Untuk waktu yang lama, radio menduduki puncak daftar penemuan paling signifikan umat manusia. Perangkat pertama seperti itu sekarang telah direkonstruksi dan diubah secara modern, namun, sedikit yang berubah dalam skema perakitannya - antena yang sama, landasan yang sama, dan sirkuit osilasi untuk menyaring sinyal yang tidak perlu. Tidak diragukan lagi, skemanya menjadi jauh lebih rumit sejak zaman pencipta radio, Popov. Para pengikutnya mengembangkan transistor dan sirkuit mikro untuk mereproduksi sinyal yang lebih baik dan lebih hemat energi.
Mengapa lebih baik memulai dengan pola sederhana?
Jika Anda memahami rangkaian radio sederhana, Anda dapat yakin bahwa sebagian besar cara untuk sukses di bidang perakitan dan operasi telah dikuasai. Pada artikel ini, kami akan menganalisis beberapa skema perangkat tersebut, sejarah kemunculannya dan karakteristik utama: frekuensi, jangkauan, dll.
Latar belakang sejarah
7 Mei 1895 dianggap sebagai hari ulang tahun radio. Pada hari ini, ilmuwan Rusia A. S. Popov mendemonstrasikan peralatannya pada pertemuan Fisika dan Kimia Rusiamasyarakat.
Pada tahun 1899, jalur komunikasi radio pertama sepanjang 45 km dibangun antara pulau Hogland dan kota Kotka. Selama Perang Dunia Pertama, penerima amplifikasi langsung dan tabung vakum menjadi tersebar luas. Selama permusuhan, keberadaan radio terbukti sangat diperlukan secara strategis.
Pada tahun 1918, secara bersamaan di Prancis, Jerman dan Amerika Serikat, ilmuwan L. Levvy, L. Schottky dan E. Armstrong mengembangkan metode penerimaan superheterodyne, tetapi karena tabung vakum yang lemah, prinsip ini hanya digunakan secara luas di tahun 1930-an.
Perangkat transistor muncul dan dikembangkan pada tahun 50-an dan 60-an. Penerima radio empat transistor pertama yang banyak digunakan, Regency TR-1, dibuat oleh fisikawan Jerman Herbert Matare dengan dukungan industrialis Jacob Michael. Itu mulai dijual di AS pada tahun 1954. Semua radio tua menggunakan transistor.
Pada tahun 70-an, studi dan implementasi sirkuit terpadu dimulai. Receiver sekarang berkembang dengan integrasi node yang hebat dan pemrosesan sinyal digital.
Spesifikasi instrumen
Radio lama dan modern memiliki karakteristik tertentu:
- Sensitivitas - kemampuan untuk menerima sinyal yang lemah.
- Rentang dinamis - diukur dalam Hertz.
- Kekebalan suara.
- Selektivitas (selektivitas) - kemampuan untuk menekan sinyal asing.
- Tingkat kebisingan internal.
- Stabilitas.
Karakteristik ini tidakubah receiver generasi baru dan tentukan performa serta kemudahan penggunaannya.
Cara kerja radio
Dalam bentuk paling umum, penerima radio USSR bekerja sesuai dengan skema berikut:
- Karena fluktuasi medan elektromagnetik, arus bolak-balik muncul di antena.
- Osilasi disaring (selektivitas) untuk memisahkan informasi dari noise, yaitu, komponen pentingnya diekstraksi dari sinyal.
- Sinyal yang diterima diubah menjadi suara (untuk radio).
Menurut prinsip yang sama, sebuah gambar muncul di TV, data digital ditransmisikan, peralatan yang dikendalikan radio bekerja (helikopter anak-anak, mobil).
Receiver pertama lebih seperti tabung kaca dengan dua elektroda dan serbuk gergaji di dalamnya. Pekerjaan itu dilakukan sesuai dengan prinsip aksi muatan pada bubuk logam. Penerima memiliki ketahanan yang sangat besar menurut standar modern (hingga 1000 ohm) karena fakta bahwa serbuk gergaji memiliki kontak yang buruk satu sama lain, dan sebagian muatannya menyelinap ke wilayah udara, di mana ia menghilang. Seiring waktu, serbuk gergaji ini digantikan oleh rangkaian osilasi dan transistor untuk menyimpan dan mentransfer energi.
Bergantung pada rangkaian individu penerima, sinyal di dalamnya dapat menjalani penyaringan tambahan berdasarkan amplitudo dan frekuensi, amplifikasi, digitalisasi untuk pemrosesan perangkat lunak lebih lanjut, dll. Rangkaian penerima radio sederhana menyediakan pemrosesan sinyal tunggal.
Terminologi
Sebuah rangkaian osilasi dalam bentuk yang paling sederhana disebut kumparan dankapasitor tertutup dalam suatu rangkaian. Dengan bantuan mereka, dari semua sinyal yang masuk, dimungkinkan untuk memilih yang diinginkan karena frekuensi alami osilasi rangkaian. Penerima radio USSR, serta perangkat modern, didasarkan pada segmen ini. Bagaimana cara kerjanya?
