Принцип работы радиоприемника: Приемник и передатчик,схемы и принцип работы.

Принцип работы радио

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.

• Современные радиоприёмники
• Восприятие сигнала устройством
• Принципы радиосвязи
• УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ
• Принцип работы цифрового радио
• Схема радиотелефонной связи
• Модуляция
• Демодуляция
• Диапазоны волн

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.)

Современные радиоприёмники

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе.

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.

Восприятие сигнала устройством

В отдаленном от источника месте отправленный сигнал улавливается приемной антенной радио. Это знаменует этап обработки радиочастотного сигнала, что происходит поэтапно:

1. Колебания электромагнитных полей порождает в приемнике электрические токи.
2. Электроток малой мощности фильтруется для устранения помех и выявления полезной информации.
3. «Очищенные» сигналы расшифровываются, детектируются, выделяется полезная информация.
4. Происходит преобразование набора радиочастот в понятный для устройства вид: звук, изображение, видео.

В большинстве случаев перед расшифровкой сигнал проходит через большое количество приборов – усилителей, преобразователей частот – а также подвергается оцифровке и программной обработке. И только затем мы сможем понять сведения, полученные радио. Это же одновременно улучшает качество и восприятие информации.

Принципы радиосвязи

Для радиосвязи нужны два отдельных прибора: передатчик и приёмник электромагнитных волн. Для понимания принципов их работы рассмотрим простейшие приборы, созданные немецким учёным Г.Герцем в 1886 году.

Вы видите устройство передатчика. Проволоку разрезали пополам, присоединив получившиеся отрезки к высоковольтному трансформатору.

Размер воздушного промежутка между концами проволок установили таким, чтобы в нём часто проскакивали искры.

Искры – это электрический ток в воздухе. Поэтому в момент их проскакивания электроны с отрицательно наэлектризованной части проволоки устремлялись к её положительно наэлектризованной части. Это значит, что в проволоке возникал пульсирующий (переменный) ток, а вокруг неё – пульсирующее (переменное) электромагнитное поле.

Таким образом, проволоки представляют собой и передатчик, и передающую антенну. Электромагнитное поле распространяется электромагнитными волнами, поэтому может быть уловлено на расстоянии. Для этого требуется

приёмник: два таких же отрезка проволоки, располагаемые параллельно антенне передатчика. Поскольку энергия волн передатчика распространяется во все стороны, а приёмник улавливает только небольшую их часть, искры в воздушном промежутке приёмника очень малы. Однако их можно видеть невооружённым глазом в темноте.

Передатчик и приёмник Герца не могли быть использованы для дальней радиосвязи. Причина этого – небольшая мощность радиоволн из-за невысокой частоты переменного тока, создаваемого искрами. Поэтому нужно было создать такой генератор тока высокой частоты, мощности которого хватило бы для радиопередач на расстоянии десятков и сотен километров. Когда эта задача была решена, стала возможна не только

радиотелеграфная связь, когда слова (по буквам) передаются посредством коротких и длинных импульсов азбуки Морзе, но и радиотелефонная связь, передающая человеческий голос.

Принципиальная схема радиотелефонной связи показана на рисунке ниже. Во-первых, передатчик содержит высокочастотный генератор для обеспечения нужной мощности излучения. Именно он формирует так называемую несущую частоту, на которую настраивается приёмник. Во-вторых, передатчик содержит модулятор – устройство, изменяющее амплитуду или частоту несущей волны «в такт» с передаваемым голосом или музыкой. В-третьих, передатчик имеет

передающую антенну.

Наиболее проста для понимания амплитудная модуляция. Высокочастотные колебания, созданные генератором, сначала имеют постоянную амплитуду (см. на рисунке слева). Модулятор меняет амплитуду несущей частоты «по форме» низкочастотного сигнала, поступающего от микрофона. Модулированный сигнал достигает приёмной антенны в виде волн с меняющейся амплитудой (см. на рисунке в центре).

Обратный процесс называется демодуляцией. Приёмная антенна улавливает волны сразу от множества передатчиков, работающих на разных частотах. Поэтому нужно отделить сигнал только от определённого передатчика, работающего на выбираемой нами несущей частоте. Для этого служит

приёмный настроечный контур. Выделенный им сигнал «нашего» передатчика направляется в демодулятор – устройство, отделяющее полезный для слушателя низкочастотный сигнал от несущих колебаний. Именно этот сигнал и поступает в наушники или громкоговорители.

Для различных потребителей услуг радиосвязи используются разные диапазоны волн. Различают сверхдлинные, длинные, средние, короткие и ультракороткие радиоволны (см.

таблицу).

Диапазон волн	Частота волн	Длина волн
Сверхдлинные	менее 30 кГц	более 10 км
Длинные	30 кГц – 300 кГц	10 км – 1 км
Средние	300 кГц – 3 МГц	1 км – 100 м
Короткие	3 МГц – 30 МГц	100 м – 10 м
Ультракороткие	30 МГц – 150 ГГц	10 м – 2 мм

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ

Радиостанция состоит из передающей части (передатчика), приемника, блока вызывного устройства, блока питания и приемопередающей антенны. Переносчиками низкочастотных сигналов, заключающих в себе полезную информацию, являются радиочастотные колебания, вырабатываемые задающим генератором в передатчике.

Передатчик

Структурная схема радиопередающего устройства показана на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Структурная схема радиопередающего устройства:

УМН – умножитель частоты; Пол.Ф – полосовой фильтр; ПУ – предварительный

усилитель; УМ – усилитель мощности

Так как звуковые колебания, создаваемые микрофоном, незначительны по величине, их предварительно усиливают усилителем низкой частоты (УНЧ). Затем сигналы НЧ и ВЧ от задающего генератора (ЗГ) поступают в модулятор, в результате чего ВЧ – сигнал изменяет свою амплитуду (при амплитудной модуляции), частоту (при частотной модуляции) или фазу (при фазовой модуляции). Схема однокаскадного усилителя звуковой частоты приведена на рис.3.17.

с

Рис. 3.17. Однокаскадный микрофонный усилитель звуковой частоты (УЗЧ)

Переменный сигнал от микрофона М через разделительный конденсатор С1 подается на базу транзистора Т, в результате чего величина его сопротивления между эмитером и коллектором будет уменьшаться при отрицательной полуволне и увеличиваться при положительной полуволне входного сигнала на базе транзистора. Соответственно будет изменяться и ток, протекающий от плюса + Е через резистор R4, транзистор Т, резистор R3. На резисторе R3 будет выделяться переменное напряжение, получаемое за счет напряжения источника постоянного тока – Е. Причем полученное таким образом переменное напряжение соответствует частоте колебании сигнала на входе транзистора. Усиленное напряжение снимается через разделительный конденсатор С3 для последующего его использования в модуляторе.

Рассмотрим принцип действия задающего генератора высокой частоты (рис. 3.18). Простейший генератор незатухающих колебаний включает транзистор Т, колебательный контур С2, катушку связи Lсв, включенную в цепь базы транзистора и связанную индуктивно с катушкой колебательного контура L.

Сопротивление в цепи базы R1 служит для создания запирающего напряжения смещения на базе транзистора за счет падения напряжения на нем от прохождения постоянной составляющей тока базы.

Конденсатор С1 предназначен для передачи переменной составляющей напряжения возбуждения. При замыкании ключа К питание подается на схему, в результате чего через транзистор потечет ток по цепи: +Е, транзистор, конденсатор С2, –Е.

Рис. 3.18. Схема задающего генератора радиочастоты

Конденсатор С2 зарядится до соответствующей величины. После прекращения нарастания тока через транзистор заряд конденсатора (накопление заряда) также прекратится, начнется разряд его на включенную параллельно ему катушку индуктивности L. По катушке L потечет ток, индуктирующий при своем нарастании ЭДС в катушке Lсв, которая включена своими концами таким образом, что на базу транзистора в этот момент будет подаваться плюсовое напряжение (плюс на базу и минус на эмиттер). Транзистор будет закрываться, ток через него будет уменьшаться, что способствует более форсированному завершению разряда конденсатора С2 на катушку L. После полного разряда конденсатора транзистор полностью закроется, подача тока прекратится. Магнитное поле катушки будет уменьшаться, в результате чего в катушке возникнет ЭДС, вызывающая в ней ток обратного направления. Этот ток заряжает конденсатор С2 до напряжения обратной полярности. И одновременно при своем нарастании будет индуктировать в катушке Lсв ЭДС также обратной полярности, т.е. на базу транзистора будет подаваться минус, а на эмиттер – плюс. По мере увеличения минусового потенциала на базе транзистор будет открываться, и ток через него будет увеличиваться, содействуя форсированному заряду конденсатора. Ток через транзистор, достигнув своего максимального значения, определяемого сопротивлением перехода эмиттер-коллектора, перестает увеличиваться, конденсатор прекратит свой заряд (накопление зарядов). После этого конденсатор будет разряжаться на катушку L и процесс повторится. Таким образом, возникает колебательный процесс, частота которого определяется величинами L и С2, т. е. частотой собственных колебаний LС2-контура. представляющего собой цепь резонанса токов. Для настройки контура в резонанс применяют конденсатор С2 переменной емкости.

Так как при настройке в резонанс LС2-контура (резонанс наступает при условии равенства проводимостей катушки и конденсатора, включенных параллельно друг другу) сопротивление его для переменной составляющей тока большое, то на нем происходит соответствующее этому сопротивлению падение напряжения переменной составляющей, которое снимает через разделительный конденсатор С3 для дальнейшего использования.

Генератор с самовозбуждением колебаний, по существу, является усилителем с глубокой обратной связью, т.е. усилителем собственных колебаний. Непременным условием самовозбуждения колебаний является сдвиг фаз переменных напряжений на коллекторе и базе на 180о и наличие достаточной величины обратной связи по напряжению, обеспечиваемой соответствующим соотношением витков катушек L и Lсв.

Частота собственных колебаний колебательного контура, а следовательно, и частота генератора определяется по формуле

(3.9)

где Q

(3.10)

где r – активное сопротивление катушки; ω – угловая частота колебаний. Чем меньше затухание колебаний в контуре, тем выше его качество. Хорошими контурами считаются контуры с добротностью Q > 150.

Важным параметром для задающих генераторов является стабильность частоты вырабатываемого напряжения. Существуют параметрическая и кварцевая стабилизации частоты высокочастотных генераторов. Параметрическая стабилизация осуществляется соответствующим подбором параметров и элементов схемы.

В радиостанциях КВ и УКВ применяется, как правило, кварцевая стабилизация, обеспечивающая достаточно простой технической реализацией высокую стабильность частоты колебаний.

Эквивалентная схема кварцевого резонатора представлена на рис. 3.19, а, где Lкв, Скв, rкв – соответственно индуктивность, емкость и сопротивление кварцевой пластины; С0 – емкость кварцедержателя. Характерно, что добротность кварцевого резонатора достигает значений Q = 106 -107, что на 4-5 порядков больше, чем у обычного LC-контура.

Рис. 3.19. Схема включения кварцевых резонаторов:

а – эквивалентная схема кварцевого резонатора; б – эквивалентная схема кварцевого

в – эквивалентная схема автогенератора

Для рассматриваемой эквивалентной схемы характерны две резонансные частоты: частота, соответствующая резонансу левой последовательной цепи, состоящей из Lкв, Скв, rкв:

(3.11)

0:

(3.12)

Использование кварцевого резонатора для стабилизации частоты возможно в интервале частот fкв – f0. В этом случае эквивалентное сопротивление кварцевого резонатора носит индуктивный характер.

При высокой добротности и малых значениях коэффициентов линейного и объемного расширения кварца его эквивалентные параметры (Lкв, Скв, rкв) остаются практически неизменными при значительных изменениях температуры окружающей среды, что позволяет обеспечить высокую стабильность частоты задающего генератора. Из эквивалентной схемы того же автогенератора (рис. 3.19, в) видно, что контур подключается к усилительному элементу тремя тёчками, и эта схема называется емкостной трехточкой. В колебательный контур входят две емкости (С1, С2), а кварцевый резонатор КВ выполняет роль индуктивности. Обратная связь в схеме осуществляется при помощи емкостного делителя контурного напряжения, состоящего из конденсаторов С1 и С2. Такое включение кварца (кв) обеспечивает (по сравнению с другими известными схемами) меньшую стабильность частоты при изменении окружающей температуры в широком интервале.

В рассматриваемой схеме выполняется условие баланса фаз, так как напряжение Uо.с на конденсаторе обратной связи С2 находится в противофазе с напряжением Uэк относительно общей заземленной точки, подключенной к эмиттеру транзистора.

Для емкостной трехточки коэффициент обратной связи

(3.13)

где Ic – ток, проходящий через емкостную цепь контура; wo

Частичное подключение колебательного контура к усилительному элементу снижает влияние нестабильных емкостей р-п перехода транзистора. Смещение на базу транзистора, предназначенное для выбора его рабочего режима, выполняется комбинированным способом. Оно осуществляется в рассматриваемой схеме (см. рис. 3.19, 6) за счет подачи фиксированного напряжения с помощью делителей сопротивлений R1 и R2, а также автоматического смещения, образованного за счет RэCэ, цепочки при протекании постоянной составляющей эмиттерного тока через резистор Rэ.

Известно, что резонансная частота механических колебаний кварцевой пластинки зависит от ее толщины. При работе на частотах свыше 15 МГц толщина этой пластинки должна быть менее 0,3 мм, а механическая прочность становится ниже допустимой. Поэтому для обеспечения работы радиостанций, используемых в пожарной охране в диапазоне 140 – 174 МГц, задающие генераторы радиопередатчиков выполняют на более низкие частоты, а повышение рабочей частоты осуществляют с помощью специальных каскадов, называемых умножителями частоты.

В практических схемах современных радиопередатчиков процесс, в частности, амплитудной модуляции осуществляется чаще всего не в схеме самого задающего генератора, а в последующей ступени усиления этих колебаний. Это позволяет снизить паразитные эффекты модуляции и повысить качество радиопередатчика в целом.

На рис. 3.20 приведена схема амплитудного модулятора на усилительной ступени высокочастотных колебаний.

Ступени высокочастотных колебаний

Резисторы R1, R2 и емкость С2 предназначены для обеспечения соответствующего режима работы каскада как усилителя, на вход которого (клеммы 1,2) от задающего генератора через С1 подаются высокочастотные колебания. Колебательный контур LСЗ настроен на частоты задающего генератора. На этой частоте контур обладает максимальным сопротивлением для переменной составляющей коллекторного тока, создающего соответствующее падение переменного напряжения, которое снимается с коллектора транзистора и через конденсатор С4 подается в последующие узлы передатчика.

Модуляция осуществляется благодаря применению трансформатора, на первичную обмотку w1 которого (клеммы 3, 4) подаются сигналы звуковой частоты (НЧ) от микрофонного усилителя, а со вторичной обмотки w2 снимаются для управления транзистором Т. Отрицательные полуволны модулирующих сигналов открывают транзистор, положительные полуволны закрывают, в результате увеличивается (или уменьшается) усиливаемый транзистором высокочастотный ток. Графики процесса амплитудной модуляции показаны на рис. 3.21.

На рис. 3.22, а приведена упрощенная схема частотного модулятора, состоящего из колебательного контура LС, диода Д и блокировочных конденсаторов С1, С2.

Действие управляемого диода (варикапа) Д основано на изменении емкости электронно-дырочного перехода при изменении приложенного к нему напряжения. Характеристика варикапа представлена на рис. 3.22, 6. Выбор рабочей точки на характеристике производится установкой требуемого напряжения Е0 от источника питания Е. Конденсаторы С1 и С2

LСС1 параллельно емкости контура подключается варикап Д. Под действием звуковых колебаний внутреннее сопротивление, например, угольного

Принцип работы цифрового радио

Как альтернатива аналоговому радио в мире стало распространяться цифровое и онлайн-радио. Последнее и вовсе отошло от классических стандартов радиовещания и было основано на потоковой трансляции аудиоданных через web-средства. Другими словами, это то же радио, но его вещание осуществляется через Интернет.

Еще на заре развития глобальной сети предпринимались попытки передачи звука с помощью компьютера. Это делалось посредством оцифровки аналоговых сигналов, используя соответственное программное обеспечение. В результате чего получались звуковые файлы, которые пользователи и выкладывали в сеть.

Большинство современных онлайн-ресурсов радиовещания по своим функциональным возможностям не уступают FM-приемникам. Аудиоформаты, наиболее часто поддерживаемые серверами онлайн-радио: MP3, RealAudio, Ogg/Vorbis и WMA. Сегодня большинство станций веб-радио могут предоставить скорость аудиопотока от 64 кбит/с до 128 кбит, при этом, качество звука уже приближается к уровню CD.

