Как устроено радио

Как работает радиоприемник

Радио внезапно появилось в жизни человечества и легло в основу многих средств передачи информации, которыми люди пользуются ежедневно. Но радиопередача применяется и в своем первозданном, но доработанном виде. По какому принципу оно работает?

Краткое описание работы устройства

Радио построено на принципе беспроводной передачи данных. Радиоволна в данном случае служит в качестве носителя информации.

Радиоволна – это изменение электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве. По своей сути радиоволны, как и свет, являются электромагнитным излучением. Разница заключается в длине волны и ее частоте.

В передающую сторону (радиопередатчик) вносится информационный сигнал (предупреждение, музыка или любой другой звук), который передается благодаря процессу модуляции частоты. Изменение параметров несущей частоты возникает из-за информационного сигнала, а модулированный сигнал распространяется в пространстве в виде радиоволн.

Стороной приема является радиоприемник, в котором волны корректируют модулированный сигнал в антенне. Фильтровая система выделяет сигнал назначенной частоты из некоторого количества передатчиков и других источников радиоволн, детектор (демодулятор) в это время акцентируется на информационный сигнал, исходящий из модулирующего. Допустимы искажения сигнала из-за влияния различных помех.

Термин «Радио» ввел физик и химик сэр Уильям Крукс в 1873 году, но использовал его для обоснования некоторых результатов своих химических экспериментов, так как до изобретения радио было еще около 20 лет.

Первый патент наподобие радио оформил стоматолог Малон Лумис в 1872 году. В 1866 году он заявил, что нашел новый метод передачи связи без проводов. В Соединенных Штатах убеждены, что изобретение радио принадлежит Дэвиду Хьюзу и Томасу Эдисону (запатентовал изобретение в 1885 году), а также Николе Тесле, который в 1891 получил патент на передающее устройство с резонанс-трансформатором. В России и странах бывшего СССР считается, что изобретение радио – заслуга Александра Степановича Попова и Якова Наркевича-Иодко.

Виды радиоволн и частоты

На данный момент существует 11 видов радиоволн, рассмотрим тщательнее каждый вид.

Декамегаметровые

Декамегаметровые волны относятся к сверхдлинным (СДВ). Длина от 10000 до 100000 километров при частоте от 3 до 30 Гц, что соответствует крайне низкой частотам (КНЧ). Используются для связи с подводными лодками и геофизических исследований.

Мегаметровые

Мегаметровые волны относят к сверхдлинным (СДВ), а их длина колеблется от 1000 до 10000 километров при частоте 30-300 Гц. Соответствует сверхнизким частотам (СНЧ).

Гектокилометровые

Гектокилометровые волны являются сверхдлинными (СДВ). Длина от 100 до 1000 километров и частота от 300 до 3000 Гц соответствует инфранизким частотам (ИНЧ). Нашли применение для передачи и приема сигнала на подводные лодки и исследованиях атмосферы.

Мириаметровые

Мириаметровые волны также называют сверхдлинными (СДВ). Длина от 10 километров до 100 километров, а частота – от 30 кГц до 3 кГц, соответствует очень низким частотам (ОНЧ). Применимы для связи с подводными лодками, службы точного времени, дальней радионавигации и грозопеленгации.

Километровые

Другое название километровых волн – длинные (ДВ). Длина – от 10 километров до 1 километра, частота – от 30 кГц до 300 кГц. Являются волнами с низкой частотой (НЧ). Значительно поглощаются ионосферой. Огибают Землю, вследствие чего основную значимость имеют приземные длинные волны. Интенсивность относительно быстро уменьшается по мере удаления от источника.

Гектометровые

Гектометровые или средние волны (СВ). Длина колеблется от 100 метров до 1 километра, а частота – от 3 МГц до 300 кГц. Их поглощает ионосфера чаще всего в дневное время, район действия определен приземной волной. В вечернее время средние волны отражаются от ионосферы, но район действия остается тот же.

