Устройство и принцип работы радиоприёмника Попова реферат по физике
РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ 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. 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.
Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи
Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи
- Подробности
- Просмотров: 1176
«Физика – 11 класс»
Изобретение радио А. С. Поповым
Впервые радиосвязь была установлена в России А. С. Поповым, создавшим аппаратуру, принимающую и передающую сигналы.
Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 г., побудили искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн.
В России одним из первых изучением электромагнитных волн занялся преподаватель офицерских курсов в Кронштадте А. С. Попов.
В качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, А. С. Попов применил когерер.
Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами.
В трубке помещены мелкие металлические опилки.
Принцип действия прибора основан на влиянии электрических разрядов на металлические порошки.
В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом.
Последовательно с когерером включаются электромагнитное реле и источник постоянного напряжения.
Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты.
Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, в результате сопротивление когерера резко падает.
Сила тока в катушке электромагнитного реле возрастает, и оно включает звонок.
Молоточек звонка, ударяя по когереру, встряхивает его и возвращает в исходное состояние.
С последним встряхиванием когерера аппарат готов к приему новой волны.
Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Основные принципы действия современных радиоприеников те же, что и в приборе Попова.
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.
Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.
7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником.
День 7 мая стал днем рождения радио.
А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру.
Он ставил своей непосредственной задачей создать прибор для передачи сигналов на большие расстояния.
Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м, но вскоре Попов добился дальности связи более 600 м.
Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20 км, а в 1901 г. дальность радиосвязи была уже 150 км.
В новой конструкции передатчика искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.
Изменились и способы регистрации сигнала: параллельно звонку был подключен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.
В 1899 г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
При участии А. С. Попова радиосвязь начали применять на флоте и в армии России.
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
Переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.
Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.
Кроме передачи телеграфных сигналов, состоящих из коротких и более продолжительных импульсов («точки» и «тире») электромагнитных волн, стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача речи и музыки с помощью электромагнитных волн.
Радиотелефонная связь
При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне превращаются с помощью микрофона в электрические колебания той же формы.

Однако в действительности такой способ передачи неосуществим.
Дело в том, что частота звуковых колебаний мала, а электромагнитные волны низкой (звуковой) частоты имеют малую интенсивность.
Модуляция
Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной.
Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют, или, как говорят, модулируют, с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты.
Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний.
Этот способ называют амплитудной модуляцией.
На рисунке приведены три графика:
а) график колебаний высокой частоты, которую называют несущей частотой;
б) график колебаний звуковой частоты, т.
в) график модулированных по амплитуде колебаний.
Без модуляции мы в лучшем случае можем контролировать лишь, работает станция или молчит.
Без модуляции нет ни телефонной, ни телевизионной передачи.
Модуляция — медленный процесс.
Это такие изменения в высокочастотной колебательной системе, при которых она успевает совершить очень много высокочастотных колебаний, прежде чем их амплитуда изменится заметным образом.
Детектирование
Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы:
В приемнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяются низкочастотные колебания.
Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.
После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.
Источник: «Физика – 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса – Класс!ная физика
Что такое электромагнитная волна — Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн — Плотность потока электромагнитного излучения — Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи — Модуляция и детектирование — Свойства электромагнитных волн — Распространение радиоволн — Радиолокация — Понятие о телевидении. Развитие средств связи — Краткие итоги главы
Простая схема радиоприемника: краткое описание. Старые радиоприемники
Долгое время радиоприёмники возглавляли список самых значимых изобретений человечества. Первые такие устройства сейчас реконструированы и изменены под современный лад, однако в схеме их сборки мало что поменялось – та же антенна, то же заземление и колебательный контур для отсеивания ненужного сигнала. Бесспорно, схемы сильно усложнились со времён создателя радио – Попова. Его последователями были разработаны транзисторы и микросхемы для воспроизведения более качественного и энергозатратного сигнала.
Почему лучше начинать с простых схем?
Если вам понятна простая схема радиоприёмника, то можете быть уверены, что большая часть пути достижения успеха в сфере сборки и эксплуатации уже осилена. В этой статье мы разберём несколько схем таких приборов, историю их возникновения и основные характеристики: частоту, диапазон и т. д.
Историческая справка
7 мая 1895 года считается днём рождения радиоприёмника. В этот день российский учёный А. С. Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Русского физико-химического общества.
В 1899 году была построена первая линия радиосвязи длиной 45 км между островом Гогланд и городом Котка. Во время Первой мировой войны получили распространение приёмник прямого усиления и электронные лампы. Во время военных действий наличие радио оказалось стратегически необходимым.
В 1918 году одновременно во Франции, Германии и США учёными Л. Левви, Л. Шоттки и Э. Армстронгом был разработан метод супергетеродинного приёма, но из-за слабых электронных ламп широкое распространение этот принцип получил только в 1930-х годах.
Транзисторные устройства появились и развивались в 50-х и 60-х годах. Первый широко используемый радиоприёмник на четырёх транзисторах Regency TR-1 был создан немецким физиком Гербертом Матаре при поддержке промышленника Якоба Михаэля. Он поступил в продажу в США в 1954 году. Все старые радиоприёмники работали на транзисторах.
В 70-х начинается изучение и внедрение интегральных микросхем. Сейчас приёмники развиваются с помощью большой интеграции узлов и цифровой обработки сигналов.
Характеристики приборов
Как старые радиоприёмники, так и современные обладают определёнными характеристиками:
- Чувствительность – способность принимать слабые сигналы.
- Динамический диапазон – измеряется в Герцах.
- Помехоустойчивость.
- Селективность (избирательность) – способность подавлять посторонние сигналы.
- Уровень собственных шумов.
- Стабильность.
Эти характеристики не меняются в новых поколениях приёмников и определяют их работоспособность и удобство эксплуатации.
Принцип работы радиоприёмников
В самом общем виде радиоприёмники СССР работали по следующей схеме:
- Из-за колебаний электромагнитного поля в антенне появляется переменный ток.
- Колебания фильтруются (селективность) для отделения информации от помех, т. е. из сигнала выделяется его важная составляющая.
- Полученный сигнал преобразуется в звук (в случае радиоприёмников).
По схожему принципу появляется изображение на телевизоре, передаются цифровые данные, работает радиоуправляемая техника (детские вертолёты, машинки).
Первый приёмник был больше похож на стеклянную трубку с двумя электродами и опилками внутри. Работа осуществлялась по принципу действия зарядов на металлический порошок. Приёмник обладал огромным по современным меркам сопротивлением (до 1000 Ом) из-за того, что опилки плохо контактировали между собой, и часть заряда проскакивала в воздушное пространство, где рассеивалась. Со временем эти опилки были заменены колебательным контуром и транзисторами для сохранения и передачи энергии.
В зависимости от индивидуальной схемы приёмника сигнал в нём может проходить дополнительную фильтрацию по амплитуде и частоте, усиление, оцифровку для дальнейшей программной обработки и т. д. Простая схема радиоприёмника предусматривает единичную обработку сигнала.
Терминология
Колебательным контуром в простейшем виде называются катушка и конденсатор, замкнутые в цепь. С помощью них из всех поступающих сигналов можно выделить нужный за счёт собственной частоты колебаний контура. Радиоприемники СССР, как, впрочем, и современные устройства, основаны на этом сегменте. Как все это функционирует?
Как правило, питание радиоприёмников происходит за счёт батареек, количество которых варьируется от 1 до 9. Для транзисторных аппаратов широко используются батареи 7Д-0.1 и типа “Крона” напряжением до 9 В. Чем больше батареек требует простая схема радиоприёмника, тем дольше он будет работать.
По частоте принимаемых сигналов устройства делятся на следующие типы:
- Длинноволновые (ДВ) – от 150 до 450 кГц (легко рассеиваются в ионосфере). Значение имеют приземлённые волны, интенсивность которых уменьшается с расстоянием.
- Средневолновые (СВ) – от 500 до 1500 кГц (легко рассеиваются в ионосфере днём, но ночью отражаются). В светлое время суток радиус действия определяется приземлёнными волнами, ночью – отражёнными.
- Коротковолновые (КВ) – от 3 до 30 МГц (не приземляются, исключительно отражаются ионосферой, поэтому вокруг приёмника существует зона радиомолчания). При малой мощности передатчика короткие волны могут распространяться на большие расстояния.
- Ультракоротковолновые (УКВ) – от 30 до 300 МГц (имеют высокую приникающую способность, как правило, отражаются ионосферой и легко огибают препятствия).
- Высокочастотные (ВЧ) – от 300 МГц до 3 ГГц (используются в сотовой связи и Wi-Fi, действуют в пределах видимости, не огибают препятствия и распространяются прямолинейно).
- Крайневысокочастотные (КВЧ) – от 3 до 30 ГГц (используются для спутниковой связи, отражаются от препятствий и действуют в пределах прямой видимости).
- Гипервысокочастотные (ГВЧ) – от 30 ГГц до 300 ГГц (не огибают препятствий и отражаются как свет, используются крайне ограниченно).
При использовании КВ, СВ и ДВ радиовещание можно вести, находясь далеко от станции. УКВ-диапазон принимает сигналы более специфично, но если станция поддерживает только его, то слушать на других частотах не получится. В приёмник можно внедрить плейер для прослушивания музыки, проектор для отображения на удалённые поверхности, часы и будильник. Описание схемы радиоприёмника с подобными дополнениями усложнится.
Внедрение в радиоприёмники микросхемы позволило значительно увеличить радиус приёма и частоту сигналов. Их главное преимущество в сравнительно малом потреблении энергии и маленьком размере, что удобно для переноса. Микросхема содержит все необходимые параметры для понижения дискретизации сигнала и удобства чтения выходных данных. Цифровая обработка сигнала доминирует в современных устройствах. Радиоприёмники СССР были предназначены только для передачи аудиосигнала, лишь в последние десятилетия устройство приёмников развилось и усложнилось.
Схемы простейших приёмников
Схема простейшего радиоприёмника для сборки дома была разработана ещё во времена СССР. Тогда, как и сейчас, устройства разделялись на детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного типа, рефлексные, регенеративные и сверхрегенеративные. Наиболее простыми в восприятии и сборке считаются детекторные приёмники, с которых, можно считать, началось развитие радио в начале 20-ог века. Наиболее сложными в построении стали устройства на микросхемах и нескольких транзисторах. Однако если вы разберетесь в одной схеме, другие уже не будут представлять проблемы.
Простой детекторный приёмник
Схема простейшего радиоприёмника содержит в себе две детали: германиевый диод (подойдут Д8 и Д9) и главный телефон с высоким сопротивлением (ТОН1 или ТОН2). Так как в цепи не присутствует колебательный контур, ловить сигналы определённой радиостанции, транслирующиеся в данной местности, он не сможет, но со своей основной задачей справиться.
Для работы понадобится хорошая антенна, которую можно закинуть на дерево, и провод заземления. Для верности его достаточно присоединить к массивному металлическому обломку (например, к ведру) и закопать на несколько сантиметров в землю.
Вариант с колебательным контуром
В прошлую схему для внедрения избирательности можно добавить катушку индуктивности и конденсатор, создав колебательный контур. Теперь при желании можно поймать сигнал конкретной радиостанции и даже усилить его.
Ламповый регенеративный коротковолновой приёмник
Ламповые радиоприёмники, схема которых довольно проста, изготавливаются для приёма сигналов любительских станций на небольших расстояниях – на диапазоны от УКВ (ультракоротковолнового) до ДВ (длинноволнового). На этой схеме работают пальчиковые батарейные лампы. Они лучше всего генерируют на УКВ. А сопротивление анодной нагрузки снимает низкая частота. Все детали приведены на схеме, самодельными можно считать только катушки и дроссель. Если вы хотите принимать телевизионный сигналы, то катушка L2 (EBF11) составляется из 7 витков диаметром 15 мм и провода на 1,5 мм. Для любительского приемника подойдет 5 витков.