Популярность онлайн-радио возрастает с каждым годом. В одних лишь Соединенных Штатах Америки насчитывается около 60 миллионов человек, которые еженедельно слушают подобные радиостанции.

Еще одной особенностью веб-радио является то, что практически любой человек может организовать собственную радиостанцию в сети! Для этого достаточно иметь компьютер, качественный доступ в Интернет, несколько нехитрых программ и жесткий диск, забитый музыкой. Лицензирование пока еще не добралось до такого рода сервиса.

Схема радиотелефонной связи

Рассмотрим основные принципы радиосвязи и примеры их практического использования.

В современном передатчике присутствует генератор высоких частот для создания необходимой мощности излучения.

С его помощью образуется несущая частота, используемая приемником для настройки.

У современного передатчика есть модулятор.

Он представляет собой устройство, которое изменяет амплитуду либо частоту волны синхронно с музыкой либо голосом.

Обязательным элементом передатчика является и передающая антенна.

Модуляция

Самой простой для восприятия является амплитудная модуляция.

У высокочастотных колебаний, которые создает генератор, существует постоянная амплитуда.

С помощью модулятора происходит ее изменение «по форме» сигнала низкой частоты, идущего от микрофона.

Модулированный сигнал попадает на приемную антенну в качестве волн с непостоянной амплитудой.

Демодуляция

Принцип радиосвязи характеризуется и демодуляцией. После улавливания приемной антенной волн происходит отделение сигнала от одного передатчика, который функционирует на частоте, выбранной в качестве несущей величины. Для проведения таких преобразований применяется настроечный приемный контур. Тот сигнал, который выделен от одного передатчика, поступает в демодулятор. В этом устройстве происходит разделение низкочастотных колебаний от высокочастотного сигнала. Далее он поступает в громкоговоритель или в наушники.

Диапазоны волн

Рассматривая принципы радиосвязи, отметим, что волны имеют разные диапазоны.

В настоящее время применяют средние, сверхдлинные, короткие, длинные, а также ультракороткие радиоволны.

Их достаточно широко используют в разнообразных сферах электроники:

• радиосвязь;
• телевидение;
• радиовещание;
• радиоразведка;
• метеорология.

Принцип современной радиосвязи предполагает превращение звуковых колебаний в электрические виды с помощью микрофона. Сложность передачи такого сигнала состоит в том, что для осуществления радиосвязи требуются высокочастотные колебания, а звуковые волны имеют низкую частоту. Для решения проблемы используются мощные антенны. Для звуковой частоты накладывание колебаний осуществляется так, чтобы переносить сигнал на существенные расстояния.

Современные принципы радиосвязи и телевидения базируются на радиопередающем устройстве. Он имеет генератор высокой частоты, который преобразует постоянное напряжение в высокочастотные гармонические колебания. Несущая частота должна быть постоянной величиной.

Принципы радиосвязи и телевидения предполагают определенное строение генератора. Он преобразовывает полученные сообщения в электрический сигнал, который и используется для процесса модуляции постоянной частоты. Выбор такого устройства основывается на физической природе транслируемого сигнала, В случае звука для этого используется микрофон, для передачи картинки применяют передающую телевизионную трубку.

Модулятор необходим для проведения процесса перевода сигнала высокой частоты в ту величину, которая соответствует звуковому сигналу с передаваемой информацией. Также используются один либо два каскада для усиления модулированного сигнала. Излучающая антенна предназначена для выброса в окружающее пространство электромагнитных волн.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 5 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Радиоприемник – как выбрать, рейтинг лучших моделей, как настроить и сделать своими руками?

В советские времена радиоприемник был практически в каждом доме. С развитием телевидения и распространением интернета этот прибор потерял свою актуальность, но его и сейчас можно встретить в загородных поездках, на дачах или пикниках.

Что такое радиоприемник?

В конце XIX в. система беспроводной передачи информации с помощью радиоволн стала настоящим достижением человечества, полностью преобразившим ход мировой истории. Однако для того чтобы эти волны принимать, необходимо специальное устройство. Его называют радиоприемник или, в народе, радио – это специальный прибор, улавливающий определенные радиоволны из радиопотока и дешифрующий их в звуковую информацию, выводимую через динамик. Термин произошел от латинского radio, что переводится «излучать».

Устройство радиоприемника

Со времен создания первого аппарата устройство радио претерпело некоторые изменения. Приборы стали способны выполнять значительно больший объем операций, чем их прототипы. Однако основные составляющие у современных и архивных моделей идентичны:

1. Радио имеет антенну, которая служит приемником сигнала.
2. Для удобства все элементы размещены в пластиковом корпусе.
3. Важной частью радиоприемника считается закрытый настроечный колебательный контур. Он состоит из индукционной катушки и конденсатора переменной емкости. К контуру напрямую подсоединяется антенна.
4. Для детекции и фильтрации сигнала используется полупроводниковый диод и конденсатор.
5. Очищенный сигнал поступает на динамик и транслируется пользователю.
6. На пластиковом корпусе располагаются регуляторы громкости, частоты колебания и другие элементы настройки прибора.

Принцип работы радиоприемника

Для того чтобы понять, как работает радио, можно воспользоваться простой схемой:

1. Источник сигнала на определенное расстояние излучает электромагнитные волны, которые смешиваются с помехами разной природы происхождения.
2. Эти колебания улавливает антенна радиоприемника, в которой возникает переменный электрический ток.
3. Далее с помощью колебательного контура в автоматическом или ручном режиме производится отбор нужной частоты колебания.
4. Принятые колебания усиливаются, и звуковая частота «очищается» от цифрового шума.
5. На следующем этапе выделенная звуковая информация вновь усиливается и воспроизводится через динамик устройства.

Кто построил первый в мире радиоприемник?

Во всем мире нет общепризнанного мнения того, кто изобрел радио. Хронология событий конца XIX в. выглядела следующим образом:

1. В 1888 г. немецкий ученый Генрих Герц проводил эксперименты с магнитными волнами и создал их эффективный передатчик – вибратор Герца.
2. В 1890 г. француз Эдуард Бранли сконструировал прибор для регистрации электромагнитных волн – когерер. Ввел термин «радио», означающий передачу электромагнитного излучения.
3. В 1891 г. Никола Тесла описал принципы передачи радиоволн на большие расстояния, а в 1893 г. получил патент на изобретение первого радиопередатчика и мачтовой антенны.
4. В 1894 г. практически одновременно англичанин Оливер Лодж и житель Индии Джагадиш Чандра Боше провели публичные опыты по демонстрации беспроводной передачи данных.
5. В 1895 г. советский ученый Александр Попов провел публичные лекции по передаче радиосигнала с использованием первого готового оборудования, которое собрал сам. В нем оно совместил вибратор Герца и когерер Бранли, дополнив антенной и некоторыми другими деталями. Из-за этого многие его последователи и считают Александра Степановича тем, кто изобрел радиоприемник.
6. Однако в 1897 г. итальянец Гульельмо Маркони повторял опыты Попова и смог запатентовать радиопередатчик как свое изобретение. В 1910 г. получил Нобелевскую премию как создатель радио, которую в 1943 г. оспорили в суде США. Судья вынес решение о присуждение статуса изобретателя радио Николе Тесле.

Характеристики радиоприемника

Опытные радиолюбители в качестве важных характеристик приемника для радио выделяют следующие параметры:

1. Чувствительность, или способность устройства принимать слабые электромагнитные сигналы. Чем она выше, тем лучше устройство принимает даже самые слабые электромагнитные сигналы. Измеряется в микровольтах (мкВ) или милливольтах на метр (мВ/м).
2. Избирательность или селективность, то есть способность устройства выделять нужный сигнал среди потока, подавлять шумы и другие станции. Измеряется в децибелах (дБ).
3. Динамический диапазон, или возможность улавливать и дешифровать волны различной длины.
4. Качество воспроизведения сигнала, которое зависит как от дешифровки полученных данных, так и от количества шума, который вносит само устройство в выводные данные.
5. Потребляемая мощность и экономичность устройств. Самыми энергоемкими считаются сетевые модели, а меньше всех потребляют портативные транзисторные.

Виды радиоприемников

Современные радиоприемники отличаются друг от друга по ряду характеристик. По способу исполнения бывают:

1. Стационарные модели, часто привязанные к сети электропитания.
2. Портативный, или переносной радиоприемник, который еще именуют карманным.

По способу питания бывают:

• сетевые;
• аккумуляторные;
• работающие от батареек.

Самой важной градацией является тип встроенного тюнера. Он может быть:

• аналоговым;
• цифровым.

Цифровой радиоприемник

В настоящее время во всем мире чаще применяется цифровое радио. В таком приборе встроенный микропроцессор в автоматическом режиме проводит поиск и настройку необходимых каналов, имеет ряд других дополнительных функций. К преимуществам устройства можно отнести:

1. Легкость настройки и высокую стабильность.
2. Возможность «запоминания» любимых каналов и радиостанций.
3. Наличие других функций. К примеру, радиоприемник с часами и календарем помогает не только слушать любимые станции, но и всегда точно знать текущие дату и время.

Аналоговый радиоприемник

Самой первой моделью устройства было аналоговое радио. В таком приборе поиск радиосигналов и их обработка ведутся с помощью привычных аналоговых методов, то есть настройку пользователь проводит вручную, вращая специальное колесо для поиска нужного диапазона. Так способ хорош для радиолюбителей, ведь устройства ловят даже волны с сильными помехами.

Аналоговые переносные радиоприемники имеют большое количество недостатков:

1. Отсутствие возможности точной настройки сигнала. Качество звукопередачи зависит от умений пользователя.
2. Необходимость регулярной подстройки разных каналов при необходимости переключения станции.
3. Отсутствие стабильности в качестве воспроизведения при перемещении приемника.

Интернет-радиоприемник

Самой современной разновидностью радиоприемника можно назвать веб-радио. Это устройство, которое подключается к сети интернет, в которой свое вещание дублируют тысячи радиостанций по всему миру. То есть пользователь может прослушивать даже самые отдаленные радиостанции, качество вещания которых будет зависеть только от стабильно подключения к интернету и скорости приема и передачи данных в сети.

К особенностям устройства можно отнести:

1. Высокое качество звучания.
2. Возможность сортировки всего многообразия станций по географии, жанру и другим параметрам.
3. Способность воспроизводить звуковые файлы со съемных носителей, например, подключаемых microSD.
4. Наличие дополнительных функций: часы, будильник, подсветка и прочие.

Как выбрать радиоприемник?

Среди всего многообразия представленных в магазинах моделей радиоприемников простому обывателю не просто подобрать оптимальный прибор, подходящий под конкретный запрос. Для этого профессионалы советуют обращать внимание на следующие параметры:

1. Тип конструкции и питания: стационарная (сетевая) или портативная (аккумуляторная) модель. Если планируется использовать прибор дома, то предпочтение отдается первому виду, а, к примеру, на даче и в походах – второму.
2. Диапазон принимаемых волн. FM-приемники способны улавливать только радиостанции, звучащие в диапазоне от 87,5 до 108 МГц, что хорошо для мест с сильным сигналом (город, например). Лучше справляются со своей работой вдали от цивилизации AM-устройства. Такой радиоприемник с хорошим приемом работает с длинами волн ДВ, СВ и КВ, способные улавливать отдаленные вещательные станции.
3. Тип тюнера: цифровой или аналоговый. Вторая разновидность в современных устройствах встречается редко.
4. Наличие жидкокристаллического дисплея и точность настройки необходимы для более качественного поиска и установки каналов.
5. Выходную мощность, которая отвечает за громкость и качество звучания.
6. Наличие дополнительных возможностей: будильника, таймера сна, подключение наушников, защита корпуса от пыли и влаги и других.

Рейтинг радиоприемников

В число самых популярных радиоприемников неизменно входят следующие модели:

1. Tecsun PL-310 портативный приемник, способный улавливать станции на всех известных диапазонах. В модель встроено большое количество функций от подсветки дисплея до записи воспроизводимого аудио. Стоимость – $77.
2. Радиоприемник Panasonic RF-800UEE-K стационарная модель, выполненная в ретро-стиле. Отличается высокой громкостью звучания аналоговых радиостанций. Стоимость – $54.
3. Harper HDRS-099 – стационарная модель, работа которой возможна как от сети электропитания, так и батареек. Стоимость – $31.
4. Sangean PR-D14 – портативное устройство с монохромным дисплеем и большим количеством функций от «Таймера сна» до подключения наушников. Стоимость – $95.

Как настроить радиоприемник?

После того, как новый радиоприемник занял свое постоянное место, требуется его минимальная настройка:

1. Устройство подключается к сети электропитания или к аккумулятору.
2. Нажимается клавиша «ON» или «Вкл».
3. Дальше ответ на вопрос, как настроить радио, зависит от типа приемника. Аналоговые модели настраиваются вручную путем поворота колеса, в цифровых этот шаг автоматически выполняет процессор.
4. Пользователю остается лишь выбрать нужную станцию или переключить на желаемую, при необходимости.
5. Далее в разных моделях можно регулировать звук, настраивать время и дату, другие имеющиеся опции.

Радиоприемник своими руками

Каждый радиолюбитель хотя бы однажды задумывался о том, как сделать радиоприемник. Ведь собственное творение не сравнится ни с одной магазинной моделью. Для этого могут понадобится:

• транзисторы, к примеру, мп 39 и п214;
• точечный диод;
• динамик;
• батарейка;
• переменный резистор и конденсатор;
• основа, например, фанера.

Ход работ:

1. На основе размечается схема расположения основных элементов согласно выбранному ранее плану.
2. Металлические контакты для внешних элементов размещаются крепятся на основу.
3. Все функциональные элементы крепятся на клей или с помощью паяльной лампы.
4. Соединительные провода припаиваются по схеме.
5. Проводится настройка приемника на нужный канал и проверка качества звучания.

 

суть, принципы, модуляция, что такое радиоволна

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 Гульельмо Маркони, и многие другие.

Гульельмо Маркони

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.

Электромагнитное излучение

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.

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 любой вид работы

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:

Принцип работы частотной модуляции

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.

Спектр песни

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.

Устройство и принцип работы радиоприёмника Попова

на тему:

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.

Физика Изобретение радио А.С. Поповым. Принципы радиосвязи

Материалы к уроку

Конспект урока

В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. В те годы немецким ученым Генрихом Герцем уже было открыто существование электромагнитных волн и доказано их родство со светом. Заинтересовавшись этим открытием, А.С. Попов с присущей ему энергией принялся за детальное исследование электромагнитных волн. В отличие от большинства ученых, видевших в этих волнах только любопытное физическое явление, А.С. Попов сумел оценить их практическое значение. После первых же опытов в 1889 г., выступая с публичной лекцией, он заявил: “Человеческий организм не имеет такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в эфире; если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитные чувства, то его можно было бы применять в передаче сигналов на расстояние. Это была совершенно новая идея, воплощение которой в жизнь положило начало новой эре в области техники связи – эре радио. А.С. Попов принялся за техническую реализацию своей идеи. Наконец такой прибор был создан.
7 мая 1895 г. в переполненном зале на заседании Русского физико-химического общества А.С. Попов сделал сообщение о первых результатах своей работы и продемонстрировал сконструированный им радиоприемник. Этот день – 7 мая – день рождения радио отмечается в нашей стране как всенародный праздник.  Для увеличения чувствительности приемника Попов использовал явление резонанса, а также изобрёл высоко поднятую приемную антенну. Другой особенностью приемника Попова  был способ регистрации волн, для чего Попов применил не искру, а специальный прибор — когерер (от лат. – “когеренция” – “сцепление”), незадолго до этого изобретенный Бранли и применявшийся для лабораторных опытов. Когерер представлял собой стеклянную трубку с мелкими металлическими опилками внутри, в оба конца трубки вводились провода, соприкасающиеся с опилками.
Действие прибора основано было на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладал большим сопротивлением, так как опилки имели плохой контакт друг с другом. Приходившая электромагнитная волна создавала в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивали мельчайшие искорки, которые спекали опилки. В результате сопротивление когерера резко падало (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 – 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно было, встряхнув его. Чтобы обеспечить автоматичность приема для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.
Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.
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 превращало проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивало дальность приема.
Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник А.С. 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.
А.С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную аппаратуру. 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.
Проводя учения на Черном море в 1899 году, Александр Степанович “побил” свой прежний рекорд, достигнув расстояния более чем 20 км. Спустя два года в 1901 году передача радиосвязи была осуществлена уже на расстояние 150 км.
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 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. В начале 1900 г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России. Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А.С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. Судьба изобретения Попова в России была не столь стремительной, как судьба радио на западе. Морской министр на просьбу о финансировании радио начертал: «На такую химеру отпускать денег не разрешаю». Но уже в 1900 году радиостанция на острове Гогланд, построенная по инструкциям Попова, телеграфировала о севшем на мель броненосце «Генерал-адмирал Апраксин».  
В 1912 г.  радио помогло спасти сотни людей с успевшего послать сигнал “SOS” “Титаника”. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX в.
За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.
Принципы радиосвязи заключаются в следующем. Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы. Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор, например генератор на транзисторе. Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания. Такой процесс преобразования сигнала называют детектированием. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.
 

