Pendant longtemps, les radios ont dominé la liste des inventions les plus importantes de l'humanité. Les premiers appareils de ce type ont maintenant été reconstruits et modifiés de manière moderne, cependant, peu de choses ont changé dans leur schéma d'assemblage - la même antenne, la même mise à la terre et un circuit oscillant pour filtrer un signal inutile. Sans aucun doute, les schémas sont devenus beaucoup plus compliqués depuis l'époque du créateur de la radio, Popov. Ses disciples ont développé des transistors et des microcircuits pour reproduire un signal meilleur et plus énergivore.
Pourquoi est-il préférable de commencer avec des motifs simples ?
Si vous comprenez un circuit radio simple, vous pouvez être sûr que la majeure partie du chemin vers le succès dans le domaine de l'assemblage et du fonctionnement est déjà maîtrisée. Dans cet article, nous analyserons plusieurs schémas de tels dispositifs, l'historique de leur apparition et les principales caractéristiques: fréquence, portée, etc.
Contexte historique
Le 7 mai 1895 est considéré comme l'anniversaire de la radio. Ce jour-là, le scientifique russe A. S. Popov a fait la démonstration de son appareil lors d'une réunion de la physique et chimique russesociété.
En 1899, la première ligne de communication radio longue de 45 km a été construite entre l'île de Hogland et la ville de Kotka. Pendant la Première Guerre mondiale, le récepteur à amplification directe et les tubes à vide se généralisent. Pendant les hostilités, la présence d'une radio s'est avérée stratégiquement nécessaire.
En 1918, simultanément en France, en Allemagne et aux États-Unis, les scientifiques L. Levvy, L. Schottky et E. Armstrong ont développé la méthode de réception superhétérodyne, mais en raison de la faiblesse des tubes à vide, ce principe n'était largement utilisé que dans les années 1930.
Les dispositifs à transistors sont apparus et se sont développés dans les années 50 et 60. Le premier récepteur radio à quatre transistors largement utilisé, le Regency TR-1, a été créé par le physicien allemand Herbert Matare avec le soutien de l'industriel Jacob Michael. Il a été mis en vente aux États-Unis en 1954. Toutes les anciennes radios utilisaient des transistors.
Dans les années 70, l'étude et la mise en œuvre des circuits intégrés ont commencé. Les récepteurs évoluent désormais avec une excellente intégration des nœuds et un traitement numérique du signal.
Spécifications de l'instrument
Les radios anciennes et modernes ont certaines caractéristiques:
- Sensibilité - la capacité de recevoir des signaux faibles.
- Plage dynamique - mesurée en Hertz.
- Immunité au bruit.
- Sélectivité (sélectivité) - la capacité de supprimer les signaux parasites.
- Niveau de bruit interne.
- Stabilité.
Ces caractéristiques ne sont paschanger les nouvelles générations de récepteurs et déterminer leurs performances et leur facilité d'utilisation.
Comment fonctionnent les radios
Dans la forme la plus générale, les récepteurs radio de l'URSS fonctionnaient selon le schéma suivant:
- En raison des fluctuations du champ électromagnétique, un courant alternatif apparaît dans l'antenne.
- Les oscillations sont filtrées (sélectivité) pour séparer l'information du bruit, c'est-à-dire que sa composante importante est extraite du signal.
- Le signal reçu est converti en son (dans le cas des radios).
Selon un principe similaire, une image apparaît sur un téléviseur, des données numériques sont transmises, des équipements radiocommandés fonctionnent (hélicoptères pour enfants, voitures).
Le premier récepteur ressemblait plus à un tube de verre avec deux électrodes et de la sciure de bois à l'intérieur. Le travail a été réalisé selon le principe de l'action des charges sur la poudre métallique. Le récepteur avait une énorme résistance selon les normes modernes (jusqu'à 1000 ohms) en raison du fait que la sciure de bois avait un mauvais contact les unes avec les autres et qu'une partie de la charge s'était glissée dans l'espace aérien, où elle s'était dissipée. Au fil du temps, ces sciures de bois ont été remplacées par un circuit oscillant et des transistors pour stocker et transférer l'énergie.
Selon le circuit individuel du récepteur, le signal qu'il contient peut subir un filtrage supplémentaire par amplitude et fréquence, amplification, numérisation pour un traitement logiciel ultérieur, etc. Un simple circuit de récepteur radio permet un traitement du signal unique.
Terminologie
Un circuit oscillant dans sa forme la plus simple est appelé une bobine etcondensateur fermé dans un circuit. Grâce à eux, parmi tous les signaux entrants, il est possible de sélectionner celui souhaité en raison de la fréquence naturelle des oscillations du circuit. Les récepteurs radio de l'URSS, ainsi que les appareils modernes, sont basés sur ce segment. Comment ça marche ?