Sebagai aturan, penerima radio ditenagai oleh baterai, yang jumlahnya bervariasi dari 1 hingga 9. Untuk perangkat transistor, baterai 7D-0.1 dan Krona dengan tegangan hingga 9 V banyak digunakan. rangkaian penerima radio sederhana membutuhkan, semakin lama akan bekerja.
Menurut frekuensi sinyal yang diterima, perangkat dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
- Gelombang Panjang (LW) - dari 150 hingga 450 kHz (mudah tersebar di ionosfer). Gelombang tanah penting, yang intensitasnya berkurang seiring dengan jarak.
- Gelombang sedang (MW) - dari 500 hingga 1500 kHz (mudah tersebar di ionosfer pada siang hari, tetapi dipantulkan pada malam hari). Pada siang hari, kisaran ditentukan oleh gelombang tanah, pada malam hari - oleh gelombang yang dipantulkan.
- Gelombang Pendek (HF) - dari 3 hingga 30 MHz (mereka tidak mendarat, mereka secara eksklusif dipantulkan oleh ionosfer, sehingga ada zona keheningan radio di sekitar penerima). Dengan daya pemancar yang rendah, gelombang pendek dapat menempuh jarak yang jauh.
- Ultra shortwave (VHF) - dari 30 hingga 300 MHz (memiliki kemampuan penetrasi yang tinggi, biasanya, dipantulkan oleh ionosfer dan dengan mudah melewati rintangan).
- Frekuensi tinggi (HF) - dari 300 MHz hingga 3 GHz (digunakan dalam komunikasi seluler dan Wi-Fi, beroperasi dalam jarak pandang, tidak melewati rintangan danmerambat lurus).
- Frekuensi tinggi ekstrim (EHF) - dari 3 hingga 30 GHz (digunakan untuk komunikasi satelit, dipantulkan dari rintangan dan beroperasi dalam jarak pandang).
- Hyper high frequency (HHF) - dari 30 GHz hingga 300 GHz (jangan melewati rintangan dan dipantulkan seperti cahaya, digunakan sangat terbatas).
Saat menggunakan HF, MW dan LW, penyiaran dapat dilakukan saat jauh dari stasiun. Pita VHF menerima sinyal secara lebih spesifik, tetapi jika stasiun hanya mendukungnya, maka mendengarkan frekuensi lain tidak akan berfungsi. Penerima dapat dilengkapi dengan pemutar untuk mendengarkan musik, proyektor untuk ditampilkan pada permukaan jarak jauh, jam dan jam alarm. Deskripsi rangkaian penerima radio dengan tambahan seperti itu akan menjadi lebih rumit.
Pengenalan microchip ke penerima radio memungkinkan peningkatan radius penerimaan dan frekuensi sinyal secara signifikan. Keuntungan utama mereka adalah konsumsi energi yang relatif rendah dan ukuran kecil, yang nyaman untuk dibawa. Sirkuit mikro berisi semua parameter yang diperlukan untuk downsampling sinyal dan keterbacaan data keluaran. Pemrosesan sinyal digital mendominasi perangkat modern. Penerima radio Uni Soviet dimaksudkan hanya untuk mentransmisikan sinyal audio, hanya dalam beberapa dekade terakhir perangkat penerima telah berkembang dan menjadi lebih rumit.
Skema penerima paling sederhana
Skema penerima radio paling sederhana untuk merakit rumah dikembangkan pada zaman Uni Soviet. Kemudian, seperti sekarang, perangkat dibagi menjadi detektor, amplifikasi langsung, konversi langsung,tipe superheterodyne, refleks, regeneratif dan superregeneratif. Yang paling sederhana dalam persepsi dan perakitan adalah penerima detektor, dari mana, dapat dianggap, pengembangan radio dimulai pada awal abad ke-20. Yang paling sulit untuk dibangun adalah perangkat yang didasarkan pada sirkuit mikro dan beberapa transistor. Namun, jika Anda memahami satu skema, skema lainnya tidak akan menjadi masalah lagi.
Penerima detektor sederhana
Rangkaian penerima radio paling sederhana berisi dua bagian: dioda germanium (D8 dan D9) dan telepon utama dengan resistansi tinggi (TON1 atau TON2). Karena tidak ada sirkuit osilasi di sirkuit, itu tidak akan dapat menangkap sinyal dari siaran stasiun radio tertentu di area tertentu, tetapi akan mengatasi tugas utamanya.
Untuk bekerja, Anda memerlukan antena bagus yang bisa Anda lempar ke pohon, dan kabel ground. Yang pasti, cukup menempelkannya ke pecahan logam besar (misalnya, ke ember) dan menguburnya beberapa sentimeter ke dalam tanah.
Opsi rangkaian osilasi
Dalam rangkaian sebelumnya untuk memperkenalkan selektivitas, Anda dapat menambahkan induktor dan kapasitor, membuat rangkaian osilasi. Sekarang, jika diinginkan, Anda dapat menangkap sinyal dari stasiun radio tertentu dan bahkan memperkuatnya.