Декаметровые

Декаметровые или короткие волны (КВ) распространяются благодаря ионосфере, из-за чего возле передатчика образуется зона радиомолчания. В дневное время лучше проходят волны короче (30 МГц), а ночью – длиннее (3 МГц).

Метровые

Обозначение МВ принадлежит метровым волнам, которые относятся к ультракоротким. Длина волны от 10 до 1 метра, частота колеблется от 30 до 300 МГц, соответствует очень высоким частотам (ОВЧ). Применяются в радиолокации, телевидении, радиовещании, радиосвязи.

Дециметровые

Дециметровые волны обозначены ДМВ, относятся так же, как и метровые, к ультракоротким. Длина колеблет от 1 метра до 10 сантиметров, частота – от 300 МГц до 3 ГГц. Данная частота соответствует ультравысоким частотам (УВЧ). Дециметровые радиоволны нашли применение в сотовой связи, беспроводном интернете (Wi-Fi), радиолокации, радиорелейной связи и телевещании.

Сантиметровые

Сантиметровые волны (СМВ) является ультракороткими. Длина колеблется от 10 сантиметра до 1 сантиметра. Частота в диапазоне от 3 ГГц до 30 ГГц, соответствует сверхвысоким частотам (СВЧ). При частоте 5,8 ГГц данные волны находят свое применение в радиоуправляемом авиамоделизме, цель которой – пилотирование по изображению видеокамеры. Используется для электронно-циклотронного нагрева плазмы в токамаках (30 ГГц). Также применяется для связи пилотов космических аппаратов на орбите Земли и наземных коллег, спутниковом телевидении, но в диапазонах от 3,4 ГГц до 8 ГГц (диапазон C), от 12 ГГц до 18 ГГц (диапазон Ku).

Миллиметровые

Миллиметровые волны (ММВ) имеют длину от 10 миллиметров до 1 миллиметра и частоту от 30 ГГц до 300 ГГц, что соответствует крайне высоким частотам (КВЧ).

Диапазоны частот

Как было описано выше, различные волны имеют разные частотные диапазоны. Выделим главные:

1. Ультракороткие. К ним относят метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны. Распространение происходит преимущественно в пределах прямой видимости. Отсутствует зеркальное отражение от ионизированного слоя Земли, но значительное воздействие оказывает нижний слой планеты (тропосфера). В тропосфере возникает изменение направления (рефракция) луча радиоволн. Способны отразиться от небесного тела (например, от ближайшей планеты) и вернуться на Землю, но в большинстве случаев уходят в космос.
2. Короткие. К этой категории относятся только декаметровые волны. Способны отражаться от ионизированного слоя планеты с минимальными потерями
3. Средние. К ним относятся гектометровые волны. Их распространение происходит на большие расстояния (до нескольких тысяч километров), так как способны огибать поверхность Земли, ночью отражаясь от ионизированного слоя.
4. Длинные. Включают в себя километровые волны, которые распространяются на 1-2 тысячи километров благодаря дифракции радиоволн на сферической земной поверхности. После дифракции распространение продолжается из-за сферического волновода и его направляющего действия. Не отражаются, огибают планету.
5. Сверхдлинные. Объединенное понятие для мириаметровых, гектокилометровых, мегаметровых и декамегаметровых волн. С легкостью огибают Земной шар, почти не поглощаются поверхностью Земли, отражаются от ионосферы и проникают на большую морскую глубину. Применение ограничено из-за сложной конструкции антенн, требуемых для работы с данными волнами.

Какие волны используются в сфере радиовещания и телевидения

В сфере радиовещания и телевидения используются длинные (километровые), средние (гектометровые), короткие (декаметровые) и ультракороткие (метровые, дециметровые и сантиметровые) волны, которые также применимы и в других областях жизни. Например, дециметровые – в микроволновых печах, спутниковой навигации, мобильных телефонах, сантиметровые – для Интернет-соединения.