Радиоприёмник прямого усиления на двух транзисторах
Схема содержит магнитную антенну и двухкаскадный усилитель НЧ – это настраиваемый входной колебательный контур радиоприёмника. Первый каскад – детектор ВЧ модулированного сигнала. Катушка индуктивности намотана в 80 витков проводом ПЭВ-0,25 (от шестого витка идёт отвод снизу по схеме) на ферритовом стержне диаметром 10 мм и длиной 40.
Подобная простая схема радиоприёмника рассчитана на распознавание мощных сигналов от недалёких станций.
Сверхгенеративное устройство на FM-диапазоны
FM-приёмник, собранный по модели Е. Солодовникова, несложен в сборке, но обладает высокой чувствительностью (до 1 мкВ). Такие устройства используют для высокочастотных сигналов (более 1МГЦ) с амплитудной модуляцией. Благодаря сильной положительной обратной связи коэффициент усиления каскада возрастает до бесконечности, и схема переходит в режим генерации. По этой причине происходит самовозбуждение. Чтобы его избежать и использовать приёмник как высокочастотный усилитель, установите уровень коэффициента и, когда дойдет до этого значения, резко снизьте до минимума. Для постоянного мониторинга усиления можно использовать генератор пилообразных импульсов, а можно сделать проще.
На практике нередко в качестве генератора выступает сам усилитель. С помощью фильтров (R6C7), выделяющих сигналы низких частот, ограничивается проход ультразвуковых колебаний на вход последующего каскада УНЧ. Для FM-сигналов 100-108 МГц катушка L1 преобразуется в полувиток с сечением 30 мм и линейной частью 20 мм при диаметре провода 1 мм. А катушка L2 содержит 2-3 витка диаметром 15 мм и провод с сечением 0,7 мм внутри полувитка. Возможно усиление приёмника для сигналов от 87,5 МГц.
Устройство на микросхеме
КВ-радиоприёмник, схема которого была разработана в 70-е годы, сейчас считают прототипом Интернета. Коротковолновые сигналы (3-30 МГц) путешествуют на огромные расстояния. Нетрудно настроить приёмник для прослушивания трансляции в другой стране. За это прототип получил название мирового радио.
Простой КВ-приёмник
Более простая схема радиоприёмника лишена микросхемы. Перекрывает диапазон от 4 до 13 МГц по частоте и до 75 метров по длине. Питание – 9 В от батареи “Крона”. В качестве антенны может служить монтажный провод. Приёмник работает на наушники от плейера. Высокочастотный трактат построен на транзисторах VT1 и VT2. За счёт конденсатора С3 возникает положительный обратный заряд, регулируемый резистором R5.
Современные радиоприёмники
Современные аппараты очень похожи на радиоприёмники СССР: они используют ту же антенну, на которой возникают слабые электромагнитные колебания. В антенне появляются высокочастотные колебания от разных радиостанций. Они не используются непосредственно для передачи сигнала, но осуществляют работу последующей цепи. Сейчас такой эффект достигается с помощью полупроводниковых приборов.
Широкое развитие приёмники получили в середине 20-го века и с тех пор непрерывно улучшаются, несмотря на замену их мобильными телефонами, планшетами и телевизорами.
Общее устройство радиоприёмников со времён Попова изменилось незначительно. Можно сказать, что схемы сильно усложнились, добавились микросхемы и транзисторы, стало возможным принимать не только аудиосигнал, но и встраивать проектор. Так приёмники эволюционировали в телевизоры. Сейчас при желании в аппарат можно встроить всё, что душе угодно.
Принципы общения – FM-радио – CoderLessons.com
Мультиплексирование с частотным разделением используется в радио и телевизионных приемниках. Основное использование FM для радиосвязи. Давайте посмотрим на структуру FM-передатчика и FM-приемника вместе с их структурными схемами и работой.
FM-передатчик
FM-передатчик — это целое устройство, которое принимает аудиосигнал в качестве входного сигнала и передает FM-модулированные волны на антенну в качестве выходного сигнала для передачи. FM-передатчик состоит из 6 основных этапов. Они проиллюстрированы на следующем рисунке.
Работу FM-передатчика можно объяснить следующим образом.
Аудиосигнал с выхода микрофона поступает на предварительный усилитель, который повышает уровень модулирующего сигнала.
Этот сигнал затем передается на фильтр верхних частот, который действует как сеть с предварительным выделением для фильтрации шума и улучшения отношения сигнал / шум.
Этот сигнал далее передается в цепь модулятора FM.
Цепь генератора генерирует высокочастотную несущую, которая подается на модулятор вместе с модулирующим сигналом.
Несколько ступеней умножителя частоты используются для увеличения рабочей частоты.
Даже тогда мощности сигнала недостаточно для передачи. Следовательно, РЧ-усилитель мощности используется в конце для увеличения мощности модулированного сигнала. Этот FM-модулированный выходной сигнал наконец передается на антенну для передачи.
Аудиосигнал с выхода микрофона поступает на предварительный усилитель, который повышает уровень модулирующего сигнала.
Этот сигнал затем передается на фильтр верхних частот, который действует как сеть с предварительным выделением для фильтрации шума и улучшения отношения сигнал / шум.
Этот сигнал далее передается в цепь модулятора FM.
Цепь генератора генерирует высокочастотную несущую, которая подается на модулятор вместе с модулирующим сигналом.
Несколько ступеней умножителя частоты используются для увеличения рабочей частоты. Даже тогда мощности сигнала недостаточно для передачи. Следовательно, РЧ-усилитель мощности используется в конце для увеличения мощности модулированного сигнала. Этот FM-модулированный выходной сигнал наконец передается на антенну для передачи.
Требования получателя
Радиоприемник используется для приема сигналов как диапазона AM, так и диапазона FM. Обнаружение AM выполняется с помощью метода, называемого Обнаружение огибающей, а обнаружение FM выполняется с помощью метода, называемого частотной дискриминацией .
Такой радиоприемник имеет следующие требования.
Это должно быть экономически эффективным.
Он должен принимать сигналы AM и FM.
Приемник должен иметь возможность настраивать и усиливать нужную станцию.
Он должен иметь возможность отклонять нежелательные станции.
Демодуляция должна быть сделана для всех сигналов станции, независимо от частоты несущей.
Это должно быть экономически эффективным.
Он должен принимать сигналы AM и FM.
Приемник должен иметь возможность настраивать и усиливать нужную станцию.
Он должен иметь возможность отклонять нежелательные станции.
Демодуляция должна быть сделана для всех сигналов станции, независимо от частоты несущей.
Чтобы эти требования выполнялись, схема тюнера и схема микшера должны быть очень эффективными. Процедура смешивания RF является интересным явлением.
РЧ микширование
Блок радиочастотного микширования вырабатывает промежуточную частоту (IF), в которую преобразуется любой принятый сигнал, чтобы эффективно обрабатывать сигнал.
РЧ-микшер является важным этапом в приемнике. Два сигнала разных частот принимаются там, где один уровень сигнала влияет на уровень другого сигнала, чтобы получить результирующий смешанный выходной сигнал. Входные сигналы и выходной сигнал микшера показаны на следующих рисунках.
Когда два сигнала поступают на радиочастотный микшер,
Первая частота сигнала = F 1
Частота второго сигнала = F 2
Затем частоты результирующего сигнала = (F 1 + F 2 ) и (F 1 — F 2 )
На выходе создается микшер из двух сигналов разных частот.
Если это наблюдается в частотной области, шаблон выглядит следующим образом.
Символ радиочастотного микшера выглядит следующим образом.
Два сигнала смешиваются, чтобы сформировать результирующий сигнал, где влияние одного сигнала влияет на другой сигнал, и оба формируют различную структуру, как видно ранее.
FM-приемник
FM-приемник — это целое устройство, которое принимает модулированный сигнал в качестве входного сигнала и выдает исходный аудиосигнал в качестве выходного. Радиолюбители — первые радиоприемники. Однако они имеют недостатки, такие как низкая чувствительность и селективность.
Избирательность — это выбор конкретного сигнала при отклонении других. Чувствительность — это способность обнаруживать РЧ-сигнал и демодулировать его при минимальном уровне мощности.
Чтобы преодолеть эти недостатки, был изобретен супергетеродинный приемник. Этот FM-приемник состоит из 5 основных этапов. Они как показано на следующем рисунке.
Секция радиочастотного тюнера
Модулированный сигнал, принятый антенной, сначала передается в схему тюнера через трансформатор. Схема тюнера — это не что иное, как цепь LC, которая также называется резонансной или емкостной цепью . Он выбирает частоту, необходимую радиоприемнику. Он также настраивает местный генератор и РЧ-фильтр одновременно.
РЧ-микшер
Сигнал с выхода тюнера поступает на преобразователь RF-IF , который действует как микшер. Он имеет местный генератор, который вырабатывает постоянную частоту. Процесс микширования выполняется здесь, принимая принятый сигнал в качестве одного входа и частоту гетеродина в качестве другого входа. Результирующий выходной сигнал представляет собой смесь двух частот [(f 1 + f 2 ), (f 1 — f 2 )], создаваемых микшером, который называется промежуточной частотой (IF) .
Производство IF помогает в демодуляции любого сигнала станции, имеющего любую несущую частоту. Следовательно, все сигналы преобразуются в фиксированную несущую частоту для адекватной селективности.
ЕСЛИ фильтр
Промежуточный частотный фильтр представляет собой полосовой фильтр, который пропускает нужную частоту. Это устраняет любые нежелательные высокочастотные компоненты, присутствующие в нем, а также шум. Фильтр ПЧ помогает улучшить отношение сигнал / шум (SNR) .
демодулятор
Принятый модулированный сигнал теперь демодулируется с помощью того же процесса, который используется на стороне передатчика. Частотная дискриминация обычно используется для обнаружения FM.
Аудио усилитель
Это каскад усилителя мощности, который используется для усиления обнаруженного аудиосигнала. Обработанному сигналу дается сила, чтобы быть эффективной. Этот сигнал передается на громкоговоритель для получения исходного звукового сигнала.
Этот супергетеродинный приемник хорошо используется из-за его преимуществ, таких как лучшее SNR, чувствительность и селективность.
Шум в FM
Наличие шума является проблемой и в FM. Всякий раз, когда поступает сигнал сильной помехи с частотой, близкой к желаемому, приемник блокирует этот сигнал помехи. Такое явление называется эффектом захвата .
Чтобы увеличить SNR на более высоких частотах модуляции, в передатчике используется схема верхних частот, называемая предварительным усилением. Другая схема, называемая уменьшением выделения , обратный процесс предварительного выделения используется в приемнике, который является схемой нижних частот. Схемы с предварительным выделением и уменьшением выделения широко используются в FM-передатчике и приемнике для эффективного увеличения выходного SNR.
А.С. Попов Первое в мире радио
Александр Степанович Попов стал изобретателем первого беспроводного радиоприемника в России.
В 1862 году Д.К. Максвеллом было сделано предположение о существовании электромагнитных волн, а в 1888 году Г. Герц изобрел первый передатчик и генератор электромагнитных волн.
В России опытами с электромагнитными волнами занялся А.С. Попов. Эксперименты привели его к изобретению новейшего прибора, который он представил на собрании Русского физико-химического общества в Петербурге 7 мая 1895 года. Сегодня эта дата является всероссийским Днем Радио.
Изобретение Попова представляло собой когерентный приемник электромагнитных волн с антенной и заземлением. Принцип работы радиоприемника не изменился до сих пор, были лишь усовершенствованы его отдельные детали. Аппарат Попова мог принимать электромагнитные сигналы на значительных расстояниях без использования проводов, а также фиксировать электромагнитные сигналы из атмосферы.
Уже через 3 года в Париже началось промышленное изготовление приемников Попова. А в 1901 году в Кронштадте Попов основал предприятие по выпуску радиоприемников для военных нужд.
Заслуги А.С. Попова были высоко оценены мировой научной общественностью. С 1905 года он стал ректором Электротехнического института императора Александра III, позже был избран президентом РФХО.