Penerima gelombang pendek regeneratif katup
Radio katup, yang sirkuitnya cukup sederhana, dibuat untuk menerima sinyal dari stasiun amatir pada jarak pendek - pada rentang VHF(gelombang ultrapendek) ke LW (gelombang panjang). Di sirkuit ini, lampu baterai tipe jari bekerja. Mereka menghasilkan yang terbaik di VHF. Dan hambatan beban anoda dihilangkan dengan frekuensi rendah. Semua detail ditunjukkan dalam diagram, hanya gulungan dan choke yang dapat dianggap buatan sendiri. Jika ingin menerima sinyal televisi, maka kumparan L2 (EBF11) terdiri dari 7 lilitan dengan diameter 15 mm dan kawat 1,5 mm. Untuk receiver amatir, 5 putaran sudah cukup.
Radio amplifikasi langsung dengan dua transistor
Sirkuit berisi antena magnetik dan penguat bass dua tahap - ini adalah rangkaian osilasi input yang disetel dari penerima radio. Tahap pertama adalah detektor sinyal termodulasi RF. Induktor dililit dalam 80 putaran dengan PEV-0, 25 kawat (dari putaran keenam ada ketukan dari bawah sesuai dengan diagram) pada batang ferit dengan diameter 10 mm dan panjang 40.
Sirkuit radio sederhana ini dirancang untuk mengenali sinyal kuat dari stasiun terdekat.
Perangkat FM super-generatif
Penerima FM, dirakit sesuai dengan model E. Solodovnikov, mudah dirakit, tetapi memiliki sensitivitas tinggi (hingga 1 V). Perangkat tersebut digunakan untuk sinyal frekuensi tinggi (lebih dari 1 MHz) dengan modulasi amplitudo. Karena umpan balik positif yang kuat, penguatan panggung meningkat hingga tak terbatas, dan sirkuit memasuki mode pembangkitan. Untuk alasan ini, eksitasi diri terjadi. Untuk menghindarinya dan menggunakan receiver sebagai penguat frekuensi tinggi, atur levelkoefisien dan, ketika mencapai nilai ini, turunkan secara tajam ke minimum. Untuk pemantauan gain konstan, Anda dapat menggunakan generator pulsa gigi gergaji, atau Anda dapat melakukannya dengan lebih mudah.
Dalam prakteknya, amplifier itu sendiri sering bertindak sebagai generator. Dengan bantuan filter (R6C7), yang menyoroti sinyal frekuensi rendah, aliran getaran ultrasonik ke input kaskade ULF berikutnya dibatasi. Untuk sinyal FM 100-108 MHz, kumparan L1 diubah menjadi setengah putaran dengan penampang 30 mm dan bagian linier 20 mm dengan diameter kawat 1 mm. Dan kumparan L2 berisi 2-3 putaran dengan diameter 15 mm dan kawat dengan penampang 0,7 mm di dalam setengah putaran. Penguatan receiver tersedia untuk sinyal dari 87,5 MHz.
Perangkat dalam sebuah chip
Radio HF, yang dirancang pada tahun 70-an, sekarang dianggap sebagai prototipe Internet. Sinyal gelombang pendek (3-30 MHz) menempuh jarak yang sangat jauh. Sangat mudah untuk mengatur receiver untuk mendengarkan siaran di negara lain. Untuk ini, prototipe menerima nama radio dunia.
Penerima HF sederhana
Sirkuit penerima radio yang lebih sederhana tidak memiliki sirkuit mikro. Mencakup rentang frekuensi 4 hingga 13 MHz dan panjang hingga 75 meter. Makanan - 9 V dari baterai Krona. Sebuah kawat dapat berfungsi sebagai antena. Penerima bekerja pada headphone dari pemain. Risalah frekuensi tinggi dibangun di atas transistor VT1 dan VT2. Karena kapasitor C3, muatan terbalik positif muncul, diatur oleh resistor R5.
Modernradio
Perangkat modern sangat mirip dengan penerima radio USSR: mereka menggunakan antena yang sama, di mana osilasi elektromagnetik lemah terjadi. Getaran frekuensi tinggi dari berbagai stasiun radio muncul di antena. Mereka tidak digunakan secara langsung untuk transmisi sinyal, tetapi melakukan pekerjaan sirkuit berikutnya. Sekarang efek ini dicapai dengan bantuan perangkat semikonduktor.
Receiver dikembangkan secara luas pada pertengahan abad ke-20 dan terus ditingkatkan sejak saat itu, meskipun telah digantikan oleh ponsel, tablet, dan TV.
Pengaturan umum penerima radio telah sedikit berubah sejak zaman Popov. Kita dapat mengatakan bahwa sirkuit menjadi jauh lebih rumit, sirkuit mikro dan transistor telah ditambahkan, menjadi mungkin untuk menerima tidak hanya sinyal audio, tetapi juga untuk menyematkan proyektor. Jadi penerima berevolusi menjadi televisi. Sekarang, jika Anda mau, Anda dapat membangun apa pun yang diinginkan hati Anda ke dalam perangkat.