En règle générale, les récepteurs radio sont alimentés par des piles, dont le nombre varie de 1 à 9. Pour les appareils à transistors, les piles 7D-0.1 et Krona avec une tension jusqu'à 9 V sont largement utilisées. un circuit de récepteur radio simple nécessite, plus il fonctionnera longtemps.
Selon la fréquence des signaux reçus, les appareils sont divisés en types suivants:
- Ondes longues (LW) - de 150 à 450 kHz (facilement diffusées dans l'ionosphère). Les ondes de sol sont importantes, dont l'intensité diminue avec la distance.
- Ondes moyennes (MW) - de 500 à 1500 kHz (facilement dispersées dans l'ionosphère pendant la journée, mais réfléchies la nuit). Pendant la journée, la portée est déterminée par les ondes de sol, la nuit - par les ondes réfléchies.
- Ondes courtes (HF) - de 3 à 30 MHz (elles n'atterrissent pas, elles sont exclusivement réfléchies par l'ionosphère, il y a donc une zone de silence radio autour du récepteur). Avec une faible puissance d'émission, les ondes courtes peuvent parcourir de longues distances.
- Ondes ultra-courtes (VHF) - de 30 à 300 MHz (ont une capacité de pénétration élevée, en règle générale, sont réfléchies par l'ionosphère et contournent facilement les obstacles).
- Haute fréquence (HF) - de 300 MHz à 3 GHz (utilisé dans les communications cellulaires et le Wi-Fi, fonctionne à vue, ne contourne pas les obstacles etse propager rectilignement).
- Extreme haute fréquence (EHF) - de 3 à 30 GHz (utilisée pour les communications par satellite, réfléchie par les obstacles et fonctionnant à portée de vue).
- Hyper haute fréquence (HHF) - de 30 GHz à 300 GHz (ne contourne pas les obstacles et se reflète comme de la lumière, est utilisée de manière très limitée).
Lorsque vous utilisez HF, MW et LW, la diffusion peut être effectuée tout en étant loin de la station. La bande VHF reçoit des signaux plus spécifiquement, mais si la station ne prend en charge que celle-ci, l'écoute d'autres fréquences ne fonctionnera pas. Le récepteur peut être équipé d'un lecteur pour écouter de la musique, d'un projecteur pour l'affichage sur des surfaces éloignées, d'une horloge et d'un réveil. La description du circuit du récepteur radio avec de tels ajouts deviendra plus compliquée.
L'introduction d'une micropuce dans les récepteurs radio a permis d'augmenter considérablement le rayon de réception et la fréquence des signaux. Leur principal avantage est une consommation d'énergie relativement faible et une petite taille, ce qui est pratique pour le transport. Le microcircuit contient tous les paramètres nécessaires au sous-échantillonnage du signal et à la lisibilité des données de sortie. Le traitement numérique du signal domine les appareils modernes. Les récepteurs radio de l'URSS étaient destinés uniquement à transmettre un signal audio, ce n'est qu'au cours des dernières décennies que l'appareil des récepteurs s'est développé et est devenu plus compliqué.
Schémas des récepteurs les plus simples
Le schéma du récepteur radio le plus simple pour assembler une maison a été développé à l'époque de l'URSS. Alors, comme maintenant, les appareils étaient divisés en détecteur, amplification directe, conversion directe,de type superhétérodyne, réflexe, régénérative et superrégénérative. Les plus simples de perception et d'assemblage sont les récepteurs détecteurs, à partir desquels, on peut considérer, le développement de la radio a commencé au début du XXe siècle. Les plus difficiles à construire étaient des dispositifs basés sur des microcircuits et plusieurs transistors. Cependant, si vous comprenez un schéma, les autres ne seront plus un problème.
Récepteur détecteur simple
Le circuit du récepteur radio le plus simple contient deux parties: une diode au germanium (D8 et D9 feront l'affaire) et un téléphone principal à haute résistance (TON1 ou TON2). Puisqu'il n'y a pas de circuit oscillant dans le circuit, il ne pourra pas capter les signaux d'une certaine station de radio diffusée dans une zone donnée, mais il fera face à sa tâche principale.
Pour fonctionner, vous avez besoin d'une bonne antenne que vous pouvez jeter sur un arbre, et d'un fil de terre. Pour être sûr, il suffit de l'attacher à un fragment métallique massif (par exemple, à un seau) et de l'enterrer à quelques centimètres dans le sol.
Option circuit oscillant
Dans le circuit précédent pour introduire la sélectivité, vous pouvez ajouter une inductance et un condensateur, créant ainsi un circuit oscillant. Maintenant, si vous le souhaitez, vous pouvez capter le signal d'une station de radio spécifique et même l'amplifier.