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитора

Структурная схема и принцип построения приёмопередающих радиостанций. Классификация радиостанций. — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь… Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации – обмен информацией между организацией и её внешней средой… Интересное: Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления. .. Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей… Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 14Следующая ⇒   Любой вид радиосвязи осуществляется при помощи элек­тромагнитных волн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. Электромагнитные волны образуются вокруг антенного устройства, которое питается переменным током высокой ча­стоты. Токи высоких частот вырабатываются (генерируются) передатчиком радиостанции. Радиопередатчиком называется устройство, предназначенное для выполнения двух основных функций: 1) генерирования колебаний высокой частоты, т. е. пре­образования энергии источников электропитания в электро­магнитные колебания высокой частоты; 2) модуляции этих колебаний в соответствии с сигнала­ми, подлежащими передаче. Получаемые в радиопередатчике модулированные коле­бания высокой частоты передаются в антенну и далее излучается в виде свободных электромагнитных волн. В зависимости от предназначения, диапазона рабочих волн, мощности, вида управления колебаниями передатчиков их конструкция и схемы могут быть различными. Каждый радиопередатчик состоит из нескольких каскадов, выполняющих определенную роль. Блок-схема радиопередат­чика показана на рис. 1.1. Основным элементом радиопередатчика является возбу­дитель, предназначенный для генерирования колебаний высо­кой частоты в заданном диапазоне при высокой их стабиль­ности. В качестве возбудителя обычно применяют маломощ­ный ламповый генератор с самовозбуждением (автогене­ратор). Полученные в возбудителе высокостабильные колебания высокой частоты подаются на следующий элемент — проме­жуточный усилитель. В этом каскаде осуществляется пред­варительное усиление колебаний высокой частоты до вели­чины обеспечивающей нормальную работу следующего ка­скада — каскада усилителя мощности. В усилителе мощности происходит усиление сигнала высокой частоты до необходи­мой мощности. Усиленный сигнал передается в передающую антенну. В антенне высокочастотный ток преобразуется в электромагнитные волны, распространяющиеся в про­странстве. В маломощных передатчиках может не быть промежу­точного каскада, а высокочастотные колебания с возбуди­теля подаются непосредственно на усилитель мощности. В передатчиках средней и большой мощности может быть несколько промежуточных каскадов. В этом случае в про­межуточных каскадах может производиться не только усиле­ние колебаний высокой частоты, но и умножение частоты ко­лебаний возбудителя. Умножение частоты дает возможность расширить диапазон частот передатчика при узкодиапазон­ном возбудителе. Блок-схема такого передатчика представ­лена на рис. 1.2. Этот передатчик четырехкаскадный. В его состав входят: возбудитель, первый промежуточный каскад (усилитель-удвоитель), второй промежуточный каскад (усилитель-удвоитель) и усилитель мощности. Диапазон частот возбудителя 1,5 — 3,0 МГц, диапазон же частот передатчика 1,5—12,0 МГц. Такой широкий диапа­зон частот передатчика получается благодаря умноже­нию частоты в промежуточных каскадах. Весь диапазон передатчика разбивается на три поддиапазона. На первом под­диапазоне оба промежуточных каскада работают как усили­тели колебаний частоты возбудителя, т. е. усиливают высоко­частотные колебания возбудителя в диапазоне 1,5 — 3,0 МГц. На втором поддиапазоне первый промежуточный каскад работает как удвоитель частоты возбудителя, осталь­ные каскады работают как усилители. Так получается второй поддиапазон 3—6 МГц. Наконец, на третьем поддиапазоне удвоителями частоты работают оба промежуточных каскада, образующих третий поддиапазон передатчика 6—12 МГц. Усилитель мощности передатчика во всех случаях рабо­тает только в режиме усиления. Принцип образования рабо­чих частот такого передатчика иллюстрируется табл. 1.1.   Для передачи сообщений необходимо колебания этих со­общений наложить на колебания высокой частоты, генери­руемые передатчиком и называемые колебаниями несущей частоты Процесс управления колебаниями несущей частоты передаваемым сигналом называется модуляцией. Он осуще­ствляется специальным устройством — модулятором (Мод.) ■ Кроме перечисленных элементов, в каждом передатчике имеются источники электропитания. Радиоприемное устройство (радиоприемник) является по­следним звеном линии радиосвязи. Радиоприемник предназначен для выделения высокоча­стотного сигнала корреспондента из множества сигналов различных радиостанций, усиления выделенного слабого сигнала, преобразования высокочастотного сигнала в сигнал звуковой частоты и усиления сигнала звуковой частоты до ве­личины, обеспечивающей нормальную работу выходного устройства (телефонов, громкоговорителей). По принципу ра­боты различают несколько типов радиоприемников. Наибо­лее распространены из них приемники прямого усиления и приемники супергетеродинного типа. В радиоприемниках прямого усиления, наиболее простых по устройству, основная избирательность и усиление сигна­ла осуществляются по высокой частоте принимаемого сиг­нала. Усиленный до нужной величины сигнал высокой ча­стоты затем преобразуется в напряжение низкой звуковой частоты и после соответствующего усиления приводит в дей­ствие телефоны либо громкоговорители. Блок-схема такого радиоприемника приведена на рис. 1.26,   Радиоприемники прямого усиления просты в устройстве, но не обеспечивают необходимой избирательности и доста­точного усиления. Поэтому такие приемники в настоящее время в военных радиостанциях не применяются. Более со­вершенными, хотя и значительно более сложными, являются радиоприемники супергетеродинного типа. В радиоприемни­ках супергетеродинного типа принятые колебания высокой частоты преобразуются в специальном устройстве в колеба­ния промежуточной частоты. Основное усиление сигнала и обеспечение высокой избирательности осуществляются по промежуточной частоте. Лишь после этого усиленный моду­лированный сигнал промежуточной частоты преобразуется в напряжение звуковой частоты. Современный связной радиоприемник должен обеспечи­вать хорошую слышимость слабых сигналов в нужном диапа­зоне волн, обеспечивать хорошую избирательность и не иска­жать принимаемый сигнал. Поэтому к радиоприемнику предъявляются определенные требования. Для приема слабых сигналов радиоприемник должен об­ладать высокой чувствительностью. Количественно чувстви­тельность приемника оценивается той наименьшей ЭДС сигнала, которую надо подать на вход радиоприемника, при которой обеспечивается нормальная громкость сигнала на выходе приемника при заданном соотношении напряжения полезного сигнала и напряжения шумов. Чем меньше входное напряжение, необходимое для нормальной работы радио­приемника, тем выше чувствительность радиоприемника. Современные радиоприемники военной радиосвязи имеют чувствительность, равную единицам и даже долям микро­вольта. В современных условиях работают многие тысячи радио­станций одновременно, причем многие из них работают на близких частотах. Для приема сигнала в таких условиях не­обходимо, чтобы радиоприемник обладал хорошей избира­тельностью, т. е. способностью выделить нужный сигнал из множества сигналов. Иными словами, радиоприемник дол­жен выделить определенную полосу частот, занимаемую нужным сигналом, и не пропустить (подавить) все сигналы, лежащие вне этой полосы. Обычно избирательность выра­жают величиной ослабления сигнала при расстройке на опре­деленное число килогерц, изображенной графически в виде кривой избирательности. На рис. 1.27 изображены кривые избирательности двух приемников: кривая а выражает изби­рательность плохого приемника, кривая б — хорошего при­емника. Из кривых следует, что сигнал мешающей станции, работающей на частоте 1020 кГц, по сравнению с сигналом принимаемой станции, работающей на частоте 1000 кГц, будет ослаблен вторым приемником (кривая б) почти в 10 000 раз, а первым приемником (кривая а) почти не ослаблен. В приведенном примере сигнал мешающей станции во втором приемнике практически не слышен (подавлен), в то время как в первом приемнике он принимается так же, как и сигнал корреспондента. Современные военные радиоприемники обладают очень хорошей избирательностью. Военные радиоприемники работают в широком диапазоне волн, причем во всем диапазоне обеспечивается высокая чув­ствительность и хорошая избирательность. Наиболее полно всем этим требованиям отвечают радиоприемники супергете­родинного типа. Блок-схема радиоприемника супергетеродинного типа при­ведена на рис. 1.28. В состав радиоприемника входят сле­дующие основные элементы: — входная цепь; — усилитель напряжения высокой частоты; — преобразователь частоты, состоящий из смесителя и гетеродина; — усилитель напряжения промежуточной частоты; — детектор; — усилитель напряжения низкой частоты. Если радиоприемник предназначен для приема телеграф­ных сигналов с амплитудной манипуляцией, то в этом слу­чае в нем имеется дополнительный элемент — второй гетеро­дин. Принцип работы супергетеродинного приемника рас­смотрим на примере приема телефонного сигнала (рис. 1.28). Радиотелефонный сигнал частотой 2000 кГц, принятый прием­ной антенной, выделяется входной цепью приемника (рис. 1.28, а). Выделенный входной цепью сигнал очень слаб. Для уси­ления сигнал с входной цепи подается на усилитель напря­жения высокой частоты. Усиление этого усилителя невелико, особенно на высоких частотах. Обычно оно составляет еди­ницы или десятки раз. Но даже это небольшое усиление очень важно для получения высокой чувствительности радио­приемника, так как позволяет более успешно осуществлять преобразование сигнала и, главное, создать на входе пре­образователя преобладание полезного сигнала над собствен­ными шумами смесителя. Кроме того, усилитель напряжения высокой частоты улучшает избирательность радиоприемника, так как колебательные контуры, включенные в анодные цепи ламп усилителя, настраиваются также на частоту сигнала и совместно с контурами входной цепи формируют кривую избирательности по высокой частоте. Для улучшения чув­ствительности и избирательности радиоприемника, особенно на высоких частотах, усилители напряжения высокой час­тоты делают двух-трехкаскадными. Выделенный и усиленный входной цепью и усилителем напряжения высокой частоты сигнал (рис. 1.28,6) подается на смеситель. Одновременно на смеситель подается напряже­ние вспомогательной частоты от специального маломощного генератора — гетеродина, работающего на частоте 2460 кГц (рис. 1.28, в). В результате работы преобразователя на на­грузке смесителя выделяется напряжение промежуточной ча­стоты, равной разности частот генератора и сигнала 460 кГц (рис. 1.28, г)и постоянной во всем диапазоне приемника. Характер модуляции высокочастотного сигнала при преобра­зовании не меняется. С нагрузки смесителя выделенный сиг­нал промежуточной частоты подается на усилитель напряже­ния промежуточной частоты. В супергетеродинных радио­приемниках основное усиление сигнала осуществляется в тракте промежуточной частоты. Поэтому усилители для по­лучения большого усиления делают многокаскадными. Основ­ное усиление вне зависимости от частоты принимаемого сиг­нала осуществляется на одной промежуточной частоте, что дает возможность в таком усилителе применить колебатель­ные системы высокой добротности. Наряду с усилением на­пряжения промежуточной частоты усилитель обеспечивает высокую избирательность приемника. Усиленный сигнал про­межуточной частоты (рис. 1.28, д) подается затем на детектор. В детекторе амплитудно-модулированный сигнал промежу­точной частоты преобразуется в напряжение звуковой ча­стоты. Напряжение (рис. 1.28, е), выделившееся на нагрузке детектора, усиливается усилителем напряжения низкой (зву­ковой) частоты и подается на телефоны либо громкоговори­тель (рис. 1.28, ж). При приеме телеграфного амплитудно-манипулированного сигнала прохождение сигнала до детектора не отличается от прохождения телефонного амплитудно-модулированного сигнала. Для «озвучивания» телеграфных посылок в прием­нике используется второй гетеродин. С помощью колебаний второго гетеродина телеграфные посылки в детекторе пре­образуются в напряжение звуковой частоты, которое затем усиливается в усилителе напряжения звуковой частоты. В зависимости от типа и назначения радиоприемника его блок-схема может видоизменяться, но перечисленные основ­ные элементы являются обязательными для каждого супергетеродинного радиоприемника. Классификация радиостанций 1. По звену управления, где применяется радиостанция: -тактическое; -оперативно тактическое. 2. По диапазону: -КВ -УКВ 3. По мощности: -малой мощности; -средней мощности; -большой мощности. 4. По режиму работы: -симплексная; -дуплексная; 5. По типу антенн: -земной волны; -пространственной волны. 6. По способу питания: -от АКБ; -от бортовой сети; -от промышленной сети. источники питания: а) ~220В однофазное; б) ~380В трехфазное. 7. По способу доставки: -возимые; -носимые.   Старший преподаватель кафедры войск связи Т и ОД   п/п-к___________И.Саламахин ЛЕКЦИЯ № 2 ⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… 

Радио и цифровое радио | Как это работает

org/Person”> Крис Вудфорд. Последнее обновление: 20 мая 2022 г.

Бесплатная музыка, новости и чат, где бы вы ни находились идти! Пока не появился Интернет, ничто не могло сравниться с охватом радио — даже телевидение. Радио — это коробка, наполненная электронными компонентами, которая улавливает радиоволны, плывущие по воздуху, немного напоминающие бейсбольную перчатку, и преобразует их обратно в звуки, которые слышат ваши уши. Радио было впервые разработано в конце 19веке и достиг пик его популярности несколько десятилетий спустя. Хотя радиовещание уже не так популярно, как когда-то, основная идея беспроводная связь остается чрезвычайно важной: в последние несколько лет радио стало сердцем новых технологий, таких как беспроводная Интернет, мобильные телефоны (мобильные телефоны), и чипы RFID (радиочастотная идентификация). Между тем, само радио недавно обрело новую жизнь благодаря появление более качественного цифрового радио наборов.

На фото: антенна для улавливания волн, немного электроники для преобразования их в звуки и громкоговоритель, чтобы вы может их слышать — это практически все, что есть в таком базовом радиоприемнике. Что внутри кейса? Проверить фото в поле ниже!

Содержание

1. Что такое радио?
2. Аналоговое радио
   • Как работает аналоговое радио
   • В чем разница между AM и FM?
   • Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?
3. Цифровое радио
   • Чем цифровое радио отличается от аналогового?
   • Как работает цифровое радио?
4. Почему радиоволны не смешиваются?
5. Краткая история радио
6. Узнать больше

Что такое радио?

Вы можете подумать, что «радио» — это устройство, которое вы слушаете, но оно означает и другое. Радио означает передачу энергии волнами. Другими словами, это способ передачи электрической энергии от из одного места в другое без использования какого-либо прямого проводного соединения. Вот почему его часто называют беспроводной . Оборудование, посылающее радиоволны, известно как передатчик ; в радиоволна, посылаемая передатчиком, проносится по воздуху — может быть, с одной стороны из мира в другой — и завершает свое путешествие, когда достигает второй части оборудования, называемой приемником .

Когда вы выдвигаете антенну (антенну) на радиоприемнике, она захватывает часть электромагнитной энергии. проходящий мимо. Настройте радио на станцию ​​и электронную схему внутри радио выбирает только нужную программу из всех имеющихся вещание.

Работа: Как радиоволны распространяются от передатчика к приемнику. 1) Электроны носятся вверх и вниз по передатчику, испуская радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда радиоволны достигают приемника, они заставляют электроны внутри него вибрировать, воссоздавая первоначальный сигнал. Этот процесс может происходить между одним мощным передатчиком и множеством приемников, поэтому тысячи или миллионы людей могут принимать один и тот же радиосигнал одновременно.