Радио ФМ: на какой волне работает, особенность передачи

Радио ФМ – вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. Происходит от английского frequency modulation. В России аналогом ФМ выступает радио ЧМ. Используется для качественной передачи звукового (низкочастотного) сигнала в радиоэфире (в диапазоне ультракоротких волн).

Создание радио стало большим толчком для исследования и развития электричества, а также легло в основы электроники. Благодаря электронике возникла вычислительная техника, которой мы пользуемся ежедневно. Раньше люди справлялись сами с научными, контрольными и тестовыми работами, порой в ущерб своим достижениям в других областях. В наше время при возникновении трудностей с учебой учащемуся всегда готова помочь команда профессионалов Феникс.Хелп.

Принцип работы радио

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами.

В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты.

Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 — 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

Первый радиоприёмник А. С. Попова (1895г.)

Современные радиоприёмники

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

Схема простейшего радиоприёмника

Современные радиоприёмники обнаруживают и извлекают передаваемую информацию.

Достигая антенны приёмника, радиоволны пересекают её провод и возбуждают в ней очень слабые частоты.

В антенне одновременно находятся высокочастотные колебания от многих радиопередатчиков.

Поэтому один из важнейших элементов радиоприёмника – избирательное устройство, которое из всех принятых сигналов может отображать нужный.

Таким устройством является колебательный контур.

Контур воспринимает сигналы того радиопередатчика, высокочастотные колебания которого совпадают с собственной частотой колебаний контура приёмника. Назначение других элементов радиоприёмника заключается в том, чтобы усилить принятые колебания, выделить из их колебания звуковой частоты, усилить их и преобразовать в сигналы информации.

Восприятие сигнала устройством

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

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

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

Принципы радиосвязи

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

Вы видите устройство передатчика. Проволоку разрезали пополам, присоединив получившиеся отрезки к высоковольтному трансформатору. Размер воздушного промежутка между концами проволок установили таким, чтобы в нём часто проскакивали искры.

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

Таким образом, проволоки представляют собой и передатчик, и передающую антенну. Электромагнитное поле распространяется электромагнитными волнами, поэтому может быть уловлено на расстоянии. Для этого требуется приёмник: два таких же отрезка проволоки, располагаемые параллельно антенне передатчика. Поскольку энергия волн передатчика распространяется во все стороны, а приёмник улавливает только небольшую их часть, искры в воздушном промежутке приёмника очень малы. Однако их можно видеть невооружённым глазом в темноте.

Передатчик и приёмник Герца не могли быть использованы для дальней радиосвязи. Причина этого – небольшая мощность радиоволн из-за невысокой частоты переменного тока, создаваемого искрами. Поэтому нужно было создать такой генератор тока высокой частоты, мощности которого хватило бы для радиопередач на расстоянии десятков и сотен километров. Когда эта задача была решена, стала возможна не только радиотелеграфная связь, когда слова (по буквам) передаются посредством коротких и длинных импульсов азбуки Морзе, но и радиотелефонная связь, передающая человеческий голос.

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

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

Обратный процесс называется демодуляцией. Приёмная антенна улавливает волны сразу от множества передатчиков, работающих на разных частотах. Поэтому нужно отделить сигнал только от определённого передатчика, работающего на выбираемой нами несущей частоте. Для этого служит приёмный настроечный контур. Выделенный им сигнал «нашего» передатчика направляется в демодулятор – устройство, отделяющее полезный для слушателя низкочастотный сигнал от несущих колебаний. Именно этот сигнал и поступает в наушники или громкоговорители.

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

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

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ

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

Передатчик

Структурная схема радиопередающего устройства показана на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Структурная схема радиопередающего устройства:

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

усилитель; УМ — усилитель мощности

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

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

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

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

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

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

Рис. 3.18. Схема задающего генератора радиочастоты

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 3.19. Схема включения кварцевых резонаторов:

а — эквивалентная схема кварцевого резонатора; б — эквивалентная схема кварцевого

в — эквивалентная схема автогенератора

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

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

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

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

Для емкостной трехточки коэффициент обратной связи

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

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

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

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

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

Ступени высокочастотных колебаний

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

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

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

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

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

Принцип работы цифрового радио

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

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

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

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

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

Схема радиотелефонной связи

Рассмотрим основные принципы радиосвязи и примеры их практического использования.

