налаживанию и испытанию.

Самодельные детали для приемника и монтаж.

Для приемника 0-V-1 нужно сделать контурные катушки, катушку обратной связи и шасси, а для сетевого приемника - еще выходной трансформатор и выпрямитель.

Наматываются катушки следующим образом. Из плотного картона или толстой бумаги склеиваются два каркаса, имеющие форму цилиндра. Один из них служит для размещения на нем обмоток контурных катушек L1 и L2, а на втором - меньшем -- наматывается катушка обратной связи L3. Первый каркас укрепляется неподвижно, а второй устанавливается внутрь первого так, чтобы он мог вращаться.

Рис. 33. Устройство катушек к приемнику 0-V-1 и переключателядиапазонов:

а - контурная катушка в разрезе, б - конструкция катушки обратной связи, в - ползунковый переключатель диапазонов, г - переключатель диапазонов с однополюсной вилкой.

Размеры и устройство катушек показаны на рисунке 33. При помощи длинной металлической (можно и деревянной) оси каркас с катушкой обратной связи крепится внутри каркаса с катушками L1 и L2. Для этого в большом каркасе делаются два отверстия, одно против другого. Такие же два отверстия, но немного меньшего диаметра, делаются и в малом каркасе. Ось устанавливается после того, как катушки будут намотаны. Внутренний каркас нужно прочно закрепить на оси, чтобы он вращался вместе с ней.

Контурные катушки L1 и L2 мотаются в один ряд проводом ПЭ 0,25-0,3. Сначала наматывается катушка L1 имеющая 80 витков, затем катушка L2 - 160 витков. Она наматывается на расстоянии 10 мм от катушки L1 (это необходимо для установки оси). Концы катушек припаиваются к выводным лепесткам, установленным на краю каркаса.

Катушка обратной связи состоит из 60 витков, намотанных в двух секциях (рис. 33,6). Для этой катушки берут более тонкий провод, диаметром 0,1-0,15 мм, в любой изоляции.

Начало провода закрепляется на каркасе в двух проколах на расстоянии 3 мм от края. Затем наматываются внавал 30 витков провода. Не обрывая проволоку, через промежуток в 6 мм, необходимый для оси, наматываются вторые 30 витков. Чтобы проволока не соскакивала с каркаса," ее обматывают вместе с каркасом нитками или приклеивают.

Концы от катушки обратной связи делаются длиной до 15 см. ЖелательНо, чтобы в местах закрепления концов катушки L3 к тонкому проводу был припаян более толстый и гибкий провод. Тогда при вращении катушки (на 360°) эти концы не будут ломаться.

После того как катушка готова, приступают к изготовлению фанерного шасси. Размеры шасси показаны на рисунке 34. Конструкция его нам знакома по батарейному усилителю, только для приемника шасси делается несколько длиннее и шире.

Если на этом же шасси предполагается установить и выпрямитель, то размеры шасси нужно еще увеличить.

На боковых и задней стенках устанавливаются гнезда и зажимы, как это делалось в усилителе к детекторному приемнику.

На левой стенке два гнезда нужны для антенны и заземления. На правой стенке гнезда нужны для подключения громкоговорителя, а на задней - для подводки питания.

Еще четыре пары гнезд - для детектора Д, телефонных трубок T1 и Т2, регулятора напряжения накала R7 - устанавливаются около ламп на верхних планках.

Затем укрепляются детали. На широкой верхней планке закрепляются контурная катушка и конденсатор переменной емкости. Конденсатор можно взять любого типа с воздушным или твердым диэлектриком, но его емкость не должна резко отличаться от требуемой.

Рис. 34. Общий вид приемника 0-V-1 с батарейным питанием.

Если переменный конденсатор достать трудно, можно собрать колебательный Контур Другого типа. Как это сделать, описано дальше.

Переключатель П легко сделать самим На рисунке 33,0 и 33.г показаны два наиболее простых самодельных переключателя.

Между планками (навесу), винтиками или шурупами укрепляются две восьмиштырьковые панельки для ламп.

Затем производится монтаж. На рисунке 35 изображена монтажная схема приемника. Как делается монтаж ламповых радиоконструкций, известно из предыдущих описаний.

Монтировать приемник нужно, строго придерживаясь схемы, проверяя монтаж по мере того, как он производится.

Часто при монтаже радиоконструкций радиолюбители используют для спайки Двух или трех деталей свободные гнезда ламповых панелек. Например, лампа 2К2М имеет на цоколе пять ножек Следовательно, на ламповой панельке остаются свободными три гнезда Эти свободные гнезда удобно использовать для мелких деталей, которые должны быть соединены между собой. Чтобы избежать висячей пайки, детали припаивают к свободному гнезду панельки, используя ее как узловую стойку при монтаже.

Рис- 35. Монтажная схема батарейного приемника 0-V-1

Испытание и налаживание. Вначале приемник можно испытать на прием с кристаллическим детектором или цвитектором. Для этого к приемнику подключают антенну и заземление (заземление в сетевом приемнике присоединяется через конденсатор емкостью 0,1 мкф), а в гнезда Т1 включают телефонные трубки.

