Por muito tempo, os rádios lideraram a lista das invenções mais significativas da humanidade. Os primeiros desses dispositivos já foram reconstruídos e alterados de forma moderna, porém, pouco mudou em seu esquema de montagem - a mesma antena, o mesmo aterramento e um circuito oscilatório para filtrar um sinal desnecessário. Sem dúvida, os esquemas se tornaram muito mais complicados desde a época do criador do rádio, Popov. Seus seguidores desenvolveram transistores e microcircuitos para reproduzir um sinal melhor e mais intensivo em energia.
Por que é melhor começar com padrões simples?
Se você entende um circuito de rádio simples, pode ter certeza de que a maior parte do caminho para o sucesso no campo de montagem e operação já foi dominado. Neste artigo, analisaremos vários esquemas desses dispositivos, o histórico de sua ocorrência e as principais características: frequência, alcance, etc.
Histórico
7 de maio de 1895 é considerado o aniversário do rádio. Neste dia, o cientista russo A. S. Popov demonstrou seu aparelho em uma reunião do Instituto de Física e Química da Rússiasociedade.
Em 1899, a primeira linha de comunicação por rádio de 45 km de comprimento foi construída entre a ilha de Hogland e a cidade de Kotka. Durante a Primeira Guerra Mundial, o receptor de amplificação direta e os tubos de vácuo tornaram-se difundidos. Durante as hostilidades, a presença de um rádio mostrou-se estrategicamente necessária.
Em 1918, simultaneamente na França, Alemanha e EUA, os cientistas L. Levvy, L. Schottky e E. Armstrong desenvolveram o método de recepção super-heteródino, mas devido aos tubos de vácuo fracos, este princípio foi amplamente utilizado apenas em os anos 1930.
Dispositivos transistorizados surgiram e se desenvolveram nos anos 50 e 60. O primeiro receptor de rádio de quatro transistores amplamente utilizado, o Regency TR-1, foi criado pelo físico alemão Herbert Matare com o apoio do industrial Jacob Michael. Foi colocado à venda nos EUA em 1954. Todos os rádios antigos usavam transistores.
Na década de 70, iniciou-se o estudo e implementação de circuitos integrados. Os receptores agora estão evoluindo com ótima integração de nós e processamento de sinal digital.
Especificações do instrumento
Tanto os rádios antigos quanto os modernos têm certas características:
- Sensibilidade - a capacidade de receber sinais fracos.
- Faixa dinâmica - medida em Hertz.
- Imunidade ao ruído.
- Seletividade (seletividade) - a capacidade de suprimir sinais estranhos.
- Nível de ruído interno.
- Estabilidade.
Estas características não sãomudança nas novas gerações de receptores e determinar seu desempenho e facilidade de uso.
Como funcionam os rádios
Na forma mais geral, os receptores de rádio da URSS funcionavam de acordo com o seguinte esquema:
- Devido a flutuações no campo eletromagnético, uma corrente alternada aparece na antena.
- As oscilações são filtradas (seletividade) para separar a informação do ruído, ou seja, seu componente importante é extraído do sinal.
- O sinal recebido é convertido em som (no caso de rádios).
Segundo um princípio semelhante, uma imagem aparece em uma TV, dados digitais são transmitidos, equipamentos controlados por rádio funcionam (helicópteros infantis, carros).
O primeiro receptor era mais como um tubo de vidro com dois eletrodos e serragem dentro. O trabalho foi realizado de acordo com o princípio da ação de cargas sobre pó metálico. O receptor tinha uma resistência enorme para os padrões modernos (até 1000 ohms) devido ao fato de a serragem ter pouco contato entre si, e parte da carga escorregou para o espaço aéreo, onde se dissipou. Com o tempo, essas serragens foram substituídas por um circuito oscilatório e transistores para armazenar e transferir energia.
Dependendo do circuito individual do receptor, o sinal nele pode sofrer filtragem adicional por amplitude e frequência, amplificação, digitalização para processamento adicional de software, etc. Um circuito receptor de rádio simples fornece um único processamento de sinal.
Terminologia
Um circuito oscilatório em sua forma mais simples é chamado de bobina ecapacitor fechado em um circuito. Com a ajuda deles, de todos os sinais de entrada, é possível selecionar o desejado devido à frequência natural de oscilações do circuito. Os receptores de rádio da URSS, bem como os dispositivos modernos, são baseados neste segmento. Como tudo isso funciona?