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

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

У современного передатчика есть модулятор.

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

Обязательным элементом передатчика является и передающая антенна.

Модуляция

Самой простой для восприятия является амплитудная модуляция.

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

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

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

Демодуляция

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

Диапазоны волн

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

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

Их достаточно широко используют в разнообразных сферах электроники:

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

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

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

Принципы радиосвязи и телевидения предполагают определенное строение генератора. Он преобразовывает полученные сообщения в электрический сигнал, который и используется для процесса модуляции постоянной частоты. Выбор такого устройства основывается на физической природе транслируемого сигнала, В случае звука для этого используется микрофон, для передачи картинки применяют передающую телевизионную трубку. Модулятор необходим для проведения процесса перевода сигнала высокой частоты в ту величину, которая соответствует звуковому сигналу с передаваемой информацией. Также используются один либо два каскада для усиления модулированного сигнала. Излучающая антенна предназначена для выброса в окружающее пространство электромагнитных волн.

Факты о радио: история, теория, принцип работы

Кто-то мечтает о новом айфоне, кто-то о машине, а кто-то о наборе деталей и новом динамике для своего радио. не так давно были времена, когда пределом мечтаний золотой молодежи был обычный транзисторный радиоприемник.

Радио было верным спутником человека весь 20-й век. Знаменитые объявления от советского информбюро, первые музыкальные передачи, настоящий прорыв в передаче информации, революция в СМИ – все это радио.

All we hear is radio Ga-Ga. В сегодняшней статье разберемся с тем, что такое радио и как оно работает.

Знаменитое “радио Га-га” из песни группы Queen – не что иное, как детский лепет сына барабанщика группы. Роджер Тейлор услышал, как ребенок бормочет и коверкает слова, а потом решил, что из этого может получиться неплохой припев для песни.

Когда-то радио было круче, чем интернет – факт. Еще один факт – без радио не будет никакого интернета. Пусть приемники слушают не так часто, радио-технологии активно развиваются и используются в спутниковой связи, телевидении, мобильных телефонах, рациях, медицинских приборах… Короче, везде.

Суть радио в самом широком смысле:

Радио — способ беспроводной передачи данных, при котором в качестве носителя информации используется радиоволна.

Давайте же узнаем, как эта штука работает, и кто это придумал.

Попов, Маркони, Тесла?

Кем впервые была открыта радиосвязь? Говорить о конкретном изобретателе радио в принципе неправильно, так как слишком много людей в разное время сделали свой вклад в развитие этой технологии. Здесь и Томас Эдисон, и Никола Тесла, и Александр Попов, и Гульельмо Маркони, и многие другие.

Интересно, что во многих странах есть свой изобретатель радио. Споры о том, кто был первым, велись долго, и на то было много причин.

В России традиционно считалось, что радио изобрел Александр Попов. Да, Попов проводил успешные эксперименты в области передачи данных начиная с 1895 года , однако его изобретение было сильно усовершенствовано и доведено «до ума» иностранными коллегами. К тому же Попов не патентовал свою работу.

Безусловно, вклад Попова в развитие радио нельзя недооценивать. Однако считать его единственным изобретателем радио неверно. Мнение, что Александр Попов изобрел радио, во многом было навязано пропагандой СССР, когда все возможные и невозможные изобретения пытались приписать советскому союзу.

Также противостояние вели Тесла и Маркони. Никола Тесла утверждал, что провел эксперименты по беспроводной передаче сигнала раньше 1896 года, когда это сделал Маркони. Однако Маркони, обладавший коммерческой жилкой, успел запатентовать изобретение первым.

Заслуга этого человека в том, что именно он смог найти прежде лишь теоретическим идеям действительно широкое практическое применение.