Как это происходит? Электромагнитная энергия, которая смесь электричества и магнетизма, проходит мимо вас в волн как те, что на поверхности океана. Они называются радиоволнами. Нравиться океанские волны, радиоволны имеют определенную скорость, длину и частоту. Скорость — это просто скорость, с которой волна перемещается между двумя точками. длина волны это расстояние между одним гребнем (пик волны) и следующий, а частота – это количество волн которые прибывают каждый второй. Частота измеряется единицей измерения 9.0007 герц , так что если семь волны приходят в секунду, мы называем это семью герцами (7 Гц). Если вы когда-нибудь наблюдая, как океанские волны накатывают на пляж, вы будете знать, что они путешествуют с скорость может быть один метр (три фута) в секунду или около того. Длина волны океана волны, как правило, составляют десятки метров или футов, а частота составляет около одна волна каждые несколько секунд.

Когда радио стоит на книжной полке, пытаясь уловить приближающиеся волны в свой дом, это немного похоже на то, что вы стоите на пляже, наблюдая за выключатели катятся. Радиоволны намного однако быстрее, дольше и чаще, чем океанские волны. Их длина волны обычно составляет сотни метров, так что это расстояние между одним гребнем волны и другим. Но их частота может быть в миллионы герц, так что миллионы этих волн приходят каждую второй. Если волны имеют длину в сотни метров, как могут миллионы они прибывают так часто? Это просто. Радиоволны путешествуют невероятно быстро—в в скорость света (300 000 км или 186 000 миль в секунду).

Фото: Радиостудия — это, по сути, звуконепроницаемая коробка, преобразующая звуки в высококачественные сигналы, которые можно транслировать с помощью передатчика. Предоставлено: фотографии Кэрол М. Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Аналоговое радио

Океанские волны переносят энергию, заставляя вода движется вверх и вниз. Точно так же радиоволны переносят энергия как невидимое движение электричества вверх и вниз и магнетизм. Это передает программные сигналы от огромного передатчика антенны, которые подключены к радиостанции, к меньшему антенна на вашем радиоприемнике. Программа передается путем добавления ее в радиоволна называется перевозчик . Этот процесс называется модуляцией . Иногда на носитель добавляется радиопрограмма таким образом, чтобы программный сигнал вызывает колебания несущей частоты. Это называется частотной модуляцией (FM) . Другой способ отправки радиосигнала состоит в том, чтобы сделать пики несущей волны больше или меньше. Поскольку размер волны называется ее амплитудой, это процесс известен как амплитудная модуляция (АМ) . Частотная модуляция – это то, как транслируется FM-радио; Амплитудная модуляция – это метод используется AM-радиостанциями.

Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?

Но вот проблема. Представьте, что вы радиоприемник и улавливаете проходящие волны. по. Откуда ты знаешь, что они означают? Откуда вы знаете, если они даже AM или FM? Во-первых, AM и FM вещают на очень разных частотах: волны AM намного длиннее, чем FM, в то время как волны FM имеют гораздо более высокие частоты. Радио улавливает эти разные волны, используя разные виды антенны и использовать различные методы для преобразования волн AM и FM обратно в узнаваемые звуки.

Радиоприемники, подобные изображенному выше, имеют внутри себя цепи, называемые детекторами. задача состоит в том, чтобы преобразовать модулированные радиосигналы AM или FM обратно в копии звуков, из которых они были созданы. Этот процесс является обратным модуляции, поэтому он называется демодуляцией . Не вдаваясь в технические подробности, вы, вероятно, можете себе представить, как это будет работать в AM-радиоприемнике, настроенном на одну частоту, но как насчет FM, где частота меняется? Как станция может вещать на определенной частоте, если частота волн выход из передатчика постоянно меняется? Ну, это не так случайно, как можно предположить: частота может изменяться только настолько («отклоняться») в обе стороны от центральной несущей частоты. В FM-радио используются различные виды схемы детектора для преобразования этой переменной частоты обратно в переменную амплитуду, которая воссоздает исходные звуки. Как именно они работают, выходит за рамки этой простой статьи. Если вам интересно, вы можете узнать больше в статье Википедии о детекторы в радио.

Цифровое радио

Фото: Типичное цифровое радио Roberts DAB. Большая оранжевая кнопка посередине позволяет вы приостанавливаете прямую радиотрансляцию и перезапускаете ее позже.

Вы едете по шоссе, и ваша любимая песня звучит по радио. Заходишь под мост и — жужжание, шипение, треск, треск — песня исчезает во взрыве статики. Так же, как люди привыкли такие мелочи, изобретатели придумали новый тип радио, который обещает практически идеальный звук. Цифровое радио , как его называют, посылает речь и песни по воздуху, как строки чисел. Независимо от того то, что происходит между вашим радио и передатчиком, сигнал почти всегда проходит. Вот почему цифровое радио звучит лучше. Но цифровые технологии также приносят гораздо больше станций и отображает информацию о программе, которую вы слушаете (например, названия музыкальных треков или программ).

Чем цифровое радио отличается от аналогового?

Давайте вернемся к более раннему примеру отправки информации с лодки на берег, но на этот раз используя цифровой метод. В случае крайней необходимости я мог бы хранить на своей лодке сотни пластиковых уточек, каждый с номером. Если я попаду в беду, как раньше, и захочу подать сигнал бедствия, я могу послать вам аварийное закодированное сообщение «12345», отпустив только утки с этими номерами. Допустим, у меня есть проблема. я выпускаю уток с номерами 1, 2, 3, 4 и 5, но вместо пяти пронумерованных уток я посылаю, может быть, 10 или 20 каждую утку, чтобы увеличить шансы на получение сообщения. Теперь, даже если море неспокойно или быстроходный катер прорезает, есть все еще достаточно высокий шанс уток пройдет. В конце концов волны понесут уточек с цифрами 1, 2, 3, 4 и 5 на берегу. Вы собираете уток вместе и тренируетесь что я пытаюсь сказать.

Примерно так работает цифровое радио!

• Передатчик посылает программные сигналы, разбитые на фрагменты и закодированные числами (цифрами).
• Передатчик отправляет каждый фрагмент много раз, чтобы увеличить шансы на его прохождение.
• Даже когда что-то прерывает или задерживает некоторые фрагменты, получатель все равно может собрать воедино фрагменты, поступающие из других мест. и собрать их вместе, чтобы сделать непрерывный программный сигнал.

Чтобы избежать помех, цифровой радиосигнал распространяется в огромном широком диапазоне радиочастот. в 1500 раз шире, чем те, что используются в аналоговом радио. Вернуться к нашей лодке например, если бы я мог послать волну в 1500 раз шире, она обошла бы любые быстроходные катера, которые мешают и легче добираются до берега. Этот широкая полоса пропускания позволяет одному цифровому сигналу передавать шесть стереомузыкальных программ или 20 речевых программ за один раз. Смешивание сигналов вместе таким образом называется мультиплексирование . Часть сигнал может быть музыкой, а другая часть может быть потоком текстовой информации, подскажет, что за музыка, имя диджея, какая радиостанция вы слушаете и так далее.

Почему радиоволны не смешиваются?

От телевизионных трансляций до спутниковой навигации GPS, радиоволны передают по воздуху всевозможную полезную информацию, так что вам может быть интересно, почему эти очень разные сигналы не смешиваются полностью? Теперь у нас есть цифровое вещание, намного проще отделять радиосигналы друг от друга, используя сложные математические коды; именно так люди могут одновременно пользоваться сотнями мобильных телефонов на одной городской улице, не слыша звонков друг друга. Но если вернуться на несколько десятилетий назад, когда существовало только аналоговое радио, единственным разумным способом предотвращения интерференции различных типов сигналов было разделение всего спектра радиочастот на разные полосы с небольшим перекрытием или без него. Вот несколько примеров основных диапазонов радиовещания (не принимайте их за точные; определения несколько различаются по всему миру, некоторые диапазоны перекрываются, и я также округлил некоторые цифры):

Группа/использование	Длина волны	Частота
LW (длинная волна)	5км–1км	60–300 кГц
AM/MW (амплитудная модуляция / средние волны)	600м–176м	500 кГц–1,7 МГц
SW (короткая волна)	188м–10м	1,6–30 МГц
VHF/FM (очень высокая частота/частотная модуляция)	10–6 м	100–500 МГц
FM (частотная модуляция)	3,4–2,8 м	88–125 МГц
Самолет	2,7–2,2 м	108–135 МГц
Мобильные телефоны	80–15 см	380–2000 МГц
Радар	100 см–3 мм	0,3–100 ГГц

Если вы посетите веб-сайт Национального управления по телекоммуникациям и информации США, вы можете найти очень подробный постер. под названием «Распределение частот США: диаграмма радиоспектра», показывающая все различные частоты и то, для чего они используются.

Если вы посмотрите на таблицу, то заметите, что длина волны и частота движутся в противоположных направлениях. По мере того, как длины волн радиоволн становятся меньше (движение вниз по таблице), их частота становится больше (выше). Но если вы умножите частоту и длину волны любой из этих волн, вы обнаружите, что всегда получаете один и тот же результат: 300 миллионов метров в секунду, более известную как скорость света.

Краткая история радио

Фото: Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США

• 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) сделал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: отправлен британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940). первое сообщение с использованием радиоволн в Оксфорде, Англия.
• 1897: Физик Никола Тесла (1856–1943) подал патенты, объясняющие как электрическая энергия может передаваться без проводов (патент США 645 576 и патент США 649 621) и позже (после работы Маркони) поняли, что их можно адаптировать и для беспроводной связи (другими словами, для радио). В следующем году Tesla получила патент США 613 809.для радиоуправляемого катера. (Однако утверждения о том, что он «изобрел» радио, оспариваются, поскольку Томас Х. Уайт подробно обсуждается в книге «Никола Тесла: парень, который НЕ изобрел радио».)
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) посылали радиоволны через Ла-Манш. К 1901 г. Маркони отправил по радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда.
• 1902–1903: американский физик, математик и изобретатель Джон Стоун Стоун (1869–1943) использовал свои знания об электрическом телеграфе, чтобы добиться важных успехов в настройке радио. это помогло преодолеть проблему помех.
• 1906: канадский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс кораблям с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1906: американский инженер Ли Де Форест (1873–1919 гг. 61) изобрел триод (аудио) лампу, электронный компонент, который делает радиоприемники меньше и практичнее. Это изобретение принесло Де Форесту прозвище «отец радио».
• 1910: Первая общедоступная радиопередача из Метрополитен-опера в Нью-Йорке.
• 1920-е: Радио начало превращаться в телевидение.
• 1947: Изобретение транзистора Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) Bell Labs позволили усиливать радиосигналы. с гораздо более компактными схемами.
• 1954: Regency TR-1, выпущенный в октябре 1954 года, был первым в мире серийно выпускаемым транзистором. радио. В первый год было продано около 1500 экземпляров, а к концу 1955 года продажи достигли 100 000 экземпляров.
• 1973: Мартин Купер из Motorola совершил первый в истории телефонный звонок по мобильному телефону.
• 1981: Немецкие радиоинженеры начали разработку того, что сейчас называется DAB (цифровое аудиовещание) в Institut für Rundfunktechnik в Мюнхене.
• 1990: Специалисты по радио придумали оригинальную версию Wi-Fi (способ подключения компьютеров друг к другу и к Интернету без проводов).
• 1998: Разработан Bluetooth® (беспроводная связь на короткие расстояния для гаджетов).

Узнайте больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны
• История общения
• Радар
• Телевизор
• Беспроводной Интернет

На других сайтах

• Нобелевская премия по физике 1909 г.: Маркони разделил премию 1909 г. за свою работу с радио. Вы можете прочитать его собственный отчет из первых рук о раннем развитии радио в его Нобелевской лекции.

Книги

Общие и технические

• Радиостанция Кейта: вещание, спутник и Интернет Джона Аллена Хендрикса и Брюса Мимса. Focal Press, 2015. Классическое введение в принципы работы радиостанций, полностью обновленное для эпохи Интернета.
• Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: руководство для любителей по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам в мягкой обложке Рональда Куана. McGraw Hill (Tab), 2013. Подробное техническое руководство (не совсем подходит для новичков).
• «Как работают радиосигналы», Джим Синклер. McGraw-Hill Professional, 1998. Взгляд на физику беспроводной связи с помощью радиоволн.

История

• Викторианский Интернет Тома Стэндиджа. Walker & Company, 2007/Bloomsbury, 2014. Более общая история того, как телекоммуникации изменились в XIX веке.ХХ века с развитием электроэнергетики, телеграфа и радио.
• Волшебная шкатулка синьора Маркони от Гэвина Вейтмана. Da Capo Press, 2003. Доступная для чтения биография самого известного пионера радио
.
• Прошлые годы: автобиография Оливера Лоджа. Scribner’s, 1932/Cambridge, 2012. Автобиография Лоджа (несколько суховатая) подробно описывает раннюю историю радио и подтверждает, что он совершил ключевые прорывы за несколько лет до широко известных успехов Маркони. Доступны подержанные или современные репринты.
• Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эры Майкла Риордана и Лилиан Ходдесон. Нью-Йорк: WW Norton & Co., 1998. Как изобретение транзистора привело к разработке портативных транзисторных радиоприемников.

Для юных читателей

• Марка: Electronics by Charles Platt. O’Reilly, 2015. Отличная отправная точка для детей, которые хотят научиться собирать вещи из электронных компонентов. Акцент делается на обучении на многочисленных практических примерах. «Эксперимент 31: одно радио, без припоя, без питания» — это простое в сборке кристаллическое радио, которое может принимать AM-сигналы даже без батареи.
• Radio Rescue от Линн Бараш. Фрэнсис Фостер, 2000. Иллюстрированный ( вымышленный ) сборник рассказов о книге, которая использует любительское (любительское) радио для общения с людьми по всему миру.

Радио и цифровое радио | Как это работает

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 20 мая 2022 г.

Бесплатная музыка, новости и чат, где бы вы ни находились идти! Пока не появился Интернет, ничто не могло сравниться с охватом радио — даже телевидение. Радио — это коробка, наполненная электронными компонентами, которая улавливает радиоволны, плывущие по воздуху, немного напоминающие бейсбольную перчатку, и преобразует их обратно в звуки, которые слышат ваши уши. Радио было впервые разработано в конце 19веке и достиг пик его популярности несколько десятилетий спустя. Хотя радиовещание уже не так популярно, как когда-то, основная идея беспроводная связь остается чрезвычайно важной: в последние несколько лет радио стало сердцем новых технологий, таких как беспроводная Интернет, мобильные телефоны (мобильные телефоны), и чипы RFID (радиочастотная идентификация). Между тем, само радио недавно обрело новую жизнь благодаря появление более качественного цифрового радио наборов.

На фото: антенна для улавливания волн, немного электроники для преобразования их в звуки и громкоговоритель, чтобы вы может их слышать — это практически все, что есть в таком базовом радиоприемнике. Что внутри кейса? Проверить фото в поле ниже!

Содержание

1. Что такое радио?
2. Аналоговое радио
   • Как работает аналоговое радио
   • В чем разница между AM и FM?
   • Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?
3. Цифровое радио
   • Чем цифровое радио отличается от аналогового?
   • Как работает цифровое радио?
4. Почему радиоволны не смешиваются?
5. Краткая история радио
6. Узнать больше

Что такое радио?

Вы можете подумать, что «радио» — это устройство, которое вы слушаете, но оно означает и другое. Радио означает передачу энергии волнами. Другими словами, это способ передачи электрической энергии от из одного места в другое без использования какого-либо прямого проводного соединения. Вот почему его часто называют беспроводной . Оборудование, посылающее радиоволны, известно как передатчик ; в радиоволна, посылаемая передатчиком, проносится по воздуху — может быть, с одной стороны из мира в другой — и завершает свое путешествие, когда достигает второй части оборудования, называемой приемником .

Когда вы выдвигаете антенну (антенну) на радиоприемнике, она захватывает часть электромагнитной энергии. проходящий мимо. Настройте радио на станцию ​​и электронную схему внутри радио выбирает только нужную программу из всех имеющихся вещание.

Работа: Как радиоволны распространяются от передатчика к приемнику. 1) Электроны носятся вверх и вниз по передатчику, испуская радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда радиоволны достигают приемника, они заставляют электроны внутри него вибрировать, воссоздавая первоначальный сигнал. Этот процесс может происходить между одним мощным передатчиком и множеством приемников, поэтому тысячи или миллионы людей могут принимать один и тот же радиосигнал одновременно.