Затем вставляют детектор и, медленно поворачивая ручку переменного конденсатора, приемник настраивают на какую-нибудь радиостанцию. После того как радиолюбитель убедится в работе колебательного контура и услышит какую-нибудь радиостанцию, в приемник вставляют лампы.

При испытании приемника с лампами к нему подводят ток от батарей (или от выпрямителя). При этом необходимо соблюдать все предосторожности, чтобы не перепутать зажимы для накала и Для высокого напряжения.

К выходным гнездам подключается громкоговоритель. Прежде всего определяется действие обратной связи. Для этого при настройке приемника на станцию катушку обратной связи медленно поворачивают в разные стороны и прислушиваются к появлению в громкоговорителе шороха или свиста (генерации). Если генерация не возникает, следует поменять местами концы катушки обратной связи Возможно, что и в этом случае вы не услышите ни шума, ни свиста; это означает, что на катушке обратной связи мало витков и ее следует домотать.

При налаженной обратной связи во время настройки приемника на станцию (при некоторых положениях конденсатора переменной емкости) возникает свист. Медленно поворачивая ручку настройки, свист понижают до самого низкого тона. Момент, когда свист пропадет, будет соответствовать точной настройке на станцию. После этого ручку обратной связи поворачивают до тех пор, пока прием не сделается чистым от шорохов и свистов.

Возникновение и срыв генерации должны происходить не сразу (скачком), а плавно. Достигается это путем подбора величины конденсаторов С5 и C8 .

Перед регулировкой обратной связи в приемнике желательно произвести измерения режима ламп с помощью какого-либо измерительного прибора.

Готовый приемник необходимо поместить в удобном ящике, размеры и форму которого юный радиоконструктор может установить сам.

Уход за приемником.

Обращение с приемником несложно. Настраивается он при помогай переменного конденсатора С2, а громкость регулируется вращением катушки обратной связи. На оси этих деталей насаживаются ручки. На рисунке 36 показано, как можно сделать самим ручки с делениями. Наибольшая громкость и чувствительность приемника бывает в тот момент, когда обратная связь находится на пороге возникновения генерации.

Приемник 0-V-1 является регенератором. Если обратная связь в нем велика и в колебательный контур приемника, следовательно, поступает много энергии из катушки обратной связи, то возникает генерация. Колебательный контур создает тогда свои собственные колебания (радиоволны), которые излучаются, как от настоящей радиостанции. Это может вызвать большие помехи соседним приемным устройствам. Чтобы избежать этого при настройке приемника на радиостанции, нельзя допускать возникновения генерации.

Рис. 36. Самодельная ручка для настройки приемника.

После окончания приема необходимо отсоединить батареи от приемника (или выключить выпрямитель. Для этого в цепи накала (для батарейного варианта) лучше всего сделать специальный выключатель. При сетевом приемнике такой выключатель можно установить в Проводах, подводящих к выпрямителю электрический ток

Для приемника желательно применять наружную антенну Длиной до 15 м.

Первое Проигрывание граммпластинок. Приемник 0-V-1 можно использовать для проигрывания граммзаписи и для усиления от микрофона Подсоедините звукосниматель или пьезоэлектрические трубки одним концом к Колпачку управляющей сетки первой лампы, а другим к общему проводу. Если теперь звукосниматель поставить на вращающуюся пластинку, то воспроизводимая запись будет чисто и громко звучать в громкоговорителе. В сетевом приемнике для включения звукоснимателя имеются специальные гнезда Зв.

С помощью звукоснимателя радиолюбители часто налаживают радиоконструкции, добиваясь хорошей работы усилителя низкой частоты При этом иногда приходится изменять величину сопротивления R 4и величину конденсаторов С4 и С7.

Второе. Регулятор тембра. Иногда бывает нужно изменить тембр звучания радиопередачи. Для этого в приемниках (или усилителях) устанавливают так называемый регулятор тона.

На принципиальных схемах приемников пунктиром изображена цепь, состоящая из конденсатора С10 емкостью 50 тысяч пикофарад и переменного сопротивления R8 50-100 тысяч ом.

Эта цепь включается между анодом второй лампы и общим проводом. Передвигая движок переменного сопротивления вниз или вверх, можно изменять тембр звука.

Третье. Регулятор громкости. В сетевом приемнике 0-V-1 при прослушивании граммпластинок желательно регулировать не только тембр звука, но и его громкость

Поставьте вместо постоянного сопротивления R5 такой же величины или меньшей переменное сопротивление - потенциометр. Из трех выводов на потенциометре два (например, средний и левый крайний) соедините сначала между собой, а затем с общим проводом в приемнике. Третий вывод присоедините к управляющей сетке второй лампы.

Теперь при вращении ручки потенциометра громкость звука в громкоговорителе будет изменяться.