Настоящей сенсацией в 1901 году стала передача радиосигнала на расстояние 3200 километров. Тогда многие ученые считали, что радиоволна не может распространиться на такую дальность из-за шарообразной формы Земли.

Что такое радиоволна

Волна – это колебание. Морская волна – это колебание поверхности воды.

А радиоволна – изменение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве.

Так же как и свет, радиоволны представляют собой электромагнитное излучение. Разница лишь в частоте и длине волны. Скорость распространения радиоволны в вакууме равна примерно 300000 километров в секунду.

Ниже приведем весь спектр электромагнитных колебаний и покажем место радиоволн в нем.

Радиоволна – это сигнал. То, что передает информацию. Радиоволны делятся на диапазоны: от субмиллиметровых до сверхдлинных. Для каждого диапазона волн характерны свои особенности распространения.

Например, чем больше длина волны и чем меньше частота, тем больше волна способна огибать преграды. Длинные волны огибают всю планету.

Все маяки и спасательные станции настроены на волну длиной 6 метров и частотой 500 кГц.

Средние волны подвержены поглощению и рассеиванию сильнее. Длина их распространения – около 1500 км. Короткие волны проходят небольшие расстояния, их энергия поглощается поверхностью планеты.

Прежде чем разбираться с самим радио, нужно уточнить еще несколько моментов. Как именно передается информация.

Как передается информация. Модуляция

Возьмем электромагнитную волну. Она представляет собой синусоиду, колебания векторов напряженности магнитного и электрического полей. «Где же здесь информация?» спросите вы, и в этом вопросе есть резон.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Сама по себе синусоида не несет никакой информации. Для передачи данных используется модуляция сигнала. Есть разные виды модуляций:

• амплитудная;
• фазовая;
• частотная;
• амплитудно-частотная.

Например, аббревиатура FM означает frequency modulation – частотная модуляция.

Модуляция – это изменение одного из параметров сигнала.

Частотная модуляция – это изменение частоты. Амплитудная – соответственно, амплитуды. Конечно, изменение не простое, а несущее в себе информацию.

У нас есть несущий сигнал (несущее колебание) и информационный сигнал (речь, звук, музыка). Модуляция несущего сигнала позволяет зашифровать в нем информацию. Причем параметр этого сигнала изменяется в соответствии с информационным сигналом.

Далее будем рассматривать частотную модуляцию, так как FM-радиостанции – самые популярные, а говорить приятнее о том, что привычно. При частотной модуляции сигнал не изменяется по амплитуде. В соответствии с изменениями уровня информационного сигнала меняется частота несущего колебания.

Вот как это выглядит:

Принцип работы частотной модуляции

Как работает радио

Простейший радиоприемник содержит приемник и передатчик. Передатчик должен отправить сигнал, а приемник – принять его.

При этом приемник не просто передает, а кодирует сигнал, применяя модуляцию. Передатчик также должен произвести обратное действие, то есть раскодировать сингал. И вот тогда мы получим тот же сигнал, что нам передали.

Например, вы едете в маршрутке, где водитель слушает радио «Шансон». Лето, жара, дачники, ехать еще несколько часов… В общем, красота, да и только. Но не будем отвлекаться! По радио звучит очень душевная песня.

Когда говорят «95.2 FM», подразумевают ультракороткую радиоволну с несущей частотой 95.2 Мегагерца.

Спектр ее сигнала имеет примерно такой вид. Это – информационный сигнал.

Чтобы передать его на расстояние, эту информацию нужно зашифровать. Передатчик на радиостанции отправляет несущую синусоидальную волну в пространство, проводя частотную модуляцию.

Приемник в кабине у водителя, наоборот, выделяет из пришедшего сигнала полезную составляющую. Далее сигнал отправляется на усилитель, с усилителя — на динамик. Как следствие – все счастливо путешествуют под музыку!