Сегодня существует фонд и премия в области науки имени А.С. Попова. Его именем названа малая планета, улицы в различных городах страны, также его имя присвоено Центральному музею связи и НИИ радиоприема и акустики.
Так как изучением электромагнитных волн одновременно занимались несколько ученых, первенство в изобретении беспроводного радиоприемника (телеграфа) оспаривают Попов, итальянский радиотехник Маркони, немецкий инженер Браун и серб Никола Тесла. Первооткрывателями радиосвязи называют также Герца, Бранли, Лоджа. Если говорить о самом первом ученом, который открыл принцип распространения электромагнитных волн, это Максвелл. Однако в России именно Александр Попов сделал одно из величайших изобретений человечества и открыл эпоху радиосвязи.
Поделиться в сетях:
Принцип радио-телефонной связи. Простейший радиоприемник
«Радио: средство массовой информации,
слушая которое еще никто не испортил зрения»
Уолт Стритифф
В
данной теме поговорим о принципах радиотелефонной связи и рассмотрим устройство
простейшего радиоприемника.
Впервые электромагнитные волны экспериментально получил, передал на расстояние (правда, в пределах стола) и принял Генрих Герц. В качестве колебательных контуров он использовал так называемые диполи (или вибраторы) Герца: два стержня с шариками, между которыми был оставлен определенный зазор. К шарикам от индукционной катушки подводили достаточно высокое напряжение, и между ними проскакивала искра и в пространстве возникало электромагнитное поле, а, следовательно, и электромагнитная волна. Приемник был сделан аналогичным образом, только расстояние между шариками было уменьшено. Герц наблюдал электромагнитные колебания по искоркам, проскакивающим между проводниками приемного вибратора.
Опыты
Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно отправлять и
принимать сигналы, но все это делалось на малом расстоянии, в пределах
стола лаборатории. Проведя важный для науки эксперимент, Герц не увидел
практической ценности использования электромагнитных волн и даже сам отрицал
возможность их применения.
Однако эти опыты заинтересовали физиков всего мира. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель высшего учебного заведения в Кронштадте Александр Степанович Попов, создавший в апреле 1895 года первый в мире радиоприемник, в котором прием сигналов регистрировался с помощью электрического звонка.
Схема передатчика Попова довольно проста — это колебательный контур, который состоит из индуктивности (вторичной обмотки катушки), питаемой батареи и ёмкости (искрового промежутка). Если нажать на ключ, то в искровом промежутке катушки проскакивает искра, вызывающая электромагнитные колебания в антенне. Антенна является открытым вибратором и излучает электромагнитные волны, которые, достигнув антенны приемной станции, возбуждают в ней электрические колебания.
Для
регистрации принятых волн, Александр Степанович Попов применил специальный
прибор — когерер (от латинского слова «когеренцио» — сцепление),
состоящий из стеклянной трубки, в которой находятся металлические опилки.
В левый конец трубки введена металлическая пластина, в правый — провод,
соприкасающийся с опилками. В обычных условиях сопротивление опилок велико, но
под действием электрических колебаний между ними проскакивают искорки, опилки
слипаются, и сопротивление когерера резко уменьшается.
Попов
включил когерер в цепь, содержащую источник тока и звонок, молоточек которого
при действии звонка мог ударяться по резиновой трубке. Когда сопротивление
когерера велико, сила тока, постоянно идущего в цепи недостаточна для
притяжения якоря в реле. С появлением электромагнитной волны сопротивление
когерера падает, сила тока в цепи увеличивается, якорь реле замыкает цепь
электромагнита, включенного параллельно цепи когерера, и молоточек звонка
сигнализирует о приходе волны. При этом цепь электромагнита размыкается, и
молоточек ударяет по когереру. Сопротивление его резко увеличивается, и реле
размыкает цепь звонка.
В июне 1895 года Александр Степанович Попов усовершенствовал свой приемник, добавив к нему вертикальный провод — приемную антенну, а в марте 1896 —телеграфный аппарат для приема словесного текста, и получил возможность записывать сигналы на телеграфную ленту. 24 марта 1896 года были переданы первые слова с помощью азбуки Морзе — «Генрих Герц».
А уже в 1898 году Александр Степанович осуществил радиосвязь между двумя кораблями на расстояние 5 км.
В 1899 году его ученик Петр Николаевич Рыбкин обнаружил возможность приема радиотелеграфных сигналов на слух. Вскоре после этого Попов сконструировал первый специальный радиоприемник и тем самым положил начало развитию радиотелефонной связи.
Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же.
Вообще
радиосвязь представляет собой довольно сложный процесс. Поэтому мы рассмотрим
лишь наиболее общие принципы одного из ее видов — радиотелефонной связи, т.е.
передачи звуковой информации с помощью электромагнитных волн.
Радиопередачи стали возможны после создания генератора незатухающих колебаний. При радиотелефонной связи колебания давления воздуха в звуковой волне с помощью микрофона превращаются в электрические колебания той же формы. Трудность передачи звукового сигнала состоит в том, что для радиосвязи необходимы колебания высокой частоты, а колебания звукового диапазона — это низкочастотные колебания, для излучения которых невозможно построить эффективные антенны. Поэтому колебания звуковой частоты приходится тем или иным способом накладывать на колебания высокой частоты, которые уже переносят их на большие расстояния.
Радиопередающее
устройство содержит следующие основные элементы:
задающий генератор колебаний высокой частоты, преобразующий энергию
источника постоянного напряжения в гармонические колебания высокой частоты.
Частоту этих колебаний называют несущей. Она должна быть строго
постоянной. Далее, преобразователь сообщений в электрический сигнал,
используемый для модуляции колебаний несущей частоты. Вид преобразователя
зависит от физической природы передаваемого сигнала: при звуковом сигнале
преобразователем является микрофон, при передаче изображений — передающая
телевизионная трубка. Следующий элемент — это модулятор, в котором
происходит модуляция высокочастотного сигнала в соответствии с частотой
звукового сигнала, несущего информацию, подлежащую передаче. Модуляция —
это процесс изменение амплитуды высокочастотных колебаний с частотой, равной
частоте звукового сигнала. Обычно еще имеется один или два каскада усилителя
мощности модулированного сигнала. И излучающая антенна,
предназначенная для излучения электромагнитных волн в окружающее пространство.
Под
воздействием модулированных высокочастотных колебаний в передающей антенне
возникает переменный ток высокой частоты. Этот ток порождает в пространстве вокруг
антенны электромагнитное поле, которое распространяется в пространстве в виде
электромагнитных волн и достигает антенн радиоприемников.
Радиоприемное устройство предназначено для приема информации, передаваемой с помощью электромагнитных волн, излучаемых передающей антенной радиопередатчика.
Радиоприемное
устройство содержит следующие основные элементы: приемная
антенна, которая служит для улавливания электромагнитных
колебаний. Резонансный контур, настраиваемый на определенную
частоту, который из множества принятых антенной сигналов выделяет полезный
сигнал. В резонансном контуре в результате резонанса происходит увеличение
амплитуды напряжения принятых колебаний. Однако при этом дополнительная
высокочастотная энергия не создается и мощность принятого сигнала не
возрастает. Более того, она даже несколько уменьшается из-за неизбежных потерь
энергии на активном сопротивлении входной цепи. Мощность принятого сигнала
исключительно мала. Поэтому в усилителе высокой частоты повышается напряжение
принятого сигнала и увеличивается его мощность. Детекторный каскад, в
котором усиленный модулированный высокочастотный сигнал преобразуется и из него
выделяется модулирующий сигнал, несущий передаваемую информацию. Следовательно,
детектирование — это процесс, обратный модуляции. В качестве детектора
используют приборы с нелинейной характеристикой — электронные лампы и
полупроводниковые приборы. Выделенное в детекторном каскаде модулирующее
напряжение низкой частоты мало и его усиливают в усилителе низкой частоты.
После усиления низкочастотный сигнал поступает на громкоговоритель.
В
телевидении используются более высокие (порядка миллиарда герц) несущие
частоты. Телевизионные радиосигналы могут быть переданы только в
диапазоне ультракоротких (метровых) волн. Такие волны
распространяются обычно лишь в пределах прямой видимости антенны. Поэтому для
охвата телевизионным вещанием большой территории необходимо размещать
телепередатчики чаще и поднимать их антенны выше. Так, например, Останкинская
телевизионная башня в Москве высотой 540 метров обеспечивает уверенный прием
телепередач в радиусе 120 километров.
Зона уверенного приема телевидения непрерывно увеличивается в связи с появлением и использованием ретрансляционных спутников.
Получение цветного изображения осуществляется за счет передачи видеосигналов, несущих компоненты изображения, соответствующие основным цветам спектра красному, зеленому и синему.
В
настоящее время различные средства связи развиваются и совершенствуются в уже
освоенных областях, а также находят и новые области применения. Еще совсем
недавно междугородняя телефонная связь осуществлялась только по воздушным
линиям связи. На ее надежность влияли грозы и возможность обледенения проводов.
В настоящее же время широко применяются кабельные и радиорелейные линии,
сотовая мобильная связь, повышается уровень автоматизации связи.
Успехи в области космической радиосвязи позволили создать систему связи, названную “Орбита“. В этой системе используются ретрансляционные спутники связи.
Спутники связи серии “Молния” запускаются на сильно вытянутые орбиты. Период их обращения составляет около 12 часов. Созданы мощные и надежные системы, обеспечивающие телевизионным вещанием районы Сибири и Дальнего Востока и позволяющие осуществить телефонно-телеграфную связь с отдаленными районами страны.
Новые
спутники связи серии “Радуга” запускаются на орбиту радиусом
около 36000 км. На этой орбите период обращения спутника равен 24 часам,
поэтому спутник все время находится над одной и той же точкой поверхности
Земли. Совершенствуются и находят новые применения и такие сравнительно старые
средства связи, как телеграф и фототелеграф. О размахе, который получила
передача неподвижных изображений по фототелеграфу, можно судить по таким
цифрам: в год по фототелеграфу передается до 70 тысяч газетных полос, с которых
печатается свыше 3 миллиардов экземпляров газет.
Основные выводы:
– Радиосвязь — это процесс передачи и приема информации с помощью электромагнитных волн.
– Амплитудная модуляция — это процесс изменения амплитуды высокочастотных колебаний с частотой, равной частоте звукового сигнала.
– Процесс, обратный модуляции называется детектированием.
Схема приемника попова и обозначения. Простая схема радиоприемника: описание
Долгое время радиоприёмники возглавляли список самых значимых изобретений человечества. Первые такие устройства сейчас реконструированы и изменены под современный лад, однако в схеме их сборки мало что поменялось – та же антенна, то же заземление и колебательный контур для отсеивания ненужного сигнала. Бесспорно, схемы сильно усложнились со времён создателя радио – Попова. Его последователями были разработаны транзисторы и микросхемы для воспроизведения более качественного и энергозатратного сигнала.
Почему лучше начинать с простых схем?
Если вам понятна простая то можете быть уверены, что большая часть пути достижения успеха в сфере сборки и эксплуатации уже осилена. В этой статье мы разберём несколько схем таких приборов, историю их возникновения и основные характеристики: частоту, диапазон и т. д.
Историческая справка
7 мая 1895 года считается днём рождения радиоприёмника. В этот день российский учёный А. С. Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Русского физико-химического общества.
В 1899 году была построена первая линия радиосвязи длиной 45 км между и городом Котка. Во время Первой мировой войны получили распространение приёмник прямого усиления и электронные лампы. Во время военных действий наличие радио оказалось стратегически необходимым.
В 1918 году одновременно во Франции, Германии и США учёными Л. Левви, Л. Шоттки и Э. Армстронгом был разработан метод супергетеродинного приёма, но из-за слабых электронных ламп широкое распространение этот принцип получил только в 1930-х годах.