Как это происходит? Электромагнитная энергия, которая смесь электричества и магнетизма, проходит мимо вас в волн как те, что на поверхности океана. Они называются радиоволнами. Нравиться океанские волны, радиоволны имеют определенную скорость, длину и частоту. Скорость — это просто скорость, с которой волна перемещается между двумя точками. длина волны это расстояние между одним гребнем (пик волны) и следующий, а частота – это количество волн которые прибывают каждый второй. Частота измеряется единицей измерения 9.0007 герц , так что если семь волны приходят в секунду, мы называем это семью герцами (7 Гц). Если вы когда-нибудь наблюдая, как океанские волны накатывают на пляж, вы будете знать, что они путешествуют с скорость может быть один метр (три фута) в секунду или около того. Длина волны океана волны, как правило, составляют десятки метров или футов, а частота составляет около одна волна каждые несколько секунд.

Когда радио стоит на книжной полке, пытаясь уловить приближающиеся волны в свой дом, это немного похоже на то, что вы стоите на пляже, наблюдая за выключатели катятся. Радиоволны намного однако быстрее, дольше и чаще, чем океанские волны. Их длина волны обычно составляет сотни метров, так что это расстояние между одним гребнем волны и другим. Но их частота может быть в миллионы герц, так что миллионы этих волн приходят каждую второй. Если волны имеют длину в сотни метров, как могут миллионы они прибывают так часто? Это просто. Радиоволны путешествуют невероятно быстро—в в скорость света (300 000 км или 186 000 миль в секунду).

Фото: Радиостудия — это, по сути, звуконепроницаемая коробка, преобразующая звуки в высококачественные сигналы, которые можно транслировать с помощью передатчика. Предоставлено: фотографии Кэрол М. Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Аналоговое радио

Океанские волны переносят энергию, заставляя вода движется вверх и вниз. Точно так же радиоволны переносят энергия как невидимое движение электричества вверх и вниз и магнетизм. Это передает программные сигналы от огромного передатчика антенны, которые подключены к радиостанции, к меньшему антенна на вашем радиоприемнике. Программа передается путем добавления ее в радиоволна называется перевозчик . Этот процесс называется модуляцией . Иногда на носитель добавляется радиопрограмма таким образом, чтобы программный сигнал вызывает колебания несущей частоты. Это называется частотной модуляцией (FM) . Другой способ отправки радиосигнала состоит в том, чтобы сделать пики несущей волны больше или меньше. Поскольку размер волны называется ее амплитудой, это процесс известен как амплитудная модуляция (АМ) . Частотная модуляция – это то, как транслируется FM-радио; Амплитудная модуляция – это метод используется AM-радиостанциями.

Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?

Но вот проблема. Представьте, что вы радиоприемник и улавливаете проходящие волны. по. Откуда ты знаешь, что они означают? Откуда вы знаете, если они даже AM или FM? Во-первых, AM и FM вещают на очень разных частотах: волны AM намного длиннее, чем FM, в то время как волны FM имеют гораздо более высокие частоты. Радио улавливает эти разные волны, используя разные виды антенны и использовать различные методы для преобразования волн AM и FM обратно в узнаваемые звуки.

Радиоприемники, подобные изображенному выше, имеют внутри себя цепи, называемые детекторами. задача состоит в том, чтобы преобразовать модулированные радиосигналы AM или FM обратно в копии звуков, из которых они были созданы. Этот процесс является обратным модуляции, поэтому он называется демодуляцией . Не вдаваясь в технические подробности, вы, вероятно, можете себе представить, как это будет работать в AM-радиоприемнике, настроенном на одну частоту, но как насчет FM, где частота меняется? Как станция может вещать на определенной частоте, если частота волн выход из передатчика постоянно меняется? Ну, это не так случайно, как можно предположить: частота может изменяться только настолько («отклоняться») в обе стороны от центральной несущей частоты. В FM-радио используются различные виды схемы детектора для преобразования этой переменной частоты обратно в переменную амплитуду, которая воссоздает исходные звуки. Как именно они работают, выходит за рамки этой простой статьи. Если вам интересно, вы можете узнать больше в статье Википедии о детекторы в радио.

Цифровое радио

Фото: Типичное цифровое радио Roberts DAB. Большая оранжевая кнопка посередине позволяет вы приостанавливаете прямую радиотрансляцию и перезапускаете ее позже.

Вы едете по шоссе, и ваша любимая песня звучит по радио. Заходишь под мост и — жужжание, шипение, треск, треск — песня исчезает во взрыве статики. Так же, как люди привыкли такие мелочи, изобретатели придумали новый тип радио, который обещает практически идеальный звук. Цифровое радио , как его называют, посылает речь и песни по воздуху, как строки чисел. Независимо от того то, что происходит между вашим радио и передатчиком, сигнал почти всегда проходит. Вот почему цифровое радио звучит лучше. Но цифровые технологии также приносят гораздо больше станций и отображает информацию о программе, которую вы слушаете (например, названия музыкальных треков или программ).

Чем цифровое радио отличается от аналогового?

Давайте вернемся к более раннему примеру отправки информации с лодки на берег, но на этот раз используя цифровой метод. В случае крайней необходимости я мог бы хранить на своей лодке сотни пластиковых уточек, каждый с номером. Если я попаду в беду, как раньше, и захочу подать сигнал бедствия, я могу послать вам аварийное закодированное сообщение «12345», отпустив только утки с этими номерами. Допустим, у меня есть проблема. я выпускаю уток с номерами 1, 2, 3, 4 и 5, но вместо пяти пронумерованных уток я посылаю, может быть, 10 или 20 каждую утку, чтобы увеличить шансы на получение сообщения. Теперь, даже если море неспокойно или быстроходный катер прорезает, есть все еще достаточно высокий шанс уток пройдет. В конце концов волны понесут уточек с цифрами 1, 2, 3, 4 и 5 на берегу. Вы собираете уток вместе и тренируетесь что я пытаюсь сказать.

Примерно так работает цифровое радио!

• Передатчик посылает программные сигналы, разбитые на фрагменты и закодированные числами (цифрами).
• Передатчик отправляет каждый фрагмент много раз, чтобы увеличить шансы на его прохождение.
• Даже когда что-то прерывает или задерживает некоторые фрагменты, получатель все равно может собрать воедино фрагменты, поступающие из других мест. и собрать их вместе, чтобы сделать непрерывный программный сигнал.

Чтобы избежать помех, цифровой радиосигнал распространяется в огромном широком диапазоне радиочастот. в 1500 раз шире, чем те, что используются в аналоговом радио. Вернуться к нашей лодке например, если бы я мог послать волну в 1500 раз шире, она обошла бы любые быстроходные катера, которые мешают и легче добираются до берега. Этот широкая полоса пропускания позволяет одному цифровому сигналу передавать шесть стереомузыкальных программ или 20 речевых программ за один раз. Смешивание сигналов вместе таким образом называется мультиплексирование . Часть сигнал может быть музыкой, а другая часть может быть потоком текстовой информации, подскажет, что за музыка, имя диджея, какая радиостанция вы слушаете и так далее.

Почему радиоволны не смешиваются?

От телевизионных трансляций до спутниковой навигации GPS, радиоволны передают по воздуху всевозможную полезную информацию, так что вам может быть интересно, почему эти очень разные сигналы не смешиваются полностью? Теперь у нас есть цифровое вещание, намного проще отделять радиосигналы друг от друга, используя сложные математические коды; именно так люди могут одновременно пользоваться сотнями мобильных телефонов на одной городской улице, не слыша звонков друг друга. Но если вернуться на несколько десятилетий назад, когда существовало только аналоговое радио, единственным разумным способом предотвращения интерференции различных типов сигналов было разделение всего спектра радиочастот на разные полосы с небольшим перекрытием или без него. Вот несколько примеров основных диапазонов радиовещания (не принимайте их за точные; определения несколько различаются по всему миру, некоторые диапазоны перекрываются, и я также округлил некоторые цифры):

Группа/использование	Длина волны	Частота
LW (длинная волна)	5км–1км	60–300 кГц
AM/MW (амплитудная модуляция / средние волны)	600м–176м	500 кГц–1,7 МГц
SW (короткая волна)	188м–10м	1,6–30 МГц
VHF/FM (очень высокая частота/частотная модуляция)	10–6 м	100–500 МГц
FM (частотная модуляция)	3,4–2,8 м	88–125 МГц
Самолет	2,7–2,2 м	108–135 МГц
Мобильные телефоны	80–15 см	380–2000 МГц
Радар	100 см–3 мм	0,3–100 ГГц

Если вы посетите веб-сайт Национального управления по телекоммуникациям и информации США, вы можете найти очень подробный постер. под названием «Распределение частот США: диаграмма радиоспектра», показывающая все различные частоты и то, для чего они используются.

Если вы посмотрите на таблицу, то заметите, что длина волны и частота движутся в противоположных направлениях. По мере того, как длины волн радиоволн становятся меньше (движение вниз по таблице), их частота становится больше (выше). Но если вы умножите частоту и длину волны любой из этих волн, вы обнаружите, что всегда получаете один и тот же результат: 300 миллионов метров в секунду, более известную как скорость света.

Краткая история радио

Фото: Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США

• 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) сделал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: отправлен британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940). первое сообщение с использованием радиоволн в Оксфорде, Англия.
• 1897: Физик Никола Тесла (1856–1943) подал патенты, объясняющие как электрическая энергия может передаваться без проводов (патент США 645 576 и патент США 649 621) и позже (после работы Маркони) поняли, что их можно адаптировать и для беспроводной связи (другими словами, для радио). В следующем году Tesla получила патент США 613 809.для радиоуправляемого катера. (Однако утверждения о том, что он «изобрел» радио, оспариваются, поскольку Томас Х. Уайт подробно обсуждается в книге «Никола Тесла: парень, который НЕ изобрел радио».)
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) посылали радиоволны через Ла-Манш. К 1901 г. Маркони отправил по радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда.
• 1902–1903: американский физик, математик и изобретатель Джон Стоун Стоун (1869–1943) использовал свои знания об электрическом телеграфе, чтобы добиться важных успехов в настройке радио. это помогло преодолеть проблему помех.
• 1906: канадский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс кораблям с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1906: американский инженер Ли Де Форест (1873–1919 гг. 61) изобрел триод (аудио) лампу, электронный компонент, который делает радиоприемники меньше и практичнее. Это изобретение принесло Де Форесту прозвище «отец радио».
• 1910: Первая общедоступная радиопередача из Метрополитен-опера в Нью-Йорке.
• 1920-е: Радио начало превращаться в телевидение.
• 1947: Изобретение транзистора Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) Bell Labs позволили усиливать радиосигналы. с гораздо более компактными схемами.
• 1954: Regency TR-1, выпущенный в октябре 1954 года, был первым в мире серийно выпускаемым транзистором. радио. В первый год было продано около 1500 экземпляров, а к концу 1955 года продажи достигли 100 000 экземпляров.
• 1973: Мартин Купер из Motorola совершил первый в истории телефонный звонок по мобильному телефону.
• 1981: Немецкие радиоинженеры начали разработку того, что сейчас называется DAB (цифровое аудиовещание) в Institut für Rundfunktechnik в Мюнхене.
• 1990: Специалисты по радио придумали оригинальную версию Wi-Fi (способ подключения компьютеров друг к другу и к Интернету без проводов).
• 1998: Разработан Bluetooth® (беспроводная связь на короткие расстояния для гаджетов).

Узнайте больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны
• История общения
• Радар
• Телевизор
• Беспроводной Интернет

На других сайтах

• Нобелевская премия по физике 1909 г.: Маркони разделил премию 1909 г. за свою работу с радио. Вы можете прочитать его собственный отчет из первых рук о раннем развитии радио в его Нобелевской лекции.

Книги

Общие и технические

• Радиостанция Кейта: вещание, спутник и Интернет Джона Аллена Хендрикса и Брюса Мимса. Focal Press, 2015. Классическое введение в принципы работы радиостанций, полностью обновленное для эпохи Интернета.
• Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: руководство для любителей по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам в мягкой обложке Рональда Куана. McGraw Hill (Tab), 2013. Подробное техническое руководство (не совсем подходит для новичков).
• «Как работают радиосигналы», Джим Синклер. McGraw-Hill Professional, 1998. Взгляд на физику беспроводной связи с помощью радиоволн.

История

• Викторианский Интернет Тома Стэндиджа. Walker & Company, 2007/Bloomsbury, 2014. Более общая история того, как телекоммуникации изменились в XIX веке.ХХ века с развитием электроэнергетики, телеграфа и радио.
• Волшебная шкатулка синьора Маркони от Гэвина Вейтмана. Da Capo Press, 2003. Доступная для чтения биография самого известного пионера радио
.
• Прошлые годы: автобиография Оливера Лоджа. Scribner’s, 1932/Cambridge, 2012. Автобиография Лоджа (несколько суховатая) подробно описывает раннюю историю радио и подтверждает, что он совершил ключевые прорывы за несколько лет до широко известных успехов Маркони. Доступны подержанные или современные репринты.
• Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эры Майкла Риордана и Лилиан Ходдесон. Нью-Йорк: WW Norton & Co., 1998. Как изобретение транзистора привело к разработке портативных транзисторных радиоприемников.

Для юных читателей

• Марка: Electronics by Charles Platt. O’Reilly, 2015. Отличная отправная точка для детей, которые хотят научиться собирать вещи из электронных компонентов. Акцент делается на обучении на многочисленных практических примерах. «Эксперимент 31: одно радио, без припоя, без питания» — это простое в сборке кристаллическое радио, которое может принимать AM-сигналы даже без батареи.
• Radio Rescue от Линн Бараш. Фрэнсис Фостер, 2000. Иллюстрированный ( вымышленный ) сборник рассказов о книге, которая использует любительское (любительское) радио для общения с людьми по всему миру.

Радио и цифровое радио | Как это работает

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 20 мая 2022 г.

Бесплатная музыка, новости и чат, где бы вы ни находились идти! Пока не появился Интернет, ничто не могло сравниться с охватом радио — даже телевидение. Радио — это коробка, наполненная электронными компонентами, которая улавливает радиоволны, плывущие по воздуху, немного напоминающие бейсбольную перчатку, и преобразует их обратно в звуки, которые слышат ваши уши. Радио было впервые разработано в конце 19веке и достиг пик его популярности несколько десятилетий спустя. Хотя радиовещание уже не так популярно, как когда-то, основная идея беспроводная связь остается чрезвычайно важной: в последние несколько лет радио стало сердцем новых технологий, таких как беспроводная Интернет, мобильные телефоны (мобильные телефоны), и чипы RFID (радиочастотная идентификация). Между тем, само радио недавно обрело новую жизнь благодаря появление более качественного цифрового радио наборов.

На фото: антенна для улавливания волн, немного электроники для преобразования их в звуки и громкоговоритель, чтобы вы может их слышать — это практически все, что есть в таком базовом радиоприемнике. Что внутри кейса? Проверить фото в поле ниже!

Содержание

1. Что такое радио?
2. Аналоговое радио
   • Как работает аналоговое радио
   • В чем разница между AM и FM?
   • Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?
3. Цифровое радио
   • Чем цифровое радио отличается от аналогового?
   • Как работает цифровое радио?
4. Почему радиоволны не смешиваются?
5. Краткая история радио
6. Узнать больше

Что такое радио?

Вы можете подумать, что «радио» — это устройство, которое вы слушаете, но оно означает и другое. Радио означает передачу энергии волнами. Другими словами, это способ передачи электрической энергии от из одного места в другое без использования какого-либо прямого проводного соединения. Вот почему его часто называют беспроводной . Оборудование, посылающее радиоволны, известно как передатчик ; в радиоволна, посылаемая передатчиком, проносится по воздуху — может быть, с одной стороны из мира в другой — и завершает свое путешествие, когда достигает второй части оборудования, называемой приемником .

Когда вы выдвигаете антенну (антенну) на радиоприемнике, она захватывает часть электромагнитной энергии. проходящий мимо. Настройте радио на станцию ​​и электронную схему внутри радио выбирает только нужную программу из всех имеющихся вещание.

Работа: Как радиоволны распространяются от передатчика к приемнику. 1) Электроны носятся вверх и вниз по передатчику, испуская радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда радиоволны достигают приемника, они заставляют электроны внутри него вибрировать, воссоздавая первоначальный сигнал. Этот процесс может происходить между одним мощным передатчиком и множеством приемников, поэтому тысячи или миллионы людей могут принимать один и тот же радиосигнал одновременно.

Как это происходит? Электромагнитная энергия, которая смесь электричества и магнетизма, проходит мимо вас в волн как те, что на поверхности океана. Они называются радиоволнами. Нравиться океанские волны, радиоволны имеют определенную скорость, длину и частоту. Скорость — это просто скорость, с которой волна перемещается между двумя точками. длина волны это расстояние между одним гребнем (пик волны) и следующий, а частота – это количество волн которые прибывают каждый второй. Частота измеряется единицей измерения 9.0007 герц , так что если семь волны приходят в секунду, мы называем это семью герцами (7 Гц). Если вы когда-нибудь наблюдая, как океанские волны накатывают на пляж, вы будете знать, что они путешествуют с скорость может быть один метр (три фута) в секунду или около того. Длина волны океана волны, как правило, составляют десятки метров или футов, а частота составляет около одна волна каждые несколько секунд.