Зная принцип действия радио, можно при желании самостоятельно собрать радиоприемник из простых компонентов. Как это сделать с помощью картошки – узнаете из видео. Сразу скажем, сами не проверяли, но если вы попробуете — расскажите нам, как получилось. А если перед вами задачка посложнее и нужна помощь в ее решении обращайтесь в студенческий сервис.

• Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Как это работает: радио

«Радиоволны» передают музыку, разговоры, фотографии и данные незримо через воздух, часто более чем миллионы миль — это происходит каждый день тысячами различных способов! Даже при том, что радиоволны невидимы и абсолютно необнаружимы людьми, они полностью изменили общество. Говорим ли мы о сотовом телефоне, радионяне, беспроводном телефоне или о ком-либо из тысяч других беспроводных технологий, все они используют радиоволны для осуществления коммуникации.

Вот всего несколько повседневных технологий, которые значительным образом зависят от радиоволн:

• Радиопередачи AM и FM
• Беспроводные телефоны
• Беспроводные сети
• Радиоуправляемые игрушки
• Телевизионные передачи
• Сотовые телефоны
• GPS-приёмники
• Любительские радио
• Спутниковая связь
• Полицейское радио
• Беспроводные часы

Данный список можно продолжать и продолжать… Даже такие вещи, как радиолокационные и микроволновые печи зависят от радиоволн. Также такие вещи, как связь и навигационные спутники не функционировали бы без радиоволн, равно как и современная авиация — самолёт сегодня зависит от десятка различных систем радиосвязи. Нынешняя тенденция к беспроводному доступу в Интернет использует радио, и это означает, что в будущем нас ждёт намного больше удобства.

Шутка-минутка

Самое смешное, что, по своей сути, радио является невероятно простой технологией. С помощью всего лишь нескольких электронных компонентов, которые стоят не более одного или двух долларов, вы можете создавать простые радиопередатчики и приёмники. История того, как что-то настолько простое стало основной технологией современного мира является захватывающей. В сегодняшней статье мы рассмотрим технологию под названием «радио», так что вы сможете полностью понять, как невидимые радиоволны делают столько много вещей, и нашу жизнь проще.

Содержание

Простейшее радио

Радио может быть невероятно простым, и на рубеже веков эта простота сделала раннее экспериментирование возможным для примерно любого человека. Как просто получить радио? Один из примеров описывается далее:

• Возьмите свежую 9-вольтовую батарейку и монету
• Найдите AM-радио и настройте его на область дисков, где будет слышна статика
• Теперь держите батарейку вблизи антенны и быстро нажмите на два контакта аккумулятора монетой (так, чтобы вы соединили их вместе на мгновение)
• Вы услышите потрескивание в радио, которое вызвано связью и разъединением монеты

Да, простая батарейка и не менее простая монета являются радиопередатчиком. Данная комбинация не передаёт ничего полезного (только статика), и передача не будет производиться на далёкие расстояния (всего несколько дюймов, потому что нет оптимизации для расстояния). Но если вы используете статику, чтобы вытряхнуть Азбуку Морзе, вы можете фактически сообщить о чём-то не более чем на расстояние нескольких дюймов с этим непродуманным устройством.

Более сложное радио

Если вы хотите получить немного более сложное радио, используйте металлический файл и два куска проволоки. Соедините ручку файла к одному контакту 9-вольтовой батарейки, затем соедините второй кусок проволоки ко второму контакту и запустите конструкцию проводя вверх и вниз по файлу. Если вы сделаете это в темноте, вы сможете увидеть, как очень маленькие 9-вольтовые искры бегут вдоль файла, поскольку наконечник проволоки производит соединение и разъединение. Держите файл около AM-радио и тогда услышите много статики.

В первые дни радиопередатчики были названы искровыми катушками, и, кроме того, они создавали непрерывный поток искр при гораздо более высоких напряжениях (например, 20000 вольт). Высокое напряжение, соответственно, поспособствовало созданию больших искр, таких, какие вы видите в свече зажигания, например. Сегодня такой передатчик, как этот, незаконен, потому что спамит весь спектр радиочастот, но в первые дни он работал отлично и был очень распространён потому, что было не много людей, использующих радиоволны.