Транзисторные устройства появились и развивались в 50-х и 60-х годах. Первый широко используемый радиоприёмник на четырёх транзисторах Regency TR-1 был создан немецким физиком Гербертом Матаре при поддержке промышленника Якоба Михаэля. Он поступил в продажу в США в 1954 году. Все старые радиоприёмники работали на транзисторах.
В 70-х начинается изучение и внедрение интегральных микросхем. Сейчас приёмники развиваются с помощью большой интеграции узлов и цифровой обработки сигналов.
Характеристики приборов
Как старые радиоприёмники, так и современные обладают определёнными характеристиками:
- Чувствительность – способность принимать слабые сигналы.
- Динамический диапазон – измеряется в Герцах.
- Помехоустойчивость.
- Селективность (избирательность) – способность подавлять посторонние сигналы.
- Уровень собственных шумов.
- Стабильность.
Эти характеристики не меняются в новых поколениях приёмников и определяют их работоспособность и удобство эксплуатации.
Принцип работы радиоприёмников
В самом общем виде радиоприёмники СССР работали по следующей схеме:
- Из-за колебаний электромагнитного поля в антенне появляется переменный ток.
- Колебания фильтруются (селективность) для отделения информации от помех, т. е. из сигнала выделяется его важная составляющая.
- Полученный сигнал преобразуется в звук (в случае радиоприёмников).
По схожему принципу появляется изображение на телевизоре, передаются цифровые данные, работает радиоуправляемая техника (детские вертолёты, машинки).
Первый приёмник был больше похож на стеклянную трубку с двумя электродами и опилками внутри. Работа осуществлялась по принципу действия зарядов на металлический порошок. Приёмник обладал огромным по современным меркам сопротивлением (до 1000 Ом) из-за того, что опилки плохо контактировали между собой, и часть заряда проскакивала в воздушное пространство, где рассеивалась. Со временем эти опилки были заменены колебательным контуром и транзисторами для сохранения и передачи энергии.
В зависимости от индивидуальной схемы приёмника сигнал в нём может проходить дополнительную фильтрацию по амплитуде и частоте, усиление, оцифровку для дальнейшей программной обработки и т. д. Простая схема радиоприёмника предусматривает единичную обработку сигнала.
Терминология
Колебательным контуром в простейшем виде называются катушка и конденсатор, замкнутые в цепь. С помощью них из всех поступающих сигналов можно выделить нужный за счёт собственной частоты колебаний контура. Радиоприемники СССР, как, впрочем, и современные устройства, основаны на этом сегменте. Как все это функционирует?
Как правило, питание радиоприёмников происходит за счёт батареек, количество которых варьируется от 1 до 9. Для транзисторных аппаратов широко используются батареи 7Д-0.1 и типа “Крона” напряжением до 9 В. Чем больше батареек требует простая схема радиоприёмника, тем дольше он будет работать.
По частоте принимаемых сигналов устройства делятся на следующие типы:
- Длинноволновые (ДВ) – от 150 до 450 кГц (легко рассеиваются в ионосфере). Значение имеют приземлённые волны, интенсивность которых уменьшается с расстоянием.
- Средневолновые (СВ) – от 500 до 1500 кГц (легко рассеиваются в ионосфере днём, но ночью отражаются). В светлое время суток радиус действия определяется приземлёнными волнами, ночью – отражёнными.
- Коротковолновые (КВ) – от 3 до 30 МГц (не приземляются, исключительно отражаются ионосферой, поэтому вокруг приёмника существует зона радиомолчания). При малой мощности передатчика короткие волны могут распространяться на большие расстояния.
- Ультракоротковолновые (УКВ) – от 30 до 300 МГц (имеют высокую приникающую способность, как правило, отражаются ионосферой и легко огибают препятствия).
- – от 300 МГц до 3 ГГц (используются в сотовой связи и Wi-Fi, действуют в пределах видимости, не огибают препятствия и распространяются прямолинейно).
- Крайневысокочастотные (КВЧ) – от 3 до 30 ГГц (используются для спутниковой связи, отражаются от препятствий и действуют в пределах прямой видимости).
- Гипервысокочастотные (ГВЧ) – от 30 ГГц до 300 ГГц (не огибают препятствий и отражаются как свет, используются крайне ограниченно).
При использовании КВ, СВ и ДВ радиовещание можно вести, находясь далеко от станции. УКВ-диапазон принимает сигналы более специфично, но если станция поддерживает только его, то слушать на других частотах не получится. В приёмник можно внедрить плейер для прослушивания музыки, проектор для отображения на удалённые поверхности, часы и будильник. Описание схемы радиоприёмника с подобными дополнениями усложнится.
Внедрение в радиоприёмники микросхемы позволило значительно увеличить радиус приёма и частоту сигналов. Их главное преимущество в сравнительно малом потреблении энергии и маленьком размере, что удобно для переноса. Микросхема содержит все необходимые параметры для понижения дискретизации сигнала и удобства чтения выходных данных. Цифровая обработка сигнала доминирует в современных устройствах. были предназначены только для передачи аудиосигнала, лишь в последние десятилетия устройство приёмников развилось и усложнилось.
Схемы простейших приёмников
Схема простейшего радиоприёмника для сборки дома была разработана ещё во времена СССР. Тогда, как и сейчас, устройства разделялись на детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, супергетеродинного типа, рефлексные, регенеративные и сверхрегенеративные. Наиболее простыми в восприятии и сборке считаются детекторные приёмники, с которых, можно считать, началось развитие радио в начале 20-ог века. Наиболее сложными в построении стали устройства на микросхемах и нескольких транзисторах. Однако если вы разберетесь в одной схеме, другие уже не будут представлять проблемы.
Простой детекторный приёмник
Схема простейшего радиоприёмника содержит в себе две детали: германиевый диод (подойдут Д8 и Д9) и главный телефон с высоким сопротивлением (ТОН1 или ТОН2). Так как в цепи не присутствует колебательный контур, ловить сигналы определённой радиостанции, транслирующиеся в данной местности, он не сможет, но со своей основной задачей справиться.
Для работы понадобится хорошая антенна, которую можно закинуть на дерево, и провод заземления. Для верности его достаточно присоединить к массивному металлическому обломку (например, к ведру) и закопать на несколько сантиметров в землю.
Вариант с колебательным контуром
В прошлую схему для внедрения избирательности можно добавить катушку индуктивности и конденсатор, создав колебательный контур. Теперь при желании можно поймать сигнал конкретной радиостанции и даже усилить его.
Ламповый регенеративный коротковолновой приёмник
Ламповые радиоприёмники, схема которых довольно проста, изготавливаются для приёма сигналов любительских станций на небольших расстояниях – на диапазоны от УКВ (ультракоротковолнового) до ДВ (длинноволнового). На этой схеме работают пальчиковые батарейные лампы. Они лучше всего генерируют на УКВ. А сопротивление анодной нагрузки снимает низкая частота. Все детали приведены на схеме, самодельными можно считать только катушки и дроссель. Если вы хотите принимать телевизионный сигналы, то катушка L2 (EBF11) составляется из 7 витков диаметром 15 мм и провода на 1,5 мм. Для подойдет 5 витков.
Радиоприёмник прямого усиления на двух транзисторах
Схема содержит и двухкаскадный усилитель НЧ – это настраиваемый входной колебательный контур радиоприёмника. Первый каскад – детектор ВЧ модулированного сигнала. Катушка индуктивности намотана в 80 витков проводом ПЭВ-0,25 (от шестого витка идёт отвод снизу по схеме) на ферритовом стержне диаметром 10 мм и длиной 40.
Подобная простая схема радиоприёмника рассчитана на распознавание мощных сигналов от недалёких станций.
Сверхгенеративное устройство на FM-диапазоны
FM-приёмник, собранный по модели Е. Солодовникова, несложен в сборке, но обладает высокой чувствительностью (до 1 мкВ). Такие устройства используют для высокочастотных сигналов (более 1МГЦ) с амплитудной модуляцией. Благодаря сильной положительной обратной связи коэффициент возрастает до бесконечности, и схема переходит в режим генерации. По этой причине происходит самовозбуждение. Чтобы его избежать и использовать приёмник как высокочастотный усилитель, установите уровень коэффициента и, когда дойдет до этого значения, резко снизьте до минимума. Для постоянного мониторинга усиления можно использовать генератор пилообразных импульсов, а можно сделать проще.
На практике нередко в качестве генератора выступает сам усилитель. С помощью фильтров (R6C7), выделяющих сигналы низких частот, ограничивается проход ультразвуковых колебаний на вход последующего каскада УНЧ. Для FM-сигналов 100-108 МГц катушка L1 преобразуется в полувиток с сечением 30 мм и линейной частью 20 мм при диаметре провода 1 мм. А катушка L2 содержит 2-3 витка диаметром 15 мм и провод с сечением 0,7 мм внутри полувитка. Возможно усиление приёмника для сигналов от 87,5 МГц.
Устройство на микросхеме
КВ-радиоприёмник, схема которого была разработана в 70-е годы, сейчас считают прототипом Интернета. Коротковолновые сигналы (3-30 МГц) путешествуют на огромные расстояния. Нетрудно настроить приёмник для прослушивания трансляции в другой стране. За это прототип получил название мирового радио.
Простой КВ-приёмник
Более простая схема радиоприёмника лишена микросхемы. Перекрывает диапазон от 4 до 13 МГц по частоте и до 75 метров по длине. Питание – 9 В от батареи “Крона”. В качестве антенны может служить монтажный провод. Приёмник работает на наушники от плейера. Высокочастотный трактат построен на транзисторах VT1 и VT2. За счёт конденсатора С3 возникает положительный обратный заряд, регулируемый резистором R5.
Современные радиоприёмники
Современные аппараты очень похожи на радиоприёмники СССР: они используют ту же антенну, на которой возникают слабые электромагнитные колебания. В антенне появляются высокочастотные колебания от разных радиостанций. Они не используются непосредственно для передачи сигнала, но осуществляют работу последующей цепи. Сейчас такой эффект достигается с помощью полупроводниковых приборов.
Широкое развитие приёмники получили в середине 20-го века и с тех пор непрерывно улучшаются, несмотря на замену их мобильными телефонами, планшетами и телевизорами.
Общее устройство радиоприёмников со времён Попова изменилось незначительно. Можно сказать, что схемы сильно усложнились, добавились микросхемы и транзисторы, стало возможным принимать не только аудиосигнал, но и встраивать проектор. Так приёмники эволюционировали в телевизоры. Сейчас при желании в аппарат можно встроить всё, что душе угодно.
Радио – одно из самых значимых достижений человеческого разума конца 19 века. А начало развития радиотехники неразрывно связано с именем Александра Степановича Попова, которого в России считают изобретателем радио. Сегодня со дня его рождения исполняется 150 лет.
Русский ученый Александр Попов родился в поселке Турьинские рудники, сейчас – город Краснотурьинск Свердловской области в семье священника Степана Петрова Попова и его жены Анны Степановны.
Учился в Далматовском, а затем Екатеринбургском духовных училищах. В 1877 году с отличием окончил общеобразовательные классы в Пермской духовной семинарии. После этого поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Учась в университете, был ассистентом на лекциях по физике, работал экскурсоводом в Первой электротехнической выставки в Санкт- Петербурге, в 1881-1883 годах работал монтером электростанции в товариществе “Электротехник”.
В 1882 году защитил диссертацию “О принципах магнито- и динамо-электрических машин постоянного тока” и получил ученую степень кандидата наук. На следующий год ученый совет университета решил оставить его при университете для подготовки к профессорскому званию.
Александр Степанович занимался и преподавательской деятельностью, в частности читал лекции и вел практические занятия в Кронштадте в Минном офицерском классе (МОК) Морского ведомства.
В апреле 1887 года Попов был избран членом Русского физико-химического общества (РФХО), в 1893-м вступил в Русское техническое общество (РТО).
Он много путешествовал – не только по России. Так, в том же 1893 году был на Всемирной промышленной выставке в Чикаго (США). Посетил Берлин, Лондон и Париж, где знакомился с деятельностью научных учреждений.