Via de regra, os receptores de rádio são alimentados por baterias, cujo número varia de 1 a 9. Para dispositivos transistorizados, são amplamente utilizadas baterias 7D-0.1 e Krona com tensão de até 9 V. Quanto mais baterias um circuito receptor de rádio simples requer, mais tempo ele funcionará.
De acordo com a frequência dos sinais recebidos, os dispositivos são divididos nos seguintes tipos:
- Onda longa (LW) - de 150 a 450 kHz (facilmente espalhada na ionosfera). As ondas terrestres são importantes, cuja intensidade diminui com a distância.
- Onda média (MW) - de 500 a 1500 kHz (facilmente espalhada na ionosfera durante o dia, mas refletida à noite). Durante o dia, o alcance é determinado pelas ondas terrestres, à noite - pelas ondas refletidas.
- Ondas curtas (HF) - de 3 a 30 MHz (não pousam, são refletidas exclusivamente pela ionosfera, portanto há uma zona de silêncio de rádio ao redor do receptor). Com baixa potência de transmissão, ondas curtas podem viajar longas distâncias.
- Ultra shortwave (VHF) - de 30 a 300 MHz (tem uma alta capacidade de penetração, como regra, são refletidos pela ionosfera e contornam facilmente os obstáculos).
- Alta frequência (HF) - de 300 MHz a 3 GHz (usado em comunicações celulares e Wi-Fi, operar à vista, não contornar obstáculos epropagar retilinearmente).
- Extrema alta frequência (EHF) - de 3 a 30 GHz (usado para comunicações via satélite, refletido de obstáculos e operando dentro da linha de visão).
- Hyper high frequency (HHF) - de 30 GHz a 300 GHz (não contorna obstáculos e são refletidos como luz, são usados de forma muito limitada).
Ao usar HF, MW e LW, a transmissão pode ser realizada longe da estação. A banda VHF recebe sinais mais especificamente, mas se a estação suportar apenas ela, ouvir outras frequências não funcionará. O receptor pode ser equipado com um player para ouvir música, um projetor para exibição em superfícies remotas, um relógio e um despertador. A descrição do circuito receptor de rádio com tais adições se tornará mais complicada.
A introdução de um microchip nos receptores de rádio permitiu aumentar significativamente o raio de recepção e a frequência dos sinais. Sua principal vantagem é o consumo de energia relativamente baixo e o tamanho pequeno, o que é conveniente para transportar. O microcircuito contém todos os parâmetros necessários para redução de amostragem e legibilidade dos dados de saída. O processamento de sinal digital domina os dispositivos modernos. Os receptores de rádio da URSS destinavam-se apenas a transmitir um sinal de áudio, apenas nas últimas décadas o dispositivo de receptores se desenvolveu e se tornou mais complicado.
Esquemas dos receptores mais simples
O esquema do receptor de rádio mais simples para montar uma casa foi desenvolvido nos dias da URSS. Então, como agora, os dispositivos foram divididos em detector, amplificação direta, conversão direta,tipo super-heteródino, reflexo, regenerativo e superregenerativo. Os mais simples em percepção e montagem são os receptores detectores, a partir dos quais, pode-se considerar, o desenvolvimento do rádio começou no início do século XX. Os mais difíceis de construir foram os dispositivos baseados em microcircuitos e vários transistores. No entanto, se você entender um esquema, outros não serão mais um problema.
Receptor detector simples
O circuito do receptor de rádio mais simples contém duas partes: um diodo de germânio (D8 e D9 servirão) e um telefone principal com alta resistência (TON1 ou TON2). Como não há circuito oscilatório no circuito, ele não poderá captar os sinais de uma determinada estação de rádio transmitida em uma determinada área, mas cumprirá sua tarefa principal.
Para funcionar, você precisa de uma boa antena que você pode jogar em uma árvore e um fio terra. Para ter certeza, basta prendê-lo a um fragmento de metal maciço (por exemplo, a um balde) e enterrá-lo alguns centímetros no chão.
Opção de circuito oscilatório
No circuito anterior para introduzir a seletividade, você pode adicionar um indutor e um capacitor, criando um circuito oscilatório. Agora, se desejar, você pode captar o sinal de uma estação de rádio específica e até amplificá-lo.