Когда радио стоит на книжной полке, пытаясь уловить приближающиеся волны в свой дом, это немного похоже на то, что вы стоите на пляже, наблюдая за выключатели катятся. Радиоволны намного однако быстрее, дольше и чаще, чем океанские волны. Их длина волны обычно составляет сотни метров, так что это расстояние между одним гребнем волны и другим. Но их частота может быть в миллионы герц, так что миллионы этих волн приходят каждую второй. Если волны имеют длину в сотни метров, как могут миллионы они прибывают так часто? Это просто. Радиоволны путешествуют невероятно быстро—в в скорость света (300 000 км или 186 000 миль в секунду).

Фото: Радиостудия — это, по сути, звуконепроницаемая коробка, преобразующая звуки в высококачественные сигналы, которые можно транслировать с помощью передатчика. Предоставлено: фотографии Кэрол М. Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Аналоговое радио

Океанские волны переносят энергию, заставляя вода движется вверх и вниз. Точно так же радиоволны переносят энергия как невидимое движение электричества вверх и вниз и магнетизм. Это передает программные сигналы от огромного передатчика антенны, которые подключены к радиостанции, к меньшему антенна на вашем радиоприемнике. Программа передается путем добавления ее в радиоволна называется перевозчик . Этот процесс называется модуляцией . Иногда на носитель добавляется радиопрограмма таким образом, чтобы программный сигнал вызывает колебания несущей частоты. Это называется частотной модуляцией (FM) . Другой способ отправки радиосигнала состоит в том, чтобы сделать пики несущей волны больше или меньше. Поскольку размер волны называется ее амплитудой, это процесс известен как амплитудная модуляция (АМ) . Частотная модуляция – это то, как транслируется FM-радио; Амплитудная модуляция – это метод используется AM-радиостанциями.

Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?

Но вот проблема. Представьте, что вы радиоприемник и улавливаете проходящие волны. по. Откуда ты знаешь, что они означают? Откуда вы знаете, если они даже AM или FM? Во-первых, AM и FM вещают на очень разных частотах: волны AM намного длиннее, чем FM, в то время как волны FM имеют гораздо более высокие частоты. Радио улавливает эти разные волны, используя разные виды антенны и использовать различные методы для преобразования волн AM и FM обратно в узнаваемые звуки.

Радиоприемники, подобные изображенному выше, имеют внутри себя цепи, называемые детекторами. задача состоит в том, чтобы преобразовать модулированные радиосигналы AM или FM обратно в копии звуков, из которых они были созданы. Этот процесс является обратным модуляции, поэтому он называется демодуляцией . Не вдаваясь в технические подробности, вы, вероятно, можете себе представить, как это будет работать в AM-радиоприемнике, настроенном на одну частоту, но как насчет FM, где частота меняется? Как станция может вещать на определенной частоте, если частота волн выход из передатчика постоянно меняется? Ну, это не так случайно, как можно предположить: частота может изменяться только настолько («отклоняться») в обе стороны от центральной несущей частоты. В FM-радио используются различные виды схемы детектора для преобразования этой переменной частоты обратно в переменную амплитуду, которая воссоздает исходные звуки. Как именно они работают, выходит за рамки этой простой статьи. Если вам интересно, вы можете узнать больше в статье Википедии о детекторы в радио.

Цифровое радио

Фото: Типичное цифровое радио Roberts DAB. Большая оранжевая кнопка посередине позволяет вы приостанавливаете прямую радиотрансляцию и перезапускаете ее позже.

Вы едете по шоссе, и ваша любимая песня звучит по радио. Заходишь под мост и — жужжание, шипение, треск, треск — песня исчезает во взрыве статики. Так же, как люди привыкли такие мелочи, изобретатели придумали новый тип радио, который обещает практически идеальный звук. Цифровое радио , как его называют, посылает речь и песни по воздуху, как строки чисел. Независимо от того то, что происходит между вашим радио и передатчиком, сигнал почти всегда проходит. Вот почему цифровое радио звучит лучше. Но цифровые технологии также приносят гораздо больше станций и отображает информацию о программе, которую вы слушаете (например, названия музыкальных треков или программ).

Чем цифровое радио отличается от аналогового?

Давайте вернемся к более раннему примеру отправки информации с лодки на берег, но на этот раз используя цифровой метод. В случае крайней необходимости я мог бы хранить на своей лодке сотни пластиковых уточек, каждый с номером. Если я попаду в беду, как раньше, и захочу подать сигнал бедствия, я могу послать вам аварийное закодированное сообщение «12345», отпустив только утки с этими номерами. Допустим, у меня есть проблема. я выпускаю уток с номерами 1, 2, 3, 4 и 5, но вместо пяти пронумерованных уток я посылаю, может быть, 10 или 20 каждую утку, чтобы увеличить шансы на получение сообщения. Теперь, даже если море неспокойно или быстроходный катер прорезает, есть все еще достаточно высокий шанс уток пройдет. В конце концов волны понесут уточек с цифрами 1, 2, 3, 4 и 5 на берегу. Вы собираете уток вместе и тренируетесь что я пытаюсь сказать.

Примерно так работает цифровое радио!

• Передатчик посылает программные сигналы, разбитые на фрагменты и закодированные числами (цифрами).
• Передатчик отправляет каждый фрагмент много раз, чтобы увеличить шансы на его прохождение.
• Даже когда что-то прерывает или задерживает некоторые фрагменты, получатель все равно может собрать воедино фрагменты, поступающие из других мест. и собрать их вместе, чтобы сделать непрерывный программный сигнал.

Чтобы избежать помех, цифровой радиосигнал распространяется в огромном широком диапазоне радиочастот. в 1500 раз шире, чем те, что используются в аналоговом радио. Вернуться к нашей лодке например, если бы я мог послать волну в 1500 раз шире, она обошла бы любые быстроходные катера, которые мешают и легче добираются до берега. Этот широкая полоса пропускания позволяет одному цифровому сигналу передавать шесть стереомузыкальных программ или 20 речевых программ за один раз. Смешивание сигналов вместе таким образом называется мультиплексирование . Часть сигнал может быть музыкой, а другая часть может быть потоком текстовой информации, подскажет, что за музыка, имя диджея, какая радиостанция вы слушаете и так далее.

Почему радиоволны не смешиваются?

От телевизионных трансляций до спутниковой навигации GPS, радиоволны передают по воздуху всевозможную полезную информацию, так что вам может быть интересно, почему эти очень разные сигналы не смешиваются полностью? Теперь у нас есть цифровое вещание, намного проще отделять радиосигналы друг от друга, используя сложные математические коды; именно так люди могут одновременно пользоваться сотнями мобильных телефонов на одной городской улице, не слыша звонков друг друга. Но если вернуться на несколько десятилетий назад, когда существовало только аналоговое радио, единственным разумным способом предотвращения интерференции различных типов сигналов было разделение всего спектра радиочастот на разные полосы с небольшим перекрытием или без него. Вот несколько примеров основных диапазонов радиовещания (не принимайте их за точные; определения несколько различаются по всему миру, некоторые диапазоны перекрываются, и я также округлил некоторые цифры):

Группа/использование	Длина волны	Частота
LW (длинная волна)	5км–1км	60–300 кГц
AM/MW (амплитудная модуляция / средние волны)	600м–176м	500 кГц–1,7 МГц
SW (короткая волна)	188м–10м	1,6–30 МГц
VHF/FM (очень высокая частота/частотная модуляция)	10–6 м	100–500 МГц
FM (частотная модуляция)	3,4–2,8 м	88–125 МГц
Самолет	2,7–2,2 м	108–135 МГц
Мобильные телефоны	80–15 см	380–2000 МГц
Радар	100 см–3 мм	0,3–100 ГГц

Если вы посетите веб-сайт Национального управления по телекоммуникациям и информации США, вы можете найти очень подробный постер. под названием «Распределение частот США: диаграмма радиоспектра», показывающая все различные частоты и то, для чего они используются.

Если вы посмотрите на таблицу, то заметите, что длина волны и частота движутся в противоположных направлениях. По мере того, как длины волн радиоволн становятся меньше (движение вниз по таблице), их частота становится больше (выше). Но если вы умножите частоту и длину волны любой из этих волн, вы обнаружите, что всегда получаете один и тот же результат: 300 миллионов метров в секунду, более известную как скорость света.

Краткая история радио

Фото: Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США

• 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) сделал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: отправлен британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940). первое сообщение с использованием радиоволн в Оксфорде, Англия.
• 1897: Физик Никола Тесла (1856–1943) подал патенты, объясняющие как электрическая энергия может передаваться без проводов (патент США 645 576 и патент США 649 621) и позже (после работы Маркони) поняли, что их можно адаптировать и для беспроводной связи (другими словами, для радио). В следующем году Tesla получила патент США 613 809.для радиоуправляемого катера. (Однако утверждения о том, что он «изобрел» радио, оспариваются, поскольку Томас Х. Уайт подробно обсуждается в книге «Никола Тесла: парень, который НЕ изобрел радио».)
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) посылали радиоволны через Ла-Манш. К 1901 г. Маркони отправил по радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда.
• 1902–1903: американский физик, математик и изобретатель Джон Стоун Стоун (1869–1943) использовал свои знания об электрическом телеграфе, чтобы добиться важных успехов в настройке радио. это помогло преодолеть проблему помех.
• 1906: канадский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс кораблям с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1906: американский инженер Ли Де Форест (1873–1919 гг. 61) изобрел триод (аудио) лампу, электронный компонент, который делает радиоприемники меньше и практичнее. Это изобретение принесло Де Форесту прозвище «отец радио».
• 1910: Первая общедоступная радиопередача из Метрополитен-опера в Нью-Йорке.
• 1920-е: Радио начало превращаться в телевидение.
• 1947: Изобретение транзистора Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) Bell Labs позволили усиливать радиосигналы. с гораздо более компактными схемами.
• 1954: Regency TR-1, выпущенный в октябре 1954 года, был первым в мире серийно выпускаемым транзистором. радио. В первый год было продано около 1500 экземпляров, а к концу 1955 года продажи достигли 100 000 экземпляров.
• 1973: Мартин Купер из Motorola совершил первый в истории телефонный звонок по мобильному телефону.
• 1981: Немецкие радиоинженеры начали разработку того, что сейчас называется DAB (цифровое аудиовещание) в Institut für Rundfunktechnik в Мюнхене.
• 1990: Специалисты по радио придумали оригинальную версию Wi-Fi (способ подключения компьютеров друг к другу и к Интернету без проводов).
• 1998: Разработан Bluetooth® (беспроводная связь на короткие расстояния для гаджетов).

Узнайте больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны
• История общения
• Радар
• Телевизор
• Беспроводной Интернет

На других сайтах

• Нобелевская премия по физике 1909 г.: Маркони разделил премию 1909 г. за свою работу с радио. Вы можете прочитать его собственный отчет из первых рук о раннем развитии радио в его Нобелевской лекции.

Книги

Общие и технические

• Радиостанция Кейта: вещание, спутник и Интернет Джона Аллена Хендрикса и Брюса Мимса. Focal Press, 2015. Классическое введение в принципы работы радиостанций, полностью обновленное для эпохи Интернета.
• Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: руководство для любителей по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам в мягкой обложке Рональда Куана. McGraw Hill (Tab), 2013. Подробное техническое руководство (не совсем подходит для новичков).
• «Как работают радиосигналы», Джим Синклер. McGraw-Hill Professional, 1998. Взгляд на физику беспроводной связи с помощью радиоволн.

История

• Викторианский Интернет Тома Стэндиджа. Walker & Company, 2007/Bloomsbury, 2014. Более общая история того, как телекоммуникации изменились в XIX веке.ХХ века с развитием электроэнергетики, телеграфа и радио.
• Волшебная шкатулка синьора Маркони от Гэвина Вейтмана. Da Capo Press, 2003. Доступная для чтения биография самого известного пионера радио
.
• Прошлые годы: автобиография Оливера Лоджа. Scribner’s, 1932/Cambridge, 2012. Автобиография Лоджа (несколько суховатая) подробно описывает раннюю историю радио и подтверждает, что он совершил ключевые прорывы за несколько лет до широко известных успехов Маркони. Доступны подержанные или современные репринты.
• Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эры Майкла Риордана и Лилиан Ходдесон. Нью-Йорк: WW Norton & Co., 1998. Как изобретение транзистора привело к разработке портативных транзисторных радиоприемников.

Для юных читателей

• Марка: Electronics by Charles Platt. O’Reilly, 2015. Отличная отправная точка для детей, которые хотят научиться собирать вещи из электронных компонентов. Акцент делается на обучении на многочисленных практических примерах. «Эксперимент 31: одно радио, без припоя, без питания» — это простое в сборке кристаллическое радио, которое может принимать AM-сигналы даже без батареи.
• Radio Rescue от Линн Бараш. Фрэнсис Фостер, 2000. Иллюстрированный ( вымышленный ) сборник рассказов о книге, которая использует любительское (любительское) радио для общения с людьми по всему миру.

Радио и цифровое радио | Как это работает

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 20 мая 2022 г.

Бесплатная музыка, новости и чат, где бы вы ни находились идти! Пока не появился Интернет, ничто не могло сравниться с охватом радио — даже телевидение. Радио — это коробка, наполненная электронными компонентами, которая улавливает радиоволны, плывущие по воздуху, немного напоминающие бейсбольную перчатку, и преобразует их обратно в звуки, которые слышат ваши уши. Радио было впервые разработано в конце 19веке и достиг пик его популярности несколько десятилетий спустя. Хотя радиовещание уже не так популярно, как когда-то, основная идея беспроводная связь остается чрезвычайно важной: в последние несколько лет радио стало сердцем новых технологий, таких как беспроводная Интернет, мобильные телефоны (мобильные телефоны), и чипы RFID (радиочастотная идентификация). Между тем, само радио недавно обрело новую жизнь благодаря появление более качественного цифрового радио наборов.

На фото: антенна для улавливания волн, немного электроники для преобразования их в звуки и громкоговоритель, чтобы вы может их слышать — это практически все, что есть в таком базовом радиоприемнике. Что внутри кейса? Проверить фото в поле ниже!

Содержание

1. Что такое радио?
2. Аналоговое радио
   • Как работает аналоговое радио
   • В чем разница между AM и FM?
   • Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?
3. Цифровое радио
   • Чем цифровое радио отличается от аналогового?
   • Как работает цифровое радио?
4. Почему радиоволны не смешиваются?
5. Краткая история радио
6. Узнать больше

Что такое радио?

Вы можете подумать, что «радио» — это устройство, которое вы слушаете, но оно означает и другое. Радио означает передачу энергии волнами. Другими словами, это способ передачи электрической энергии от из одного места в другое без использования какого-либо прямого проводного соединения. Вот почему его часто называют беспроводной . Оборудование, посылающее радиоволны, известно как передатчик ; в радиоволна, посылаемая передатчиком, проносится по воздуху — может быть, с одной стороны из мира в другой — и завершает свое путешествие, когда достигает второй части оборудования, называемой приемником .

Когда вы выдвигаете антенну (антенну) на радиоприемнике, она захватывает часть электромагнитной энергии. проходящий мимо. Настройте радио на станцию ​​и электронную схему внутри радио выбирает только нужную программу из всех имеющихся вещание.

Работа: Как радиоволны распространяются от передатчика к приемнику. 1) Электроны носятся вверх и вниз по передатчику, испуская радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда радиоволны достигают приемника, они заставляют электроны внутри него вибрировать, воссоздавая первоначальный сигнал. Этот процесс может происходить между одним мощным передатчиком и множеством приемников, поэтому тысячи или миллионы людей могут принимать один и тот же радиосигнал одновременно.

Как это происходит? Электромагнитная энергия, которая смесь электричества и магнетизма, проходит мимо вас в волн как те, что на поверхности океана. Они называются радиоволнами. Нравиться океанские волны, радиоволны имеют определенную скорость, длину и частоту. Скорость — это просто скорость, с которой волна перемещается между двумя точками. длина волны это расстояние между одним гребнем (пик волны) и следующий, а частота – это количество волн которые прибывают каждый второй. Частота измеряется единицей измерения 9.0007 герц , так что если семь волны приходят в секунду, мы называем это семью герцами (7 Гц). Если вы когда-нибудь наблюдая, как океанские волны накатывают на пляж, вы будете знать, что они путешествуют с скорость может быть один метр (три фута) в секунду или около того. Длина волны океана волны, как правило, составляют десятки метров или футов, а частота составляет около одна волна каждые несколько секунд.