Точка отсчета
Основной вехой в деятельности Попова стало создание им радиоприемника и системы радиосвязи. В 1895 году он изготовил когерентный приемник, способный принимать на расстоянии без проводов электромагнитные сигналы различной длительности. Собрал и испытал первую в мире практическую систему радиосвязи, включающую искровой передатчик Герца собственной конструкции и изобретенный им приемник. В ходе опытов также была обнаружена способность приемника регистрировать электромагнитные сигналы атмосферного происхождения.
В том же году Попов выступил на заседании РФХО с докладом “Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям”, во время которого и продемонстрировал работу аппаратуры беспроводной связи. Пять дней спустя в газете “Кронштадтский вестник” было опубликовано первое сообщение об успешных опытах Попова с приборами для беспроводной связи.
В 1898 году началось промышленное производство корабельных радиостанций Попова фирмой Э. Дюкрете в Париже. Созданная по инициативе ученого кронштадтская радиомастерская – первое радиотехническое предприятие России, с 1901 года приступила к выпуску аппаратуры для Военно-Морского флота. В 1904 году петербургская фирма “Сименс и Гальске”, немецкая фирма Telefunken и Попов совместно организовали “Отделение беспроволочной телеграфии по системе А. С. Попова”.
В 1901 году Александр Степанович Попов стал профессором физики в Электротехническом институте императора Александра III. В 1905 году по решению Ученого совета стал первым избранным директором института.
Вообще, нужно отметить, что деятельность Попова как ученого и изобретателя была высоко оценена и в России, и за границей еще при жизни. Ему была присуждена премия РТО, Высочайше пожалована премия “за непрерывные труды по применению телеграфирования без проводов на судах флота”, он был награжден Большой золотой медалью Всемирной промышленной выставки в Париже(1900), орденами Российской империи, избран почетным членом РТО, почетным инженером-электриком и президентом РФХО.
После его смерти 13 января 1906 года в России был создан фонд и учреждена премия его имени. В 1945 году был учрежден праздник – День радио, отмечаемый 7 мая, учреждены знак “Почетный радист” и Золотая медаль АН СССР имени А. С. Попова, именные премии и стипендии. Также именем Попова названы малая планета, объект лунного ландшафта обратной стороны Луны, Центральный музей связи и улица в Петербурге, НИИ радиоприема и акустики, теплоход. Ему воздвигнуты памятники в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Краснотурьинске, Котке (Финляндия), Петродворце, Кронштадте, на острове Гогланд.
А в 2005 году Международный институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) установил в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете “ЛЭТИ” мемориальную доску в память об изобретении радио Поповым. Таким образом международным общественным признанием организация подтвердила приоритет Александра Степановича Попова в изобретении радио.
Впрочем, вопрос, кто же на самом деле изобрел радио, вызывает споры до сих пор. Главный “конкурент” русского ученого – итальянский радиотехник и предприниматель Гульельмо Маркони (1874-1937), который в 1896 году получил патент на “усовершенствование в передачи электрических импульсов и сигналов и аппаратуры для этого”.
Именно ему, а также немецкому инженеру Карлу Фердинанду Брауну , досталась в 1909 году, уже после смерти Попова, Нобелевская премия “за работы по созданию беспроволочного телеграфа”. Еще один претендент на звание изобретателя радио – Никола Тесла, серб, переехавший на ПМЖ в США.
Материал подготовлен интернет-редакцией www.rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников
Опыты Герца показали, что с помощью электромагнитных волн можно отправлять и принимать сигналы, но все это делалось на очень малом расстоянии, в пределах стола лаборатории. Проведя важный для науки эксперимент, Герц не увидел практической ценности использования электромагнитных волн и даже сам отрицал возможность их применения.
Однако эти опыты заинтересовали физиков всего мира. В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель высшего учебного заведения в Кронштадте А.С. Попов, создавший в апреле 1895 г. первый в мире радиоприемник, в котором прием сигналов регистрировался с помощью электрического звонка.
Схема передатчика Попова изображена на рисунке 1. Колебательный контур состоит из индуктивности – вторичной обмотки индукционной катушки L , питаемой батареей Б, и емкости – искрового промежутка аЬ. Если нажать на ключ К, то в искровом промежутке катушки проскакивает искра, представляющая собой высокочастотный разряд и вызывающая электромагнитные колебания в антенне А.
Антенна является открытым вибратором и излучает электромагнитные волны, которые, достигнув антенны приемной станции, возбуждают в ней электрические колебания.
Для регистрации принятых волн А.С. Попов применил специальный прибор – когерер К, состоящий из стеклянной трубки, в которой находятся металлические опилки (рис. 2).
В левый конец трубки введена металлическая пластинка В, в правый – провод С, соприкасающийся с опилками. В обычных условиях сопротивление опилок велико, но под действием электрических колебании между ними проскакивают маленькие искорки, опилки слипаются, и сопротивление когерера резко уменьшается. Если встряхнуть трубочку или слегка ударить по ней, то опилки распадаются, и их сопротивление снова возрастет. А.С. Попов включил когерер в цепь, содержащую источник ЭДС Б и звонок, молоточек которого при действии звонка мог ударять по резиновой трубке Т. Когда сопротивление когерера велико, сила тока, постоянно идущего в цепи БBCNБ, недостаточна для притяжения якоря в реле. С появлением электромагнитной волны сопротивление когерера падает, сила тока в цепи БBCNБ увеличивается, якорь S реле замыкает в точке Q цепь электромагнита М 1 , включенного параллельно цепи когерера, и молоточек звонка сигнализирует о приходе волны. При этом цепь электромагнита Μ размыкается, и молоточек ударяет по когереру. Сопротивление когерера увеличивается, и реле размыкает цепь звонка. На одиночную волну прибор отвечает коротким звонком, а на непрерывно принимаемые волны – частыми звонками через равные промежутки времени.
Реле позволило А.С. Попову не регистрировать непосредственно принимаемые антенной волны, а использовать их малую энергию для управления источником энергии, который питает аппарат, регистрирующий появление этих волн.
В июне 1895 г. А.С. Попов усовершенствовал свой приемник, добавив к нему для повышения чувствительности вертикальный провод – приемную антенну, а в марте – телеграфный аппарат для приема словесного текста, и получил возможность записывать принимаемые сигналы на телеграфную ленту. 24 марта 1896 г. были переданы первые слова “Генрих Герц” с помощью азбуки Морзе.
Добившись успеха, А.С. Попов продолжал опыты по увеличению дальности радиосвязи. Он использовал явление резонанса, для чего применил в своих приборах элементы настройки на определенную длину волны, и уже в 1898 г. А.С. Попов осуществил радиосвязь между двумя кораблями на расстояние 5 км.
В 1899 г. его ученик П.Н. Рыбкин обнаружил возможность приема радиотелеграфных сигналов “на слух”. Вскоре после этого А. С. Попов сконструировал первый специальный радиоприемник и тем самым положил начало развитию радиотелефонной связи.
Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник Попова, основные принципы их действия те же. В любом приемнике имеется антенна, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электрические колебания. Эти слабые сигналы управляют источниками энергии, питающими последующие цепи.
Литература
Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. – Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. – C. 440-442.
Схема приемника Попова, приведенная в «Журнале Русского физико-химического общества».
Картинка 7 из презентации «Принцип радиосвязи» к урокам физики на тему «Радиоволны»
Размеры: 800 х 600 пикселей, формат: png.
Чтобы бесплатно скачать картинку для урока физики,
щёлкните по изображению правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как. ..».
Для показа картинок на уроке Вы также можете бесплатно скачать презентацию «Принцип радиосвязи.ppt»
целиком со всеми картинками в zip-архиве. Размер архива – 378 КБ.
Радиоволны
«Опыт Герца» – Первый радиоприёмник А.С. Попова (1895 г.). Схема первого радиоприёмника А. С. Попова. Опыт Генриха Герца. Первый радиоприемник А. С. Попова (1895 г.). На основе своего опыта Попов сделал вывод. Ззз з. Объяснение результатов опыта. Ок. Радиоприемник Маркони (1896 г.). Опорный конспект. Александр Степанович Попов (1859 – 1905).
«Радио Попов изобретение» – В мае 1899 г. провели испытания системы радиосвязи между кронштадтскими фортами. Изобретение радио А.С. Поповым. Когерер. В габаритах. Радио. Принципы радиосвязи. Что дает возможность экономически выгодно производить изделия. От старой технологии изготовления деталей и изделий радиовещания. Попов Александр Степанович.
«Распространение радиоволн» – Модели распространения и частотные диапазоны (2). Возможна ли совместная работа?! Сверхрефракция, волноводные эффекты и помехи в микроволновом диапазоне. Линия прямой видимости с многолучевым приёмом. Процедуры обсуждения, одобрения и принятии публикаций разрабатываются и утверждаются Ассамблеей радиосвязи.
«Средства связи» – Развитие средств связи. Развитие средств связи преодолело немалый путь. От первых радиоприборов, до современной аппаратуры. Попов- прародитель современных средств связи. Схема первого радиоприёмника изобретённая Поповым. С каждым днём средства связи становятся более развитыми. Первые радиоприёмники.
«Радио изобретение» – 1920 г. Появление радиосвязи легло в основу развития направлений. 1888 г. 1922 г. Вывод: Армстронг изобретает супергетеродинный приёмник, позволяющий принимать очень слабые сигналы. 1903 г. Томас Альва Эдисон, американский изобретатель, открыл явление термоэлектронной эмиссии.
Всего в теме 25 презентаций
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.
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.
принципов радио | Базовая теория переменного тока
Одно из наиболее интересных применений электричества – это генерация невидимых волн энергии, называемых радиоволнами . Ограниченный объем этого урока по переменному току не позволяет полностью изучить концепцию, некоторые из основных принципов будут рассмотрены.
Когда Эрстед случайно открыл электромагнетизм, стало ясно, что электричество и магнетизм связаны друг с другом.
Когда электрический ток пропускался через проводник, создавалось магнитное поле, перпендикулярное оси потока.Аналогичным образом, если проводник подвергался изменению магнитного потока перпендикулярно проводнику, по длине этого проводника создавалось напряжение.
До сих пор ученые знали, что электричество и магнетизм всегда, казалось, влияют друг на друга под прямым углом. Однако главное открытие было скрыто прямо под этой, казалось бы, простой концепцией взаимосвязанной перпендикулярности, и ее открытие стало одним из поворотных моментов в современной науке.
Взаимосвязь электрического и магнитного полей
Этот прорыв в физике трудно переоценить.Человек, ответственный за эту концептуальную революцию, был шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879), который «объединил» изучение электричества и магнетизма в четырех относительно аккуратных уравнениях.
По сути, он обнаружил, что электрические и магнитные поля неразрывно связаны друг с другом, с наличием проводящего пути для протекания тока или без него. Говоря более формально, открытие Максвелла было следующим:
Изменяющееся электрическое поле создает перпендикулярное магнитное поле, и
Изменяющееся магнитное поле создает перпендикулярное электрическое поле.
Все это может происходить в открытом космосе, где переменные электрические и магнитные поля поддерживают друг друга, пока они движутся в космосе со скоростью света. Эта динамическая структура электрических и магнитных полей, распространяющихся в пространстве, более известна как электромагнитная волна .
Есть много видов естественной радиационной энергии, состоящей из электромагнитных волн. Даже свет по своей природе является электромагнитным. Таковы рентгеновские лучи и «гамма-излучение».
Единственное различие между этими видами электромагнитного излучения – частота их колебаний (чередование электрического и магнитного полей взад и вперед по полярности). Используя источник переменного напряжения и специальное устройство, называемое антенной , мы можем с легкостью создавать электромагнитные волны (гораздо более низкой частоты, чем у света).
Типы антенн
Антенна – это не что иное, как устройство, создающее рассеивающее электрическое или магнитное поле.Два основных типа антенн – это диполь и петля : Рисунок ниже
Антенны дипольные и рамочные.
