Durante mucho tiempo, las radios encabezaron la lista de los inventos más importantes de la humanidad. Los primeros dispositivos de este tipo ahora se han reconstruido y cambiado de una manera moderna, sin embargo, poco ha cambiado en su esquema de ensamblaje: la misma antena, la misma conexión a tierra y un circuito oscilatorio para filtrar una señal innecesaria. Sin duda, los esquemas se han vuelto mucho más complicados desde la época del creador de la radio, Popov. Sus seguidores desarrollaron transistores y microcircuitos para reproducir una señal mejor y con mayor consumo de energía.
¿Por qué es mejor empezar con patrones simples?
Si comprende un circuito de radio simple, puede estar seguro de que ya ha dominado la mayor parte del camino hacia el éxito en el campo del montaje y la operación. En este artículo, analizaremos varios esquemas de dichos dispositivos, la historia de su aparición y las principales características: frecuencia, alcance, etc.
Antecedentes históricos
El 7 de mayo de 1895 se considera el nacimiento de la radio. En este día, el científico ruso A. S. Popov demostró su aparato en una reunión de la Federación Rusa de Física y Química.sociedad.
En 1899, se construyó la primera línea de comunicación por radio de 45 km de largo entre la isla de Hogland y la ciudad de Kotka. Durante la Primera Guerra Mundial, el receptor de amplificación directa y los tubos de vacío se generalizaron. Durante las hostilidades, la presencia de una radio demostró ser estratégicamente necesaria.
En 1918, simultáneamente en Francia, Alemania y EE. UU., los científicos L. Levvy, L. Schottky y E. Armstrong desarrollaron el método de recepción superheterodino, pero debido a la debilidad de los tubos de vacío, este principio se usó ampliamente solo en los años 1930.
Los dispositivos de transistores aparecieron y se desarrollaron en los años 50 y 60. El primer receptor de radio de cuatro transistores ampliamente utilizado, el Regency TR-1, fue creado por el físico alemán Herbert Matare con el apoyo del industrial Jacob Michael. Salió a la venta en Estados Unidos en 1954. Todas las radios antiguas usaban transistores.
En los años 70 se inicia el estudio e implementación de circuitos integrados. Los receptores ahora están evolucionando con una gran integración de nodos y procesamiento de señales digitales.
Especificaciones del instrumento
Tanto las radios antiguas como las modernas tienen ciertas características:
- Sensibilidad: la capacidad de recibir señales débiles.
- Rango dinámico: medido en hercios.
- Inmunidad al ruido.
- Selectividad (selectividad): la capacidad de suprimir señales extrañas.
- Nivel de ruido interno.
- Estabilidad.
Estas características no soncambio en las nuevas generaciones de receptores y determinar su rendimiento y facilidad de uso.
Cómo funcionan las radios
En la forma más general, los receptores de radio de la URSS funcionaban según el siguiente esquema:
- Debido a las fluctuaciones en el campo electromagnético, aparece una corriente alterna en la antena.
- Se filtran las oscilaciones (selectividad) para separar la información del ruido, es decir, se extrae su componente importante de la señal.
- La señal recibida se convierte en sonido (en el caso de las radios).
Según un principio similar, aparece una imagen en un televisor, se transmiten datos digitales, funciona un equipo controlado por radio (helicópteros para niños, automóviles).
El primer receptor era más como un tubo de vidrio con dos electrodos y aserrín dentro. El trabajo se llevó a cabo según el principio de la acción de las cargas sobre el polvo metálico. El receptor tenía una gran resistencia según los estándares modernos (hasta 1000 ohmios) debido al hecho de que el aserrín tenía poco contacto entre sí y parte de la carga se deslizó hacia el espacio aéreo, donde se disipó. Con el tiempo, este aserrín fue reemplazado por un circuito oscilatorio y transistores para almacenar y transferir energía.
Dependiendo del circuito individual del receptor, la señal que contiene puede someterse a un filtrado adicional por amplitud y frecuencia, amplificación, digitalización para un mayor procesamiento de software, etc. Un circuito de receptor de radio simple proporciona un procesamiento de señal único.
Terminología
Un circuito oscilatorio en su forma más simple se llama bobina ycondensador cerrado en un circuito. Con la ayuda de ellos, de todas las señales entrantes, es posible seleccionar la deseada debido a la frecuencia natural de las oscilaciones del circuito. Los receptores de radio de la URSS, así como los dispositivos modernos, se basan en este segmento. ¿Cómo funciona todo?