Когда радио стоит на книжной полке, пытаясь уловить приближающиеся волны в свой дом, это немного похоже на то, что вы стоите на пляже, наблюдая за выключатели катятся. Радиоволны намного однако быстрее, дольше и чаще, чем океанские волны. Их длина волны обычно составляет сотни метров, так что это расстояние между одним гребнем волны и другим. Но их частота может быть в миллионы герц, так что миллионы этих волн приходят каждую второй. Если волны имеют длину в сотни метров, как могут миллионы они прибывают так часто? Это просто. Радиоволны путешествуют невероятно быстро—в в скорость света (300 000 км или 186 000 миль в секунду).

Фото: Радиостудия — это, по сути, звуконепроницаемая коробка, преобразующая звуки в высококачественные сигналы, которые можно транслировать с помощью передатчика. Предоставлено: фотографии Кэрол М. Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Аналоговое радио

Океанские волны переносят энергию, заставляя вода движется вверх и вниз. Точно так же радиоволны переносят энергия как невидимое движение электричества вверх и вниз и магнетизм. Это передает программные сигналы от огромного передатчика антенны, которые подключены к радиостанции, к меньшему антенна на вашем радиоприемнике. Программа передается путем добавления ее в радиоволна называется перевозчик . Этот процесс называется модуляцией . Иногда на носитель добавляется радиопрограмма таким образом, чтобы программный сигнал вызывает колебания несущей частоты. Это называется частотной модуляцией (FM) . Другой способ отправки радиосигнала состоит в том, чтобы сделать пики несущей волны больше или меньше. Поскольку размер волны называется ее амплитудой, это процесс известен как амплитудная модуляция (АМ) . Частотная модуляция – это то, как транслируется FM-радио; Амплитудная модуляция – это метод используется AM-радиостанциями.

Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?

Но вот проблема. Представьте, что вы радиоприемник и улавливаете проходящие волны. по. Откуда ты знаешь, что они означают? Откуда вы знаете, если они даже AM или FM? Во-первых, AM и FM вещают на очень разных частотах: волны AM намного длиннее, чем FM, в то время как волны FM имеют гораздо более высокие частоты. Радио улавливает эти разные волны, используя разные виды антенны и использовать различные методы для преобразования волн AM и FM обратно в узнаваемые звуки.

Радиоприемники, подобные изображенному выше, имеют внутри себя цепи, называемые детекторами. задача состоит в том, чтобы преобразовать модулированные радиосигналы AM или FM обратно в копии звуков, из которых они были созданы. Этот процесс является обратным модуляции, поэтому он называется демодуляцией . Не вдаваясь в технические подробности, вы, вероятно, можете себе представить, как это будет работать в AM-радиоприемнике, настроенном на одну частоту, но как насчет FM, где частота меняется? Как станция может вещать на определенной частоте, если частота волн выход из передатчика постоянно меняется? Ну, это не так случайно, как можно предположить: частота может изменяться только настолько («отклоняться») в обе стороны от центральной несущей частоты. В FM-радио используются различные виды схемы детектора для преобразования этой переменной частоты обратно в переменную амплитуду, которая воссоздает исходные звуки. Как именно они работают, выходит за рамки этой простой статьи. Если вам интересно, вы можете узнать больше в статье Википедии о детекторы в радио.

Цифровое радио

Фото: Типичное цифровое радио Roberts DAB. Большая оранжевая кнопка посередине позволяет вы приостанавливаете прямую радиотрансляцию и перезапускаете ее позже.

Вы едете по шоссе, и ваша любимая песня звучит по радио. Заходишь под мост и — жужжание, шипение, треск, треск — песня исчезает во взрыве статики. Так же, как люди привыкли такие мелочи, изобретатели придумали новый тип радио, который обещает практически идеальный звук. Цифровое радио , как его называют, посылает речь и песни по воздуху, как строки чисел. Независимо от того то, что происходит между вашим радио и передатчиком, сигнал почти всегда проходит. Вот почему цифровое радио звучит лучше. Но цифровые технологии также приносят гораздо больше станций и отображает информацию о программе, которую вы слушаете (например, названия музыкальных треков или программ).

Чем цифровое радио отличается от аналогового?

Давайте вернемся к более раннему примеру отправки информации с лодки на берег, но на этот раз используя цифровой метод. В случае крайней необходимости я мог бы хранить на своей лодке сотни пластиковых уточек, каждый с номером. Если я попаду в беду, как раньше, и захочу подать сигнал бедствия, я могу послать вам аварийное закодированное сообщение «12345», отпустив только утки с этими номерами. Допустим, у меня есть проблема. я выпускаю уток с номерами 1, 2, 3, 4 и 5, но вместо пяти пронумерованных уток я посылаю, может быть, 10 или 20 каждую утку, чтобы увеличить шансы на получение сообщения. Теперь, даже если море неспокойно или быстроходный катер прорезает, есть все еще достаточно высокий шанс уток пройдет. В конце концов волны понесут уточек с цифрами 1, 2, 3, 4 и 5 на берегу. Вы собираете уток вместе и тренируетесь что я пытаюсь сказать.

Примерно так работает цифровое радио!

• Передатчик посылает программные сигналы, разбитые на фрагменты и закодированные числами (цифрами).
• Передатчик отправляет каждый фрагмент много раз, чтобы увеличить шансы на его прохождение.
• Даже когда что-то прерывает или задерживает некоторые фрагменты, получатель все равно может собрать воедино фрагменты, поступающие из других мест. и собрать их вместе, чтобы сделать непрерывный программный сигнал.

Чтобы избежать помех, цифровой радиосигнал распространяется в огромном широком диапазоне радиочастот. в 1500 раз шире, чем те, что используются в аналоговом радио. Вернуться к нашей лодке например, если бы я мог послать волну в 1500 раз шире, она обошла бы любые быстроходные катера, которые мешают и легче добираются до берега. Этот широкая полоса пропускания позволяет одному цифровому сигналу передавать шесть стереомузыкальных программ или 20 речевых программ за один раз. Смешивание сигналов вместе таким образом называется мультиплексирование . Часть сигнал может быть музыкой, а другая часть может быть потоком текстовой информации, подскажет, что за музыка, имя диджея, какая радиостанция вы слушаете и так далее.

Почему радиоволны не смешиваются?

От телевизионных трансляций до спутниковой навигации GPS, радиоволны передают по воздуху всевозможную полезную информацию, так что вам может быть интересно, почему эти очень разные сигналы не смешиваются полностью? Теперь у нас есть цифровое вещание, намного проще отделять радиосигналы друг от друга, используя сложные математические коды; именно так люди могут одновременно пользоваться сотнями мобильных телефонов на одной городской улице, не слыша звонков друг друга. Но если вернуться на несколько десятилетий назад, когда существовало только аналоговое радио, единственным разумным способом предотвращения интерференции различных типов сигналов было разделение всего спектра радиочастот на разные полосы с небольшим перекрытием или без него. Вот несколько примеров основных диапазонов радиовещания (не принимайте их за точные; определения несколько различаются по всему миру, некоторые диапазоны перекрываются, и я также округлил некоторые цифры):

Группа/использование	Длина волны	Частота
LW (длинная волна)	5км–1км	60–300 кГц
AM/MW (амплитудная модуляция / средние волны)	600м–176м	500 кГц–1,7 МГц
SW (короткая волна)	188м–10м	1,6–30 МГц
VHF/FM (очень высокая частота/частотная модуляция)	10–6 м	100–500 МГц
FM (частотная модуляция)	3,4–2,8 м	88–125 МГц
Самолет	2,7–2,2 м	108–135 МГц
Мобильные телефоны	80–15 см	380–2000 МГц
Радар	100 см–3 мм	0,3–100 ГГц

Если вы посетите веб-сайт Национального управления по телекоммуникациям и информации США, вы можете найти очень подробный постер. под названием «Распределение частот США: диаграмма радиоспектра», показывающая все различные частоты и то, для чего они используются.

Если вы посмотрите на таблицу, то заметите, что длина волны и частота движутся в противоположных направлениях. По мере того, как длины волн радиоволн становятся меньше (движение вниз по таблице), их частота становится больше (выше). Но если вы умножите частоту и длину волны любой из этих волн, вы обнаружите, что всегда получаете один и тот же результат: 300 миллионов метров в секунду, более известную как скорость света.

Краткая история радио

Фото: Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США

• 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) сделал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: отправлен британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940). первое сообщение с использованием радиоволн в Оксфорде, Англия.
• 1897: Физик Никола Тесла (1856–1943) подал патенты, объясняющие как электрическая энергия может передаваться без проводов (патент США 645 576 и патент США 649 621) и позже (после работы Маркони) поняли, что их можно адаптировать и для беспроводной связи (другими словами, для радио). В следующем году Tesla получила патент США 613 809.для радиоуправляемого катера. (Однако утверждения о том, что он «изобрел» радио, оспариваются, поскольку Томас Х. Уайт подробно обсуждается в книге «Никола Тесла: парень, который НЕ изобрел радио».)
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) посылали радиоволны через Ла-Манш. К 1901 г. Маркони отправил по радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда.
• 1902–1903: американский физик, математик и изобретатель Джон Стоун Стоун (1869–1943) использовал свои знания об электрическом телеграфе, чтобы добиться важных успехов в настройке радио. это помогло преодолеть проблему помех.
• 1906: канадский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс кораблям с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1906: американский инженер Ли Де Форест (1873–1919 гг. 61) изобрел триод (аудио) лампу, электронный компонент, который делает радиоприемники меньше и практичнее. Это изобретение принесло Де Форесту прозвище «отец радио».
• 1910: Первая общедоступная радиопередача из Метрополитен-опера в Нью-Йорке.
• 1920-е: Радио начало превращаться в телевидение.
• 1947: Изобретение транзистора Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) Bell Labs позволили усиливать радиосигналы. с гораздо более компактными схемами.
• 1954: Regency TR-1, выпущенный в октябре 1954 года, был первым в мире серийно выпускаемым транзистором. радио. В первый год было продано около 1500 экземпляров, а к концу 1955 года продажи достигли 100 000 экземпляров.
• 1973: Мартин Купер из Motorola совершил первый в истории телефонный звонок по мобильному телефону.
• 1981: Немецкие радиоинженеры начали разработку того, что сейчас называется DAB (цифровое аудиовещание) в Institut für Rundfunktechnik в Мюнхене.
• 1990: Специалисты по радио придумали оригинальную версию Wi-Fi (способ подключения компьютеров друг к другу и к Интернету без проводов).
• 1998: Разработан Bluetooth® (беспроводная связь на короткие расстояния для гаджетов).

Узнайте больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны
• История общения
• Радар
• Телевизор
• Беспроводной Интернет

На других сайтах

• Нобелевская премия по физике 1909 г.: Маркони разделил премию 1909 г. за свою работу с радио. Вы можете прочитать его собственный отчет из первых рук о раннем развитии радио в его Нобелевской лекции.

Книги

Общие и технические

• Радиостанция Кейта: вещание, спутник и Интернет Джона Аллена Хендрикса и Брюса Мимса. Focal Press, 2015. Классическое введение в принципы работы радиостанций, полностью обновленное для эпохи Интернета.
• Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: руководство для любителей по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам в мягкой обложке Рональда Куана. McGraw Hill (Tab), 2013. Подробное техническое руководство (не совсем подходит для новичков).
• «Как работают радиосигналы», Джим Синклер. McGraw-Hill Professional, 1998. Взгляд на физику беспроводной связи с помощью радиоволн.

История

• Викторианский Интернет Тома Стэндиджа. Walker & Company, 2007/Bloomsbury, 2014. Более общая история того, как телекоммуникации изменились в XIX веке.ХХ века с развитием электроэнергетики, телеграфа и радио.
• Волшебная шкатулка синьора Маркони от Гэвина Вейтмана. Da Capo Press, 2003. Доступная для чтения биография самого известного пионера радио
.
• Прошлые годы: автобиография Оливера Лоджа. Scribner’s, 1932/Cambridge, 2012. Автобиография Лоджа (несколько суховатая) подробно описывает раннюю историю радио и подтверждает, что он совершил ключевые прорывы за несколько лет до широко известных успехов Маркони. Доступны подержанные или современные репринты.
• Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эры Майкла Риордана и Лилиан Ходдесон. Нью-Йорк: WW Norton & Co., 1998. Как изобретение транзистора привело к разработке портативных транзисторных радиоприемников.

Для юных читателей

• Марка: Electronics by Charles Platt. O’Reilly, 2015. Отличная отправная точка для детей, которые хотят научиться собирать вещи из электронных компонентов. Акцент делается на обучении на многочисленных практических примерах. «Эксперимент 31: одно радио, без припоя, без питания» — это простое в сборке кристаллическое радио, которое может принимать AM-сигналы даже без батареи.
• Radio Rescue от Линн Бараш. Фрэнсис Фостер, 2000. Иллюстрированный ( вымышленный ) сборник рассказов о книге, которая использует любительское (любительское) радио для общения с людьми по всему миру.

Радиоволны и как они работают – Инженерная школа USC Viterbi

Развлечения, выпуск II, физика, том III

17 ноября 2000 г. 30 октября 2017 г.

Об авторе: Эндрю Шникель

Осенью 2000 года Эндрю Шникель был младшим специалистом по CECS и любил бегать босиком под дождем.

Часто используемое радио, которым часто пренебрегают, сыграло важную роль в нашей жизни и жизни тех, кто был до нас. Загадки радио отброшены, потому что мы просто ожидаем, что из динамиков будет исходить чудесный звук, когда питание включено. Редко мы задумываемся над физическими причинами того, как радио может передавать звук в эфир. Еще реже мы задаемся вопросом, что сделали инженеры, чтобы помочь нам использовать и использовать мощность радиоволн. Изучение феномена радиоволн поможет вам лучше понять, что происходит за кулисами каждый раз, когда вы настраиваете этот циферблат.

Введение

TechnoBabble, Matthewcieplak/Wikim​edia Commons

Рисунок 1: Ваша любимая станция – радиопередача TechnoBabble с участием Illumin. (Аудио)

Вы едете по открытой дороге, ни о чем не заботясь. Солнечный летний день, и у вас открыты окна в машине. Вроде бы все почти идеально, но чего-то не хватает. Вы включаете радио, настраиваете его на любимую станцию ​​(см. рис. 1), и машина мгновенно наполняется звуком. Внезапно все кажется правильным. Радио – это то, что большинство из нас воспринимает как должное. Вы когда-нибудь задумывались над тем, как работает радио? Как радио узнает, какую станцию ​​слушать? Что такое AM, что такое FM и чем они отличаются? Почему FM звучит лучше, а AM слышно дальше? Вы, вероятно, сталкивались с трудностями при поиске конкретной радиостанции. На поиск и прием станций влияет множество факторов, таких как модуляция, мощность вещания, время суток и географическое положение. Ключом к получению максимальной отдачи от вашего радиоприемника является понимание того, как работает радио и какую роль инженеры сыграли в разработке устройства, которое большинство из нас использует каждый день.

Основы радио

Чтобы вы могли слышать радио, должно произойти несколько вещей. Сначала радиостанция кодирует некоторую информацию на радиоволне. Это известно как модуляция. Затем они транслируют радиоволну с закодированной информацией на определенную частоту. Ваша радиоантенна улавливает передачу в зависимости от частоты, на которую настроен ваш радиоприемник. Затем ваше радио декодирует информацию из радиоволн и воспроизводит эту информацию через динамики в виде звука. Так откуда эта информация?

Отличия AM и FM

Berserkerus/Wikimedi​a Commons

Рисунок 2: Модуляция AM и FM.

Две характеристики, амплитуда и частота (см. рис. 2), определяют разницу между AM и FM радио. AM означает амплитудную модуляцию, что означает, что амплитуда радиосигнала используется для кодирования информации. FM обозначает частотную модуляцию, которая использует изменение частоты для кодирования информации. Из этого вы можете видеть, что и AM, и FM-радио используют модуляцию для кодирования информации. «Модуляция — это изменение некоторого свойства несущей радиосигнала таким образом, чтобы передавать информацию» [1].