Хотя диполь выглядит как разомкнутая цепь, а петля – как короткое замыкание, эти отрезки провода являются эффективными излучателями электромагнитных полей при подключении к источникам переменного тока соответствующей частоты. Два открытых провода диполя действуют как своего рода конденсатор (два проводника, разделенных диэлектриком), при этом электрическое поле может рассеиваться, а не концентрироваться между двумя близко расположенными пластинами.
Замкнутый провод рамочной антенны действует как индуктор с большим воздушным сердечником, снова предоставляя широкие возможности для рассеивания поля от антенны вместо того, чтобы концентрироваться и удерживаться, как в обычном индукторе.
Когда активный диполь излучает свое изменяющееся электрическое поле в космос, изменяющееся магнитное поле создается под прямым углом, таким образом поддерживая электрическое поле дальше в космос, и так далее, поскольку волна распространяется со скоростью света.
Поскольку питаемая рамочная антенна излучает свое изменяющееся магнитное поле в космос, изменяющееся электрическое поле создается под прямым углом, с тем же конечным результатом, что непрерывная электромагнитная волна направляется в сторону от антенны. Обе антенны решают одну и ту же основную задачу: контролируемое создание электромагнитного поля.
Функции антенны
При подключении к источнику высокочастотного переменного тока антенна действует как передающее устройство , преобразуя переменное напряжение и ток в энергию электромагнитной волны.Антенны также способны улавливать электромагнитные волны и преобразовывать их энергию в переменное напряжение и ток. В этом режиме антенна действует как приемное устройство : Рисунок ниже
Базовый радиопередатчик и приемник.
Хотя об антенной технологии можно сказать на намного больше, чем на , этого краткого введения достаточно, чтобы дать вам общее представление о том, что происходит (и, возможно, достаточно информации, чтобы спровоцировать несколько экспериментов).
ОБЗОР:
- Джеймс Максвелл обнаружил, что изменяющиеся электрические поля создают перпендикулярные магнитные поля, и наоборот, даже в пустом пространстве.
- Двойной набор электрических и магнитных полей, колеблющихся под прямым углом друг к другу и движущихся со скоростью света, составляет электромагнитную волну .
- Антенна – это устройство из проволоки, предназначенное для излучения изменяющегося электрического поля или изменяющегося магнитного поля при питании от высокочастотного источника переменного тока или для перехвата электромагнитного поля и преобразования его в переменное напряжение или ток.
- Дипольная антенна состоит из двух отрезков провода (не соприкасающихся), которые в первую очередь генерируют электрическое поле при подаче энергии и, во-вторых, создают магнитное поле в космосе.
- Рамочная антенна состоит из петли из проволоки, которая в первую очередь генерирует магнитное поле при включении, а во вторую – электрическое поле в космосе.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Основные принципы радиосвязи
Радиоволна – это электромагнитная (ЭМ) волна с частотными характеристиками, которые делают ее полезной. Волна распространяется на большие расстояния в космосе (в атмосферу или из нее), не теряя слишком много силы. Антенна используется для преобразования электрического тока в радиоволну, чтобы он мог перемещаться в пространстве к приемной антенне, которая преобразует его обратно в электрический ток для использования приемником.
Как распространяются радиоволны
Все вещества обладают разной степенью проводимости или устойчивости к радиоволнам. Сама Земля действует как величайшее сопротивление радиоволнам. Излучаемая энергия, которая проходит вблизи земли, вызывает в земле напряжение, которое вычитает энергию из волны, уменьшая силу волны по мере увеличения расстояния от антенны.Деревья, здания и месторождения полезных ископаемых в разной степени влияют на прочность. Излучаемая энергия в верхних слоях атмосферы также подвержена влиянию, поскольку энергия излучения поглощается молекулами воздуха, воды и пыли. Характеристики распространения радиоволн различаются в зависимости от частоты сигнала, конструкции, использования и ограничений оборудования.
Земная волна
Земная волна распространяется по поверхности Земли. Лучше всего представить себе путь земной волны в туннеле или переулке, ограниченном поверхностью Земли и ионосферой, которая удерживает земную волну от выхода в космос.Как правило, чем ниже частота, тем дальше распространяется сигнал.
Наземные волны можно использовать в целях навигации, потому что они надежно и предсказуемо движутся по одному и тому же маршруту день за днем и не подвержены влиянию слишком многих внешних факторов. Диапазон частот земной волны обычно составляет от самых низких частот радиодиапазона (возможно, всего 100 Гц) до приблизительно 1000 кГц (1 МГц). Хотя на частотах выше этой, до 30 МГц, присутствует составляющая земной волны, земная волна на этих более высоких частотах теряет силу на очень коротких расстояниях.
Рекомендует летная грамотность Секреты заходов и вылетов Рода Мачадо по приборам – Если вы активный пилот IFR, готовитесь к IPC или даже имеете рейтинг ATP или IFR, то этот интерактивный курс для вас.
Небесная волна
Небесная волна на частотах от 1 до 30 МГц хороша для больших расстояний, потому что эти частоты преломляются или «изгибаются» ионосферой, в результате чего сигнал отправляется обратно на Землю с высоко в небе и получал большие расстояния.[Рис. 9-1] Используемые высокочастотными (ВЧ) радиостанциями в самолетах, сообщения могут отправляться через океаны с использованием мощности всего от 50 до 100 Вт. Частоты, которые производят космическую волну, не используются для навигации, поскольку путь сигнала от передатчика к приемнику сильно варьируется. Волна «отражается» от ионосферы, которая постоянно меняется из-за разного количества поступающего на нее солнечного излучения (ночные / дневные и сезонные колебания, активность солнечных пятен и т. Д.). Следовательно, небесная волна ненадежна для целей навигации.
Рисунок 9-1.
Для целей авиационной связи надежность спутниковой связи (HF) составляет от 80 до 90 процентов. На смену ВЧ постепенно приходит более надежная спутниковая связь.
Космическая волна
Когда радиоволны проходят через ионосферу, радиоволны с частотой 15 МГц и выше (вплоть до многих ГГц) считаются космическими волнами. Большинство навигационных систем работают с сигналами, распространяющимися как космические волны.На частотах выше 100 МГц практически отсутствуют компоненты земной или небесной волны. Это космические волны, но (за исключением системы глобального позиционирования (GPS)) навигационный сигнал используется до того, как он достигнет ионосферы, поэтому влияние ионосферы, которое может вызвать некоторые ошибки распространения, минимально. Ошибки GPS, вызванные прохождением через ионосферу, значительны и исправляются системой приемника GPS.
Космические волны имеют еще одну характеристику, вызывающую беспокойство у пользователей. Космические волны отражаются от твердых предметов и могут быть заблокированы, если объект находится между передатчиком и приемником.Этот отскок вызван ошибкой места и местности, а также ошибкой модуляции винта / ротора в системах с очень большим всенаправленным диапазоном (VOR). Искажение курса системы посадки по приборам (ILS) также является результатом этого явления, что привело к необходимости установления критических зон ILS.
Как правило, космические волны можно принимать «по прямой видимости», но волны более низких частот несколько «изгибаются» за горизонт. Сигнал VOR на частотах от 108 до 118 МГц является более низкой частотой, чем частота сигнала оборудования для измерения расстояния (DME) на частотах от 962 до 1213 МГц.Следовательно, когда самолет летит «за горизонт» от станции VOR / DME, DME обычно первым прекращает работу.
Нарушения приема радиоволн
Статические помехи искажают радиоволны и мешают нормальному приему сигналов связи и навигации. Низкочастотное бортовое оборудование, такое как автоматический пеленгатор (ADF) и LORAN (дальняя навигация), особенно подвержено статическим помехам. Использование частот очень высоких (VHF) и сверхвысоких (UHF) частот позволяет избежать многих эффектов шума разряда.Статический шум, слышимый на навигационных или коммуникационных радиочастотах, может быть предупреждением о помехах дисплеям навигационных приборов. Вот некоторые из проблем, вызванных статическими атмосферными осадками (P-static):
- Полная потеря связи в диапазоне УКВ.
- Ошибочные показания магнитного компаса.
- Самолет летит с опущенным одним крылом с использованием автопилота.
- Высокий визг при воспроизведении звука.
- Звук моторной лодки на аудио.
- Потеря всей авионики.
- Не работает навигационная система с очень низкими частотами (VLF).
- Ошибочные показания прибора.
- Слабая передача и плохой радиоприем.
- Огонь Святого Эльма.
Рекомендует для обучения летной грамотности
Основные принципы радиосвязи – 1-й отряд быстрого реагирования
Использование радио в 1-м отряде быстрого реагирования – сложная и дисциплинированная задача, однако эта сложность в основном связана с объемом связи, а не со сложностью отдельных задач. По своей сути использование радио очень простое. Ниже вы найдете объяснение основных принципов.
Частота
Частота является основой любой радиосвязи. Радио работает – на самом базовом уровне – испускает электромагнитные волны с разными частотами колебаний. Настраиваясь на частоту, радио может принимать и передавать на указанной частоте.
Примечание
Радиостанции военного уровня намного сложнее, чем это, и используют криптографию и усовершенствованную частотную манипуляцию, однако это не моделируется в игре.
Частоты с очень похожими длинами волн или определенными математическими отношениями между ними могут мешать друг другу, поэтому хороший план связи гарантирует, что частоты не перекрываются или не мешают друг другу.
На одной частоте может работать только одна радиосеть.
каналов
Канал – это предварительно запрограммированный канал на радиоустройстве, который позволяет быстро переключаться на предварительно запрограммированные сети. Например, канал 1 может быть настроен на 50, а канал 2 – на 51.Переключаясь между каналом 1 и каналом 2, пользователь сможет переключаться между 50 и 51 быстрее, чем вводя частоту.
Альтернативные каналы
Некоторые радиомодули в устройстве позволяют выделить альтернативный канал. Альтернативный канал – это канал, которым можно управлять в дополнение к основному каналу. Это позволит оператору одновременно принимать и передавать данные по двум каналам с одного и того же радиоблока.
Сеть
Определенное использование заданной частоты, которая используется набором позывных для связи с одним и другим с определенной целью.Например, у вас может быть командная сеть для передачи приказов высокого уровня исполнительным элементам или сеть огня для связи с артиллерией или элементами ЦАХАЛа.
Радио
Радио – это электронный приемопередатчик, который позволяет осуществлять прием и передачу данных на одной или нескольких указанных частотах.
имеют разную длину антенны и выходную мощность, что влияет на их максимальную дальность передачи и степень их влияния на местность или метеорологические помехи.Некоторые радиостанции также будут иметь расширенные функции, такие как GPS-позиционирование, множественные частоты (программирование альтернативных частот), динамики, назначение стереозвука и подсветку для работы в условиях низкой освещенности.
Радио в 1-м ФСОР имеют три рейтинга:
SCOM Номинальный
Радиостанции с рейтингомSCOM (Short Comm) рассчитаны на диапазон передачи 5 км, работающий в диапазоне от 50 до 512 МГц с разрешением по частоте 0,1 МГц.
LCOM Номинальный
Радиостанции с рейтингомLCOM (Long Comm) рассчитаны на диапазон передачи 20 км и работают в диапазоне от 30 до 87 МГц с разрешением по частоте 0.1 МГц.
AVCOM Номинальный
Радиостанции с рейтингом AVCOM (Aviation Comm) рассчитаны на диапазон передачи 40 км и могут работать в диапазоне от 30 до 87 МГц с разрешением по частоте 0,1 МГц.
Если устройство оснащено радиоприемником, вам всегда будет указан его рейтинг COM, а также список его функций. Если вам не предоставили эту информацию, полный список наших радиостанций, их характеристики и характеристики можно найти в Приложении C – Радиооборудование.
Трансмиссия
Передача – это пакет сообщений, отправленный от одного позывного к другому на определенной частоте.Передача происходит на определенной частоте и содержит отправителя и предполагаемого получателя вместе с соответствующим конечным словом – либо «Over», либо «Out», но не оба сразу.