Receptor de ondas curtas regenerativo de válvula
Rádios valvulados, cujo circuito é bastante simples, são feitos para receber sinais de estações amadoras a curtas distâncias - nas faixas de VHF(ondas ultracurtas) para LW (ondas longas). Neste circuito, as lâmpadas de bateria tipo dedo funcionam. Eles geram melhor em VHF. E a resistência da carga anódica é removida por baixa frequência. Todos os detalhes são mostrados no diagrama, apenas bobinas e um afogador podem ser considerados caseiros. Se você deseja receber sinais de televisão, a bobina L2 (EBF11) é composta por 7 voltas com um diâmetro de 15 mm e um fio de 1,5 mm. Para um receptor amador, 5 voltas são suficientes.
Rádio de amplificação direta com dois transistores
O circuito contém uma antena magnética e um amplificador de graves de dois estágios - este é um circuito oscilatório de entrada sintonizado do receptor de rádio. O primeiro estágio é o detector de sinal modulado por RF. O indutor é enrolado em 80 voltas com PEV-0, 25 fios (a partir da sexta volta há uma torneira da parte inferior conforme o diagrama) em uma haste de ferrite com diâmetro de 10 mm e comprimento de 40.
Um circuito de rádio tão simples é projetado para reconhecer sinais fortes de estações próximas.
Dispositivo FM super generativo
Receptor FM, montado de acordo com o modelo de E. Solodovnikov, é fácil de montar, mas tem alta sensibilidade (até 1 μV). Tais dispositivos são usados para sinais de alta frequência (mais de 1 MHz) com modulação de amplitude. Devido ao forte feedback positivo, o ganho do estágio aumenta até o infinito e o circuito entra no modo de geração. Por esta razão, ocorre a auto-excitação. Para evitá-lo e usar o receptor como amplificador de alta frequência, defina o nívelcoeficiente e, quando atinge este valor, reduz drasticamente ao mínimo. Para monitoramento de ganho constante, você pode usar um gerador de pulso dente de serra ou pode fazê-lo mais facilmente.
Na prática, o próprio amplificador geralmente atua como um gerador. Com a ajuda de filtros (R6C7), que destacam os sinais de baixa frequência, a passagem de vibrações ultrassônicas para a entrada da cascata ULF subsequente é limitada. Para sinais FM 100-108 MHz, a bobina L1 é convertida em meia volta com seção transversal de 30 mm e uma parte linear de 20 mm com diâmetro de fio de 1 mm. E a bobina L2 contém 2-3 voltas com diâmetro de 15 mm e um fio com seção transversal de 0,7 mm dentro da meia volta. Ganho do receptor disponível para sinais de 87,5 MHz.
Dispositivo em um chip
O rádio HF, que foi projetado nos anos 70, hoje é considerado o protótipo da Internet. Sinais de ondas curtas (3-30 MHz) percorrem grandes distâncias. É fácil configurar o receptor para ouvir uma transmissão em outro país. Para isso, o protótipo recebeu o nome de rádio mundial.
Receptor HF simples
Um circuito receptor de rádio mais simples é desprovido de um microcircuito. Abrange a faixa de 4 a 13 MHz de frequência e até 75 metros de comprimento. Alimentos - 9 V da bateria Krona. Um fio pode servir como uma antena. O receptor funciona em fones de ouvido do jogador. O tratado de alta frequência é construído nos transistores VT1 e VT2. Devido ao capacitor C3, surge uma carga reversa positiva, regulada pelo resistor R5.
Modernorádios
Os dispositivos modernos são muito semelhantes aos receptores de rádio da URSS: usam a mesma antena, na qual ocorrem oscilações eletromagnéticas fracas. Vibrações de alta frequência de diferentes estações de rádio aparecem na antena. Eles não são usados diretamente para transmissão de sinal, mas realizam o trabalho do circuito subsequente. Agora esse efeito é obtido com a ajuda de dispositivos semicondutores.
Os receptores foram amplamente desenvolvidos em meados do século 20 e têm sido continuamente aprimorados desde então, apesar de terem sido substituídos por telefones celulares, tablets e TVs.
O arranjo geral dos receptores de rádio mudou um pouco desde a época de Popov. Podemos dizer que os circuitos se tornaram muito mais complicados, microcircuitos e transistores foram adicionados, tornou-se possível receber não apenas um sinal de áudio, mas também incorporar um projetor. Assim, os receptores evoluíram para televisores. Agora, se desejar, você pode construir o que seu coração desejar no dispositivo.