Объяснение модуляции

Чтобы понять, зачем нужна модуляция, представьте ситуацию, когда вы отправляете сообщение с флагами семафора. (Семафор — это способ представления букв и цифр путем удерживания двух флажков, по одному в каждой руке, и изменения положения флажков в зависимости от букв или цифр, которые вы хотите передать.) Сначала представьте, что вместо изменения положения флажков , вы всегда держите руки раскинутыми в стороны независимо от того, какую букву вы пытаетесь отправить.

В этом случае каждое отправляемое вами сообщение будет выглядеть одинаково. Человек, получивший ваше сообщение, не будет знать, как его расшифровать, поскольку вы никогда не делали ничего, чтобы отличить одну букву от другой. Теперь представьте, что уникальное расположение флагов представляет каждую букву, которую вы хотите отправить (именно так работает семафор). Например, вытянутые руки будут представлять только букву «R», а ваша вытянутая правая рука с поднятой над головой левой рукой будет представлять только букву «P». Теперь ваш получатель может расшифровать ваше сообщение, если он или она знает какую букву представляет каждая позиция флага.

Теперь, когда вы прочитали аналогию с семафором, вам должно быть легко понять идею радиомодуляции. Если бы радиостанция передавала простую синусоидальную волну, не было бы способа закодировать информацию, потому что радиоволна всегда выглядела бы одинаково. Для того чтобы передать какую-либо полезную информацию, радиостанции пришлось бы каким-то образом изменить форму радиоволны. Как они меняют форму? Используя одну из двух форм модуляции. Давайте сначала рассмотрим амплитудную модуляцию.

Амплитудная модуляция (AM)

Как же фактически кодируется информация для AM-радио? Для начала вам нужен сигнал несущей. Это просто простая немодулированная синусоида, то есть постоянная синусоида без изменений амплитуды или частоты. Затем вам нужна волна, представляющая сообщение, которое вы хотите отправить. Амплитуда этой волны будет меняться в зависимости от отправленной информации. Для простоты предположим, что вы отправляете буквы вместо звуков. Тогда буква «А» может быть представлена ​​очень маленькой амплитудой, а буква «Z» — очень большой амплитудой, а остальная часть алфавита соответственно находится между ними.

Когда у вас есть и несущий сигнал, и сигнал сообщения, вы перемножаете их вместе. Путем умножения этих двух значений амплитуда несущего сигнала изменяется в соответствии с амплитудой сигнала сообщения. Эта комбинированная волна является фактическим широковещательным сигналом. Когда радио улавливает этот сигнал, все, что ему нужно сделать, это определить различные амплитуды сигнала и преобразовать эти амплитуды обратно в буквы.

Частотная модуляция (FM)

Теперь давайте рассмотрим частотную модуляцию. FM-радио работает аналогично AM-радио. Опять же, вы должны сначала начать с простой синусоидальной волны (см. рис. 3) в качестве несущего сигнала. Сигнал сообщения формируется так же, как и в AM-радио. Однако на этот раз вместо использования сигнала сообщения для изменения амплитуды несущего сигнала сигнал сообщения используется для изменения частоты несущего сигнала. Таким образом, в конечном вещательном сигнале низкая частота будет представлять букву «А», а высокая частота будет представлять букву «Z». сообщение было отправлено.

Wikipedia Commons

Рисунок 3: Анимация синусоиды с возрастающей частотой.

Качество звука и производительность

Выбор между FM-радио и AM-радио влияет на качество звука из-за физических и нормативных различий между ними. В следующем разделе будут рассмотрены эти различия, а также вытекающие из них преимущества и недостатки. Помимо различий в способах кодирования информации, AM- и FM-радио различаются по производительности, особенно в отношении качества звука и диапазона вещания. Вы, вероятно, заметили, слушая радио, что FM-станции обычно звучат лучше, чем AM-станции, но AM-станции обычно слышны на большем расстоянии.

Сила сигнала

Есть три причины, по которым FM звучит лучше, чем AM. Первая причина заключается в том, что AM-радио, как правило, имеет более слабый сигнал, чем FM. В соответствии с правилами Федеральной комиссии по связи (FCC) AM-станции не могут вещать с мощностью более 50 киловатт [2].

FM-станции, с другой стороны, могут вещать мощностью до 100 киловатт. Это только максимальные значения; многие станции вещают на гораздо более низких уровнях мощности. Кроме того, при изменении амплитуды широковещательного сигнала для AM-радио мощность, с которой этот сигнал транслируется, также изменяется, поскольку амплитуда представляет силу сигнала. Таким образом, вместо приема сигналов с низкой амплитудой некоторые радиостанции могут вообще не принимать сигнал. FM-радио, с другой стороны, всегда остается с постоянной амплитудой, поэтому мощность сигнала не меняется.

Диапазон частот

Вторым преимуществом FM-радио является использование более высокого диапазона частот. AM-радио работает в диапазоне частот от 535 кГц до 1605 кГц. Когда вы настраиваете циферблат на вашем радио, число каждый раз меняется на 10 кГц. Это означает, что каждая станция имеет полосу пропускания 10 кГц для вещания. FM-радио, с другой стороны, работает в диапазоне от 88 МГц до 108 МГц, и ваше радио увеличивает частоту каждые 200 кГц. Согласно правилам FCC, FM-станция может использовать полосу пропускания только 150 кГц, но это все равно в 15 раз больше, чем у AM-станции. Это означает, что FM-станция может передавать в 15 раз больше информации, чем AM-станция.

Помехи

Третья причина, по которой AM-радио звучит не так хорошо, заключается в том, что AM-радио имеет много помех. Существует много естественных источников радиоволн, большинство из которых AM-волны, и ваше радио не может отличить естественные AM-волны от волн, передаваемых радиостанциями. Возможно, вы замечали, что AM-радио лучше звучит ночью, чем днем. Причина этого в том, что солнце является большим источником естественных АМ-радиоволн.

Диапазон вещания

Вы, наверное, удивляетесь, почему вообще кто-то использует AM-радио. Как упоминалось ранее, у AM есть одно важное преимущество перед FM, и это его дальность вещания. Представьте, что вы отправляетесь в путешествие по пересеченной местности из Лос-Анджелеса в Нью-Йорк. Предположим, вы хотели бы проехать через Колорадо, но узнали, что там была сильная метель, и не уверены, будет ли открыта автострада, по которой вы хотите ехать. Было бы удобно знать заранее, чтобы вы могли соответствующим образом спланировать свой маршрут. Было бы удобно, если бы вы могли найти станцию, передающую сообщения о дорожном движении в Колорадо, еще находясь в Калифорнии? Удивительно, но иногда это возможно; иногда сигналы, исходящие из Денвера, могут приниматься здесь, в Лос-Анджелесе. Как это возможно? Поскольку AM-радио работает на более низкой частоте, оно имеет гораздо большую длину волны. Волны с большей длиной волны могут распространяться дальше, потому что они могут хорошо проходить сквозь твердые объекты. С другой стороны, FM-радиоволны плохо проходят через твердые объекты. По этой причине FM-станции иногда появляются и исчезают при вождении в гористой местности. Другая причина, по которой AM-радиоволны можно услышать далеко, заключается в том, что они могут отражаться от ионосферы, окружающей землю. Волны более низкой частоты имеют тенденцию отражаться лучше, чем волны высокой частоты [3]. Из-за этого отражения в верхних слоях атмосферы при правильных условиях AM-станция может транслироваться по всему миру.

Заключение

В следующий раз, когда вы будете ехать по открытой дороге с включенным радио, помните об этих принципах работы с радио. Радиоприем зависит от многих факторов, включая тип модуляции, мощность вещания, время суток и географическое положение. Знание мышления инженеров, разработавших радиопередачу, может помочь вам найти ту неуловимую станцию, которую вы ищете. Или, возможно, это может объяснить, почему вы не можете его найти. Если это так, и с вами есть пассажир, выключите радио и начните разговор. И тогда вы сможете произвести на них впечатление своими знаниями в области радио.

Каталожные номера

• • [1] Дж.Дж. Карр. «Элементы электронных коммуникаций». Рестон, Вирджиния: Reston Publishing Company, Inc., 1978.
  .
  • [2] Р. С. Карсон. «Концепции радиосвязи: аналоговый». Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья, 1990.
  .
  • [3] Редакторы и инженеры Справочник «Радио».  Лос-Анджелес: редакторы и инженеры, 1942 г.

В чем на самом деле разница между AM и FM радио? – Саундфлай

+ Producers, Composers, Synth Heads и Sci-Fi Nerds, наш новый курс с пионером synthwave Com Truise: Mid-Fi Synthwave Slow-Motion Funk уже вышел!

Моя страна (Новая Зеландия) занимает третье место в мире по количеству автомобилей: 6 автомобилей на каждые 10 человек. Массовое количество владельцев автомобилей начало расти в 1980-х годах, когда тарифы упали и из соседней Японии хлынул поток дешевых подержанных автомобилей. Импорт вырос с менее чем 3000 автомобилей в 19от 85 до 85 000 в 1990 году, а к 2004 году импортировалось более 150 000 автомобилей за один год.

Тем не менее, за эти годы было несколько загвоздок. Во-первых, первые устройства GPS пытались отправить жителей Окленда в Токио; и, во-вторых, в автомобильных радиоприемниках довольно быстро закончился выбор FM-станций.

Чтобы настроиться на любимую станцию, вам пришлось купить расширитель диапазона , так как японский радиочастотный спектр (76-90 МГц) отличается от международного спектра (88-108 МГц), который США, Новая Зеландия , и многие другие страны используют.

Стремительный рост числа владельцев автомобилей привел к появлению первых ордеров на FM-радиостанции, которым первоначально сопротивлялась Новозеландская радиовещательная корпорация , которая еще в 1963 году не видела «оправдания для такого нововведения в обозримом будущем, высокое качество приема современные системы амплитудной модуляции (AM)».

Очевидно, они ошибались. Сегодня здесь, в Новой Зеландии, процветают как AM-, так и FM-радиостанции, и, конечно, на международном уровне, и даже государственные вещатели теперь вещают как на AM, так и на FM. Несмотря на рост интернет-радио, спутникового радио и потокового вещания, радио по-прежнему играет важную роль в распространении музыки в массы.

Но в чем собственно разница между AM и FM радио?

Оба метода кодируют и транслируют радиосигналы. Разница в том, как они это делают. Радиосигналы распространяются как электромагнитные волны — невидимые для нас, но со скоростью света и в спектре электромагнитного излучения.

Вот тут-то и начинается некоторая путаница. И это связано со словами, которые мы используем.

Радиоволны окружают нас все время, но мы не можем обнаружить их самостоятельно. Они представляют собой длинноволновую форму электромагнитного излучения. Итак, что еще более запутанно, радиоволны являются частью того же спектра, что и свет, а не звук! Вот почему они путешествуют со скоростью света.

Механические и электромагнитные волны

Радиоволны нельзя «услышать» и они не имеют ничего общего со звуковыми волнами. Звуковые волны — это механические колебания частиц воздуха (именно поэтому звук распространяется намного медленнее света, со скоростью 767 миль в час), но 1423 радиоволны представляют собой электромагнитную энергию и часть того же спектра, что и свет. Таким образом, они путешествуют со скоростью около 670 080 887 миль в час. Типа, очень быстро.

Механические волны требуют среды для прохождения, и есть в основном два типа: Продольные волны являются звуковыми волнами и они проходят через воздух, воду и даже через твердые поверхности, но они должны быть в состоянии двигаться частицы этой среды; и поперечные волны движутся в воде и других средах в перпендикулярных колебаниях.

С другой стороны, электромагнитные волны , типы которых включают свет, микроволны, инфракрасное, рентгеновское, ультрафиолетовое и радиоволны, не требуют среды для перемещения. Вот почему они могут перемещаться в глубоком космосе и преодолевать физические барьеры.

Передача и прием

Радиоволны окружают нас все время, но мы можем уловить их только с помощью радиоприемника . Термин радио  также относится к технологии, которая позволяет передавать и получать информацию через радиоволн волн. У вас могут быть отдельные пары передатчиков и приемников, которые объединяются, например двусторонние радиоприемники или рации, или одностороннее вещание от одного мощного передатчика к нескольким приемникам, что похоже на гигантские радиовышки в вашем городе и . крошечное радио в вашей гостиной.

Мой любимый передатчик на горе Каукау, Веллингтон, Новая Зеландия.

Из студии в ваш дом

Итак, если вы слушаете свою любимую радиопередачу (как я сейчас пишу это), эта радиопрограмма начиналась как набор звуковых волн, а затем записывалась микрофонами и превратился в электрический сигнал. Затем он либо сразу транслируется из студии, либо сохраняется в виде записи для последующего использования, но , вот где происходит AM/FM.

Чтобы транслировать эти электрические сигналы, студии необходимо соединить их с радиоволной, называемой несущей , и этот процесс подключения называется модуляцией . Существует два способа модуляции (или изменения) несущей волны:

1. Влияя на амплитуду или высоту несущей волны (AM: A для амплитуды, M для модуляции):

2 , Влияя на частоту или скорость распространения несущей волны (FM: F для частоты, M для модуляции).

От антенны наверху радиостанции, самой высокой точки в воздухе, которую она может достичь, сигнал передается в виде электромагнитных волн . Затем приемник вашего личного радио улавливает волны, усиливает их и преобразует обратно в звук через динамик. Если нет подключенного сигнала, вы ничего не услышите, потому что несущие волны не были модулированы .

Хотя радиоволны, исходящие от многих станций, окружают нас постоянно, ваше радио не принимает их все одновременно, потому что станции вещают на разных частотах. Вы должны настроиться на определенную частоту, чтобы найти правильный сигнал. Цифры на вашем радиоприемнике представляют частоты, используемые вашими местными радиостанциями. Если диск FM установлен на 89, радиосигнал, который вы слышите, передается с частотой 89 мегагерц (МГц) или 89 000 000 циклов в секунду.

Различия в качестве звука

Различие в способах кодирования радиосигналов AM и FM означает различия в качестве звука, производительности и диапазоне вещания между двумя типами станций. Это объясняет, почему FM-станции звучат лучше , чем AM-станции, но AM-станции можно услышать с дальше.

AM-радио изменяет амплитуду широковещательного сигнала, поэтому мощность, с которой этот сигнал транслируется, также изменяется, поскольку амплитуда представляет силу сигнала. Некоторые приемники вообще не могут принимать сигналы низкой амплитуды. FM-радио всегда остается с постоянной амплитудой, поэтому сила сигнала не меняется.

FM использует более широкий диапазон частот и большую полосу пропускания, чем AM. Радио AM работает от 535 кГц (килогерц) до 1605 кГц . Когда вы настраиваете циферблат на вашем радио, число каждый раз меняется на 10 кГц. Это означает, что каждая станция имеет полосу пропускания 10 кГц для вещания. FM-радио, с другой стороны, работает между 88 МГц (МегаГц) и 108 МГц , и ваше радио увеличивает каждые 200 кГц.

Каждой FM-станции выделяется полоса пропускания 150 кГц, что в 15 раз больше, чем у AM-станции. Это означает, что FM-станция может передавать в 15 раз больше информации, чем AM-станция, и это объясняет, почему музыка на FM звучит намного лучше. Поскольку в музыке содержится больше электрической информации, чем в монофоническом голосовом аудиосигнале, FM обычно транслирует музыку, а AM обычно использует говорящие программы.

Компромисс для AM-радио, тем не менее, заключается в том, что более низкая полоса частот означает, что оно имеет большую длину волны и, следовательно, гораздо большую дальность вещания. Если вы думаете о важной информации, которая должна быть передана широкому кругу граждан, например о дорожном движении или предупреждении о погоде или правительственных объявлениях, AM все еще подходит. (Хотя, если информация достаточно срочная, она, скорее всего, будет передана в максимально возможное количество мест. ) Вот почему Radio New Zealand National (AM) — наша назначенная служебная радиовещательная служба гражданской обороны.

Кроме того, более длинные волны AM также очень хорошо проходят через твердые объекты, такие как горы! Высокочастотные FM-радиоволны здесь не так хороши. Наконец, несмотря на то, что AM-радио может создавать повышенные помехи от естественных радиоволн, особенно солнечных, на самом деле теоретически возможно, чтобы AM-вещание можно было услышать во всем мире.

Оставайтесь с нами, ребята!

Не останавливайтесь здесь!

Продолжайте учиться с сотнями уроков по написанию песен, микшированию, записи и продюсированию, сочинению, созданию битов и многому другому на Soundfly, с углубленными курсами под руководством артистов Кимброй, Комом Труизом, Джлином, Кифером и недавно выпущенным Райан Лотт: Проектирование инструментов на основе сэмплов.