Сообщение
Сообщение – это содержимое передачи, которое передает определенные компоненты информации.
Позывной
Позывной – это ключевое слово, предназначенное для уникальной идентификации оператора радиосвязи в сети. Позывные также обеспечивают повышенный OPSEC в случае нарушения связи, поскольку они маскируют идентичность или возможности элемента.
Примечание
В первом RRF мы предполагаем, что связь всегда безопасна и не может быть подвергнута опасности. Это сделано для того, чтобы нам не приходилось иметь дело с криптографическими и частотными сменами ключей в случае потери радио.
Все радиостанции должны быть восстановлены или уничтожены в игровом пространстве, чтобы предотвратить их захват вражескими силами – однако команде 57A запрещено использовать это для прямого прослушивания или вмешательства в связь blufor.
Позывныеназначаются заранее по команде и обычно соответствуют СОП устройства для радиопозывных, указанных в Приложении A – Карта вызова СОП.
Принципы радио
Принципы радио
Необязательно быть электроником специалист по использованию оборудования радиосвязи, но понимание основы помогут оптимально использовать морское радио.
В 1887 году Генрих Герц продемонстрировал, что электромагнитная энергия может быть
отправляется в космос в виде радиоволн, которые проходят через
атмосферу примерно со скоростью света.
Радиоволна – это электромагнитная волна, характеризующаяся частотой
при котором энергия колеблется между электрическим и магнитным полями. Частота выражается в герцах (Гц) или циклах в секунду и связана с
до длины волны λ, которая представляет собой расстояние, на которое проходит радиоволна во время
одно колебание: λ = c / f (где c равно скорости света).
Радиосвязь
Радиосвязь заключается в передаче информации (например, голосовые или цифровые данные) по воздуху с помощью радиоволн. Для этого радиостанция состоит из цепочки компонентов, каждая из которых со специальной задачей по захвату, обработке, транспортировке и воспроизведению информация, которую необходимо передать:
- устройство для преобразования информации в электрический сигнал (например,г. микрофон). Этот сигнал называется сигналом основной полосы частот и обычно в звуковом диапазоне.
- модулятор помещает информацию о сигнале основной полосы частот на выбранная радиочастота.
- передатчик представляет собой усилитель мощности RF, который поставит модулированный радиочастота на антенне
- антенна представляет собой электропроводящий стержень заданной длины,
который будет излучать электромагнитную радиоволну, когда электрическое радио
на него подается сигнал.
Частота подаваемого радиосигнала должна быть настроен на длину антенны.
В приемнике падающая электромагнитная радиоволна вызывает электрическую радиосигнал на антенне. - РЧ усилитель на стороне приемника будет усилить слабый радиочастотный сигнал, захваченный антенной приемника.
- демодулятор восстановит исходную информацию о основной полосе частот из принятый радиосигнал.
- , наконец, устройство для воспроизведения передаваемой информации из электрических необходим сигнал основной полосы частот (например,г. громкоговоритель или головной телефон).
В дальнейшем будет рассматриваться в основном судовое радиооборудование. Морские радиостанции включают в себя установленные УКВ, портативные УКВ и однополосные радиостанции. (SSB) трансиверы. Не морское оборудование связи, такое как любительское радио (HAM), гражданский диапазон (CB) и сотовые телефоны не учитываются. здесь.
Радиоволны
Основы современной радиосвязи уже
был задуман в начале 20 века. В то время радио было разработано для передачи в основном голоса и музыки.
Но очень скоро появится возможность передавать более сложную информацию.
например, текст (в виде телеграмм) по радиоволнам преследовался.
Это привело к телеграфии Морзе.
Азбука Морзе была основана на звуковом тоне, который переключался в соответствии с
к фиксированным образцам, представляющим символы алфавита.
Общим для голоса, музыки или телеграфии Морзе является то, что основная информация
это звуковой сигнал.
Сигналы в основном характеризуются своей амплитудой («силой») и их частота («высота звука»).Частота сигналов выражается в герцах (Гц) или циклах в секунду. Люди могут слышать «тоны» в диапазоне 30 Гц, это очень “низкий” тон, примерно до 12 000 Гц, это очень “высокий” тон. Этот диапазон называется звуковым спектром. В основном радиосистемы предназначены для транспортировки только этих слышимые тоны.
Так как сигналы звукового диапазона имеют такую низкую частоту, что
они не будут излучать от антенны, высокочастотный радиосигнал
должен использоваться как “несущий” сигнал для передачи информации
по воздуху. Этот принцип использует тот факт, что – в отличие от
низкочастотные сигналы – высокочастотные радиосигналы будут «излучать»
легко от подходящей антенны в атмосферу.
Радиочастотный спектр
Частота сигналов обычно выражается в герцах. (Гц), но для радиосигналов числа настолько велики, что единицы измерения килогерцы (кГц), мегагерцы (МГц) и гигагерцы (ГГц), для соответствующих значений в тысячу, миллион и миллиард, умноженные на герц.
Радиочастотный спектр – это диапазон частот, будет эффективно излучать от соответствующей антенны. Поскольку это очень широкий диапазон, радиочастотный спектр делится на разные частотные диапазоны. Каждая полоса имеет определенные характеристики в отношении излучения и затухания в атмосфера. Как следствие, каждая полоса была выделена для определенной связи. приложений, как указано в таблицах ниже.
Радиочастотные диапазоны:
LF-диапазон | 30 | до | 300 кГц | его основное применение – для авиационных маяков, навигационных (LORAN), информационных и погодных систем |
MF-диапазон | 300 | до | 3000 кГц | Navtex использует 518 кГц и 490 кГц для важных цифровых текстовых трансляций |
ВЧ-диапазон | 3000 | до | 30 000 кГц | этот диапазон обширен используется для наземной радиосвязи среднего и дальнего действия |
Диапазон VHF | 30 000 | – | 300 000 кГц | VHF имеет определенные диапазоны, используемые для наземного радиовещания (87-108 МГц), для связи с самолетами ( 108–136 МГц), для любительского радио (144–146 МГц) и для морской связи (156–174 МГц) |
Диапазон УВЧ | 300 000 | до | 3 0 00000 кГц | спутниковые системы позиционирования, а также мобильные телефоны используют спектр УВЧ |
Микроволновые полосы частот:
L-диапазон | 950 | до | 1450 МГц | Несущие Системы позиционирования GPS, Glonas и Galileo находятся в диапазоне L |
S-диапазоне | 1 500 | до | 5200 МГц | Диапазон S используется метеорологическими радарами и некоторыми спутниками связи (например.![]() |
Диапазон C | 3900 | – | 6200 МГц | Диапазон C в основном используется для открытой спутниковой связи |
Диапазон X | 5200 | – | 900 МГц | Диапазон X используется некоторыми спутниками связи и радиолокационными системами |
В этих радиодиапазонах определенные диапазоны частот выделены для морских
радиосвязь. Остальные диапазоны выделены для радио и телевидения.
радиовещание и ряд других телекоммуникационных приложений.Здесь нет
международный стандарт для распределения этих различных услуг
определенные радиочастоты. Однако ITU принял во всем мире фиксированную
частоты для морской радиосвязи. Вот приблизительный обзор морских радиоканалов:
- MF / HF-SSB: около 160 каналов в различных диапазонах MF / HF 2, 4, 6, 8, 12, 16, 20 и 25 МГц
- VHF: 57 каналов в диапазоне 156,0 МГц – 164,0 МГц
Эти морские каналы обычно имеют ширину канала 25 кГц для ОВЧ и
Ширина канала 5 кГц для MF / HF-SSB.
Распространение радиоволн
Есть два пути передачи радиоэнергии от передатчика к приемник: с помощью наземных волн или небесных волн . Земные волны распространяются по поверхности Земли, тогда как небесные волны сначала проходят в ионосфера, где они могут отражаться и возвращаться на поверхность Земли. В зависимости от наклона, с которым передаются радиоволны, большие пропуски (несколько тысяч км) можно пройти между местом расположения передатчика и место, где отраженная небесная волна снова достигла поверхности Земли.
Из передающей антенны обычно излучаются радиоволны во всех горизонтальных направлениях. Есть направленные антенны, но кроме спутников они не используются в морских
коммуникации.
В вертикальной плоскости радиоэнергия излучается как по горизонтали, так и по горизонтали.
в несколько долей вверх под разными углами.
Горизонтальное излучение передается в виде земной волны, а остальная часть
энергия излучается в виде небесной волны
(см. также подробности о распространении радиоволн в ионосфере).
Земные волны простираются до горизонта и на расстояния за горизонтом, которые меняются в зависимости от их частоты. В целом нижний частота тем больше они “наклоняются” над горизонтом и тем дальше они могут быть полученным.
Что происходит с энергией, излучаемой в основном вверх
зависит от частоты и меняющихся условий ионосферы.
Небесные волны могут отражаться обратно на поверхность Земли одним из нескольких
слои ионизации в ионосфере, или они могут проникать через эти слои
и рассеяться в космосе.Эти отражающие слои в ионосфере образуются и растворяются в разное время. дня, в разное время года и подвержены влиянию смены солнечных пятен
условия.
Как следствие, диапазон и качественные характеристики радиооборудования могут
сильно зависят от условий ионосферы.
Это особенно верно для нижних частотных диапазонов (MF / HF), которые
отражается лучше, чем в более высоких частотных диапазонах (VHF / UHF).
По характеру распространения волн СЧ и ВЧ оборудование может хорошо подходить для связи на большие расстояния (1000 морских миль и более)
– через “небесные волны” – но производительность будет зависеть от условий
ионосферы и связь не всегда будет надежной.
УКВ оборудование , с другой стороны, будет использоваться в основном для ближнего радиуса действия.
связь (обычно 10 морских миль), потому что радиосигналы УКВ
плохо отражаются в ионосфере.
Связь между УКВ радиостанциями осуществляется по принципу “прямой видимости”.
и в первую очередь определяется высотой антенн над
уровень моря.
Модуляция
Модуляция – это процесс передачи информации
такие как голос, музыка или данные (основная полоса), которые должны передаваться
радио, на основную несущую волну, которая сможет пройти от
передающая антенна к антенне приемника.
Базовый сигнал несущей имеет два различных параметра, которые могут быть изменены.
для передачи информации о основной полосе частот: частоты и амплитуды.
Следовательно, в голосовой или аудиосвязи два типа модуляции
обычно применяются: амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (FM) .
В нижних частотах MF и HF звук Информация о основной полосе частот передается с помощью амплитудной модуляции. С помощью этого метода частота несущего сигнала не меняется.Речь или другой звук информация передается путем изменения амплитуды передаваемого радиосигнал. В основном амплитуда информационного сигнала транслируется в пропорциональное изменение амплитуды радиосигнала.
Простые сигналы AM имеют половину своей мощности
в центральном держателе, с другой половиной, разделенной поровну между двумя сторонами
диапазоны, по обе стороны от несущей – двухполосная передача.
Этот тип модуляции прост, но он тратит впустую три четверти передатчика. мощность в резервной боковой полосе и в сигнале несущей.Развитие технологии однополосной радиосвязи (SSB) ,
система модуляции, в которой несущая и одна боковая полоса
устраняется в передатчике без снижения эффективности
коммуникаций.
Хотя система по-прежнему AM, она упоминается как SSB и др.
специфичен как J3E.
Технически верхняя или нижняя боковая полоса может использоваться, но на морских каналах MF / HF только верхняя боковая полоса используется модуляция.
На СЧ канале бедствия (2182 кГц) метод модуляции под названием h4E все еще используется.Этот формат модуляции также является однополосным, но он содержит сигнал полной несущей. В аварийных ситуациях этот несущий сигнал может помочь поисково-спасательным службам. судов, чтобы найти передающую радиостанцию.