Récepteur ondes courtes régénératif à valve
Les radios à valve, dont le circuit est assez simple, sont conçues pour recevoir des signaux de stations amateurs à courte distance - sur les plages de VHF(ondes ultracourtes) à LW (ondes longues). Dans ce circuit, les lampes à piles de type doigt fonctionnent. Ils génèrent mieux sur VHF. Et la résistance de la charge d'anode est supprimée par basse fréquence. Tous les détails sont indiqués dans le schéma, seules les bobines et un starter peuvent être considérés comme faits maison. Si vous souhaitez recevoir des signaux de télévision, la bobine L2 (EBF11) est composée de 7 spires d'un diamètre de 15 mm et d'un fil de 1,5 mm. Pour un récepteur amateur, 5 tours suffiront.
Radio à amplification directe avec deux transistors
Le circuit contient une antenne magnétique et un amplificateur de basse à deux étages - il s'agit d'un circuit oscillatoire d'entrée accordé du récepteur radio. Le premier étage est le détecteur de signal modulé RF. L'inducteur est enroulé en 80 tours avec du fil PEV-0, 25 (à partir du sixième tour, il y a un robinet par le bas selon le schéma) sur une tige de ferrite d'un diamètre de 10 mm et d'une longueur de 40.
Un tel circuit radio simple est conçu pour reconnaître les signaux forts des stations à proximité.
Appareil FM super-génératif
FM-récepteur, assemblé selon le modèle de E. Solodovnikov, est facile à assembler, mais a une sensibilité élevée (jusqu'à 1 μV). De tels dispositifs sont utilisés pour les signaux haute fréquence (plus de 1 MHz) avec modulation d'amplitude. En raison de la forte rétroaction positive, le gain de l'étage augmente à l'infini et le circuit passe en mode génération. Pour cette raison, l'auto-excitation se produit. Pour l'éviter et utiliser le récepteur comme amplificateur haute fréquence, réglez le niveaucoefficient et, lorsqu'il atteint cette valeur, réduire fortement au minimum. Pour une surveillance constante du gain, vous pouvez utiliser un générateur d'impulsions en dents de scie, ou vous pouvez le faire plus facilement.
En pratique, l'amplificateur lui-même agit souvent comme un générateur. À l'aide de filtres (R6C7), qui mettent en évidence les signaux basse fréquence, le passage des vibrations ultrasonores à l'entrée de la cascade ULF suivante est limité. Pour les signaux FM 100-108 MHz, la bobine L1 est convertie en demi-tour avec une section de 30 mm et une partie linéaire de 20 mm avec un diamètre de fil de 1 mm. Et la bobine L2 contient 2-3 tours d'un diamètre de 15 mm et un fil d'une section de 0,7 mm à l'intérieur du demi-tour. Gain du récepteur disponible pour les signaux à partir de 87,5 MHz.
Appareil sur puce
La radio HF, conçue dans les années 70, est aujourd'hui considérée comme le prototype d'Internet. Les signaux à ondes courtes (3-30 MHz) parcourent de grandes distances. Il est facile de configurer le récepteur pour écouter une émission dans un autre pays. Pour cela, le prototype a reçu le nom de radio mondiale.
Récepteur HF simple
Un circuit récepteur radio plus simple est dépourvu de microcircuit. Couvre la gamme de fréquence de 4 à 13 MHz et jusqu'à 75 mètres de longueur. Alimentation - 9 V de la batterie Krona. Un fil peut servir d'antenne. Le récepteur fonctionne sur les écouteurs du lecteur. Le traité haute fréquence est construit sur les transistors VT1 et VT2. En raison du condensateur C3, une charge inverse positive se produit, régulée par la résistance R5.
Moderneradio
Les appareils modernes sont très similaires aux récepteurs radio de l'URSS: ils utilisent la même antenne, sur laquelle se produisent de faibles oscillations électromagnétiques. Des vibrations à haute fréquence provenant de différentes stations de radio apparaissent dans l'antenne. Ils ne sont pas utilisés directement pour la transmission du signal, mais effectuent le travail du circuit suivant. Maintenant, cet effet est obtenu à l'aide de dispositifs à semi-conducteurs.
Les récepteurs ont été largement développés au milieu du XXe siècle et n'ont cessé d'être améliorés depuis lors, malgré leur remplacement par les téléphones portables, les tablettes et les téléviseurs.
La disposition générale des récepteurs radio a légèrement changé depuis l'époque de Popov. On peut dire que les circuits sont devenus beaucoup plus compliqués, des microcircuits et des transistors ont été ajoutés, il est devenu possible non seulement de recevoir un signal audio, mais aussi d'embarquer un projecteur. Ainsi, les récepteurs sont devenus des téléviseurs. Maintenant, si vous le souhaitez, vous pouvez intégrer tout ce que votre cœur désire dans l'appareil.