Como regla general, los receptores de radio funcionan con baterías, cuyo número varía de 1 a 9. Para dispositivos de transistores, se utilizan ampliamente baterías 7D-0.1 y Krona con voltaje de hasta 9 V. Cuantas más baterías requiere un circuito receptor de radio simple, más tiempo funcionará.
Según la frecuencia de las señales recibidas, los dispositivos se dividen en los siguientes tipos:
- Onda larga (LW) - de 150 a 450 kHz (se dispersa fácilmente en la ionosfera). Las ondas de superficie son importantes, cuya intensidad disminuye con la distancia.
- Onda media (MW) - de 500 a 1500 kHz (se dispersa fácilmente en la ionosfera durante el día, pero se refleja en la noche). Durante el día, el rango está determinado por las ondas de superficie, por la noche, por las ondas reflejadas.
- Onda corta (HF): de 3 a 30 MHz (no aterrizan, se reflejan exclusivamente en la ionosfera, por lo que hay una zona de silencio de radio alrededor del receptor). Con baja potencia de transmisión, las ondas cortas pueden viajar largas distancias.
- Onda ultracorta (VHF) - de 30 a 300 MHz (tienen una alta capacidad de penetración, por regla general, se reflejan en la ionosfera y sortean fácilmente los obstáculos).
- Alta frecuencia (HF) - de 300 MHz a 3 GHz (utilizado en comunicaciones celulares y Wi-Fi, opere a la vista, no rodee obstáculos ypropagarse rectilíneamente).
- Alta frecuencia extrema (EHF): de 3 a 30 GHz (utilizada para comunicaciones por satélite, se refleja en obstáculos y funciona dentro de la línea de visión).
- Hiper alta frecuencia (HHF) - de 30 GHz a 300 GHz (no sortear obstáculos y se reflejan como la luz, se usan de forma muy limitada).
Al usar HF, MW y LW, la transmisión se puede realizar estando lejos de la estación. La banda VHF recibe señales de manera más específica, pero si la estación solo la admite, no funcionará escuchar otras frecuencias. El receptor puede equiparse con un reproductor para escuchar música, un proyector para mostrar en superficies remotas, un reloj y un despertador. La descripción del circuito del receptor de radio con tales adiciones se volverá más complicada.
La introducción de un microchip en los receptores de radio permitió aumentar significativamente el radio de recepción y la frecuencia de las señales. Su principal ventaja es el consumo de energía relativamente bajo y el tamaño pequeño, que es conveniente para llevar. El microcircuito contiene todos los parámetros necesarios para la reducción de resolución de la señal y la legibilidad de los datos de salida. El procesamiento de señales digitales domina los dispositivos modernos. Los receptores de radio de la URSS estaban destinados solo a transmitir una señal de audio, solo en las últimas décadas el dispositivo de los receptores se ha desarrollado y se ha vuelto más complicado.
Esquemas de los receptores más simples
El esquema del receptor de radio más simple para ensamblar una casa se desarrolló en los días de la URSS. Entonces, como ahora, los dispositivos se dividían en detector, amplificación directa, conversión directa,tipo superheterodino, reflejo, regenerativo y superregenerativo. Los más simples en percepción y montaje son los receptores detectores, a partir de los cuales, se puede considerar, el desarrollo de la radio comenzó a principios del siglo XX. Los más difíciles de construir fueron los dispositivos basados en microcircuitos y varios transistores. Sin embargo, si entiende un esquema, los demás ya no serán un problema.
Receptor detector simple
El circuito del receptor de radio más simple contiene dos partes: un diodo de germanio (D8 y D9 servirán) y un teléfono principal con alta resistencia (TON1 o TON2). Dado que no hay un circuito oscilatorio en el circuito, no podrá captar las señales de una determinada estación de radio transmitida en un área determinada, pero se encargará de su tarea principal.
Para que funcione, necesitas una buena antena que puedas tirar a un árbol y un cable a tierra. Sin duda, basta con unirlo a un fragmento de metal macizo (por ejemplo, a un cubo) y enterrarlo unos centímetros en el suelo.
Opción de circuito oscilatorio
En el circuito anterior para introducir selectividad, puedes agregar un inductor y un capacitor, creando un circuito oscilatorio. Ahora, si lo desea, puede captar la señal de una estación de radio específica e incluso amplificarla.