Диапазон, наиболее используемый для морской связи, VHF,
использует частотную модуляцию. Несущая волна имеет устойчивый уровень амплитуды
но варьируется по частоте вокруг своей центральной частоты. Передаваемые звуковые частоты определяют скорость
при котором меняется радиочастота.Степень изменения или отклонения радиочастоты определяется.
по уровню громкости звуковой информации.
Таким образом, амплитуда информационного сигнала преобразуется в
отклонения частоты радиосигнала.
Режимы работы
Понимание двух разных режимов радиосвязь, используемая в морской связи, необходима для надлежащего использование радиоканалов. В диапазоне VHF большая часть связи осуществляется в симплексном режиме. режим, в котором одновременно может передавать только одна станция.Другой может только слушать и ждите своей очереди для передачи. Вы не можете перебивать человека, говорящего как можно в обычном телефонном разговоре – режим, называемый дуплексной связью.
Обычно одна и та же частота используется обоими,
или все, станции для передачи и приема. Но даже когда два отдельных
частоты используются для передачи и приема, что может быть осуществимо с
Оборудование SSB, по-прежнему невозможно передавать и принимать одновременно
момент, поскольку для этого также потребуются две разные антенны.
Введение в принципы радиопередачи – MikroElektronika
Введение в принципы радиопередачи – MikroElektronika1. Введение
Передача информации (речь, музыка, изображение, компьютерные данные и т. Д.) По радио может быть представлена в простейшем виде с помощью блок-схемы как на Рис.2.1. Это передача, реализованная с помощью амплитудно-модулированного сигнала. Поскольку в нашем примере передаваемая информация – это звук, первым этапом такой передачи является преобразование звука в электрический сигнал, что осуществляется с помощью микрофона.В передатчик снимается низкочастотное (НЧ) напряжение на выходе микрофона (Рис.2.1-а), которое представляет собой электрический «образ» передаваемого звука. Здесь под действием НЧ-сигнала осуществляется процедура, называемая амплитудной модуляцией, и на ее выходе формируется высокочастотное (ВЧ) напряжение, амплитуда которого изменяется в соответствии с текущим значением НЧ-сигнала.


Закон о радио 1927 года | Энциклопедия Первой поправки
Контр-адмирал В.Х.Г. Буллард, председатель недавно созданного Федерального совета по радио, “настраивается” на радиоприемник в своем офисе в Министерстве торговли 14 апреля 1927 года. Новая радиокомиссия была создана Законом о радио 1927 года для лицензирования вещателей и уменьшить радиопомехи. (Фото из Библиотеки Конгресса, общественное достояние.)
Закон о радио 1927 года, заменивший Закон о радио 1912 года, был подписан президентом Калвином Кулиджем 23 февраля 1927 года.
Закон о радио 1927 года создал Федеральную комиссию по радио
Закон создал Федеральную комиссию по радиосвязи (FRC), которая в первую очередь была направлена на лицензирование вещателей и уменьшение радиопомех, что принесло пользу как вещателям, так и общественности в хаосе, возникшем после краха более ранних актов о беспроводной радиосвязи. Одно из предположений, лежащих в основе этого акта, заключалось в том, что Первая поправка защищала радио как форму выражения.
Было несколько других допущений:
- Возможности передачи, прием и обслуживание будут равны;
- Хотя «Общественность» в целом владеет радиочастотным спектром, отдельные лица будут иметь лицензию на его использование;
- Лицензии будут выдаваться на основе общественных интересов, удобства и необходимости; и
- Вещательные компании несут ответственность за свои операции, и правительство не будет вмешиваться, если операторы не соблюдают стандарт общественных интересов.
Закон предписал станциям уделять равное время политическим кандидатам, запретил непристойные программы
Раздел 18 Закона о радио 1927 года был предшественником правила равного времени, предписывая станциям предоставлять равные возможности политическим кандидатам.
Закон не уполномочивал Федеральную комиссию по радио устанавливать какие-либо правила в отношении рекламы. Однако он запрещал программирование, в котором использовалась «непристойная, непристойная или непристойная лексика». Иначе все можно было запрограммировать.Закон наделил Федеральную радиокомиссию полномочиями отзывать лицензии и налагать штрафы за нарушения.
Радиопромышленность принята Первая поправка не означает, что любое выступление разрешено в эфире
Поскольку вещательная индустрия была обеспокоена тем, что лицензионные полномочия правительства могут перерасти в цензуру, раздел 29 закона запрещал непристойные, непристойные или ненормативные лексики при условии, что в противном случае комиссия не имела бы полномочий подвергать цензуре содержание программ.
Представление о том, что вещание является привилегией, не считалось нарушением прав вещателей, внесенных в Первую поправку к Первой поправке. Радиоиндустрия в целом приняла предпосылку о том, что «свобода слова» не означает права кого-либо говорить что-либо в эфире. Проблемы свободы слова в 1927 году были второстепенными по сравнению с прекращением хаоса в эфире.
В 1934 году Конгресс заменил Федеральную комиссию по радиосвязи Федеральной комиссией по связи (FCC), а Закон о радио 1927 года – Законом о связи 1934 года.
Эта статья была первоначально опубликована в 2009 году. Шэрон Л. Моррисон была директором библиотеки в Университете штата Юго-Восточная Оклахома.
Отправить отзыв об этой статьеРадиообнаружение и определение дальности – обзор
1.2 Определение эхосигнала от тела
После Второй мировой войны, когда в качестве моделей использовались гидролокатор и радар, несколько практикующих врачей увидели возможности использования импульсно-эхо-методов для исследования человеческого тела в медицинских целях. целей.С точки зрения ультразвука в те дни тело было огромным и неизведанным. Точно так же, как практическая подводная эхолокация должна была подождать, пока не станут доступны ключевые технологии, а применение эхолокации к телу должно было дождаться подходящего оборудования. Отсутствие подходящих устройств для этих приложений вдохновило рабочих на удивительные вещи с излишками военного снаряжения и адаптировать другие эхолокационные инструменты.
К счастью, в данном случае время было правильным, потому что Ф.Сверхзвуковой рефлектоскоп, изобретенный компанией Firestone в 1940 году, применил принцип определения расстояния между импульсами и эхом для определения дефектов в металлах в виде достаточно компактного прибора (Firestone, 1945). Схема базовой системы эхолокации этого типа показана на рисунке 1.1. Передатчик возбуждает преобразователь, который посылает последовательность повторяющихся ультразвуковых импульсов в материал или тело. Эхо-сигналы от различных целевых объектов и границ принимаются и усиливаются, поэтому их можно отображать на осциллографе в виде записи зависимости амплитуды от времени.Этот тип дисплея стал известен как «А-линия» (или «А-режим» или «А-осциллограф»), где «А» представляет амплитуду.
Рисунок 1.1. Базовая система эхолокации, показывающая множественные отражения и трапециевидный след внизу. Xmt = передатчик, Rcv = приемник, Amp = усилитель и xdcr = преобразователь
Когда коммерческие версии рефлектоскопа были применены к человеческому телу в Японии, США и Швеции в конце 1940-х – начале 1950-х годов (Goldberg & Kimmelman, 1988), родился новый мир возможностей для медицинской диагностики.Rokoru Uchida в Японии был одним из первых, кто применил дефектоскопы для определения расстояния между импульсами и эхом в медицинских целях. В Швеции в 1953 году доктор И. Эдлер и профессор К. Х. Герц обнаружили движения сердца с помощью дефектоскопа и начали то, что позже было названо «эхокардиографией», применением ультразвука для характеристики и визуализации сердца (Edler, 1991).
Медицинский ультразвук в человеческом теле сильно отличается от многих приложений сонара, которые обнаруживают твердые цели, такие как металлические корабли в воде.В Морском медицинском научно-исследовательском институте доктор Джордж Людвиг, имевший опыт подводной локации во время Второй мировой войны, и Ф. В. Струтерс встроили твердые желчные камни в мускулы собак, чтобы определить возможность их обнаружения с помощью ультразвука. Позже Людвиг (1950) провел ряд измерений скорости звука через время пролета через мышцы рук, ног и бедер. Он обнаружил, что среднее значение составляет c av = 1540 м / с, что является стандартным значением, используемым до сих пор. Скорость звука, c , может быть определена из времени, t , принятого звуком для прохождения через ткань известной толщины, d , из уравнения c = d / t .Людвиг обнаружил, что скорости звука удивительно похожи, различаясь в большинстве мягких тканей всего на несколько процентов. Нормализованные измерения скорости звука, сделанные недавно, показаны на Рисунке 1.2.
Рисунок 1.2. Акустическая скорость звука различных тканей, приведенная к скорости звука в крови.
Замечательная согласованность скоростей звука в мягких тканях человеческого тела позволяет в первом порядке оценить глубину тканевого объекта на основе времени задержки туда и обратно (импульс-эхо), t rt и средней скорости звук, c av , от z = c av t rt /2. Этот факт позволяет ультразвуковым изображениям точно отображать геометрию ткани.
В том же исследовании Людвиг также измерил характеристические акустические импедансы тканей. Он обнаружил, что мягкие ткани и органы тела имеют одинаковое сопротивление из-за высокого содержания воды. Характеристический акустический импеданс Z определяется как произведение плотности ρ и скорости звука c или Z = ρc .Коэффициент амплитудного отражения плоских акустических волн, обычно падающих на границу раздела двух тканей с импедансами Z 1 и Z 2 , можно определить из соотношения RF = ( Z 2 – Z 1 ) / ( Z 2 + Z 1 ).
К счастью, амплитудные коэффициенты отражения для ткани чувствительны к небольшим различиям в значениях импеданса, так что коэффициенты отражения относительно крови (Рисунок 1.3) сильно отличаются друг от друга по сравнению с небольшими вариациями значений скорости звука для одних и тех же тканей (см. Рисунок 1.2). Этот случайный диапазон значений коэффициента отражения является причиной того, что можно различать разные типы тканей как для эхолокации, так и для визуализации. Обратите внимание, что коэффициенты отражения нанесены на график в дБ или логарифмической шкале (объяснено в разделе 4.1.1). Например, каждое изменение -10 дБ означает, что значение коэффициента отражения равно 3.На 2 меньше по амплитуде или в 10 раз по интенсивности.
Рисунок 1.3. Коэффициенты амплитудного коэффициента отражения в дБ для различных тканей относительно крови.
Примерно в то же время, в 1949 году, доктор Д. Хоури из Денвера, штат Колорадо, который не знал о работе Людвига, построил в своем подвале маломегагерцевый импульсно-эхо-сканер из лишнего радиолокационного оборудования и осциллографа. Хоури и другие сотрудники, использующие оборудование A-line, обнаружили, что мягкие ткани и органы тела из-за их малых коэффициентов отражения и низкого поглощения позволяют проникать упругим волнам через несколько границ раздела тканей (Erikson, Fry, & Jones, 1974). .Это показано на Рисунке 1.1. В Миннесоте доктор Джон Дж. Уайлд, английский хирург, который также некоторое время работал в своем подвале, в 1949 году применил импульсные эхо-сигналы в А-режиме для медицинской диагностики, а вскоре после этого вместе с инженером-электриком Джоном М. Ридом разработал оборудование для визуализации. .
Когда идентификация внутренних органов с помощью ультразвука все еще была новинкой, Уайлд использовал тренажер военно-морского РЛС 15 МГц для исследования A-линий для медицинской диагностики. Он сообщил о результатах рака стенки желудка в 1949 году.В 1952 году Уайлд и Рид проанализировали данные А-сканирования груди с частотой 15 МГц. Они использовали область под эхосигналами, чтобы отличить злокачественную ткань от доброкачественной, а также для первой идентификации кист. Эти первые открытия вызвали огромный интерес к диагностике, которая стала важнейшей причиной применения ультразвука в медицине. Позже эта тема разделилась на два лагеря: диагностика, результаты, непосредственно наблюдаемые на ультразвуковых изображениях, и характеристика тканей, данные о состоянии тканей и функции органов, определяемые параметризованными выводами и расчетами, сделанными на основе данных ультразвука.