Receptor de onda corta regenerativo de válvula
Las radios de válvula, cuyo circuito es bastante simple, están hechas para recibir señales de estaciones de aficionados a distancias cortas, en los rangos de VHF(onda ultracorta) a LW (onda larga). En este circuito funcionan lámparas de batería tipo dedo. Generan mejor en VHF. Y la resistencia de la carga del ánodo se elimina por baja frecuencia. Todos los detalles se muestran en el diagrama, solo las bobinas y el estrangulador pueden considerarse hechos en casa. Si desea recibir señales de televisión, entonces la bobina L2 (EBF11) se compone de 7 vueltas con un diámetro de 15 mm y un cable de 1,5 mm. Para un receptor aficionado, bastarán 5 vueltas.
Radio de amplificación directa con dos transistores
El circuito contiene una antena magnética y un amplificador de graves de dos etapas: este es un circuito oscilatorio de entrada sintonizado del receptor de radio. La primera etapa es el detector de señal modulada de RF. El inductor se enrolla en 80 vueltas con cable PEV-0, 25 (desde la sexta vuelta hay un grifo desde la parte inferior según el diagrama) en una varilla de ferrita con un diámetro de 10 mm y una longitud de 40.
Un circuito de radio tan simple está diseñado para reconocer señales fuertes de estaciones cercanas.
Dispositivo FM supergenerativo
El receptor FM, ensamblado según el modelo de E. Solodovnikov, es fácil de ensamblar, pero tiene una alta sensibilidad (hasta 1 μV). Dichos dispositivos se utilizan para señales de alta frecuencia (más de 1 MHz) con modulación de amplitud. Debido a la fuerte retroalimentación positiva, la ganancia de la etapa aumenta hasta el infinito y el circuito ingresa al modo de generación. Por esta razón, se produce la autoexcitación. Para evitarlo y utilizar el receptor como amplificador de alta frecuencia, ajuste el nivelcoeficiente y, cuando alcanza este valor, se reduce bruscamente al mínimo. Para monitorear la ganancia constante, puede usar un generador de pulsos de diente de sierra, o puede hacerlo más fácilmente.
En la práctica, el propio amplificador suele actuar como generador. Con la ayuda de filtros (R6C7), que res altan las señales de baja frecuencia, se limita el paso de las vibraciones ultrasónicas a la entrada de la cascada ULF posterior. Para señales FM de 100-108 MHz, la bobina L1 se convierte en media vuelta con una sección transversal de 30 mm y una parte lineal de 20 mm con un diámetro de cable de 1 mm. Y la bobina L2 contiene 2-3 vueltas con un diámetro de 15 mm y un cable con una sección transversal de 0,7 mm dentro de la media vuelta. Ganancia del receptor disponible para señales de 87,5 MHz.
Dispositivo en un chip
La radio HF, que fue diseñada en los años 70, ahora se considera el prototipo de Internet. Las señales de onda corta (3-30 MHz) viajan grandes distancias. Es fácil configurar el receptor para escuchar una transmisión en otro país. Por ello, el prototipo recibió el nombre de radio mundial.
Receptor HF simple
Un circuito receptor de radio más simple carece de un microcircuito. Cubre el rango de 4 a 13 MHz de frecuencia y hasta 75 metros de longitud. Alimentación - 9 V de la batería Krona. Un cable puede servir como antena. El receptor funciona con auriculares del reproductor. El tratado de alta frecuencia se basa en los transistores VT1 y VT2. Debido al capacitor C3, surge una carga inversa positiva, regulada por la resistencia R5.
Modernoradios
Los dispositivos modernos son muy similares a los receptores de radio de la URSS: utilizan la misma antena, en la que se producen débiles oscilaciones electromagnéticas. En la antena aparecen vibraciones de alta frecuencia de diferentes estaciones de radio. No se utilizan directamente para la transmisión de señales, sino que realizan el trabajo del circuito posterior. Ahora bien, este efecto se logra con la ayuda de dispositivos semiconductores.
Los receptores se desarrollaron ampliamente a mediados del siglo XX y se han mejorado continuamente desde entonces, a pesar de que fueron reemplazados por teléfonos móviles, tabletas y televisores.
La disposición general de los receptores de radio ha cambiado ligeramente desde la época de Popov. Podemos decir que los circuitos se han vuelto mucho más complicados, se han agregado microcircuitos y transistores, es posible recibir no solo una señal de audio, sino también incorporar un proyector. Entonces los receptores se convirtieron en televisores. Ahora, si lo desea, puede construir lo que desee en el dispositivo.