Основы радио: части

Как вы могли заметить из предыдущего раздела, создавать статику невероятно легко. Однако все радиостанции сегодня используют непрерывные волны синуса для передачи информации (аудио, видео, различные данные). Причина, по которой мы используемые непрерывные волны синуса сегодня — потому что есть много различных людей и устройств, которые в то же время хотят использовать радиоволны. Если бы у вас был какой-либо способ видеть их, то вы нашли бы, что есть буквально тысячи различных радиоволн (в форме волн синуса) вокруг вас прямо сейчас — телепередачи, радиопередачи AM и FM, полицейские и пожарные радио, спутниковые телевизионные передачи, разговоры сотовых телефонов, GPS-сигналы и так далее. Также удивительно, как много применений существует для радиоволн сегодня. Каждый отличающийся радиосигнал использует различную частоту волны синуса, и именно так они все разделены.

У любой радио-установки есть две части: передатчик (трансмиттер) и приёмник (ресивер). Передатчик перехватывает своего рода сообщение (это может быть звук чьего-либо голоса, изображение экрана телевизора, данные для радиомодема или любое другое что-то), кодирует его на волну синуса и передаёт с радиоволнами. Приёмник же, понятное дело, принимает радиоволны и расшифровывает сообщение от волны синуса, которую оно получает. И трансмиттер и ресивер используют антенны, чтобы излучить и захватить радиосигнал.

Основы радио: реальные примеры

Радионяня примерно так же проста, как и получаемая технология радиосвязи. Существует передатчик, который «сидит» в комнате ребёнка и приёмник, что родители используют, чтобы слушать своё чадо. Вот некоторые из важных характеристик типичной радионяни:

• Модуляция: Амплитудная Модуляция (Amplitude Modulation, AM)
• Диапазон частот: 49 МГц
• Количество частот: 1 или 2
• Мощность передатчика (трансмиттера): 0.25 Вт

Типичная радионяня с передатчиком слева и приёмником справа. Передатчик находится, непосредственно, в комнате ребёнка и служит некой мини-радиостанцией. Родители же берут с собой приёмник и с помощью него слушают деяния ребёнка. Дальность связи ограничивается до 200 футов (61 метр)

Не волнуйтесь, если такие термины, как «модуляция» и «частота» не имеют смысла для вас сейчас — мы доберёмся до них через некоторое время и я объясню, что они значат.

Мобильный телефон содержит в себе как приёмник, так и передатчик, и оба работают одновременно на разных частотах. Сотовый телефон взаимодействует с сотовой вышкой и способен передавать сигналы на расстояние 2 или 3 мили (3-5 километров)

Сотовый телефон также радио и является гораздо более сложным устройством. Сотовый телефон содержит как передатчик, так и приёмник, и вы можете использовать одновременно их оба — так вы будете использовать сотни различных частот и сможете автоматически переключаться между ними. Вот некоторые из важных характеристик типичного аналогового сотового телефона:

• Модуляция: Частотная Модуляция (Frequency Modulation, FM)
• Диапазон частот: 800 МГц
• Количество частот: 1.664
• Мощность передатчика (трансмиттера): 3 Вт

Простые передатчики (трансмиттеры)

Вы можете получить представление о том, как работает радиопередатчик, начиная с батарейки и куска проволоки. Как известно, батарея посылает электричество (поток электронов) через провод при подключении его между двумя контактами. Движущиеся электроны создают магнитное поле, окружающее провод, и поле достаточно сильное, чтобы повлиять на компас.

Давайте предположим, что вы берёте ещё один провод и помещаете его параллельно провода аккумулятора на несколько дюймов (5 сантиметров). При подключении очень чувствительного вольтметра к проводу произойдёт следующее: каждый раз, когда вы подключаете или отключаете первый провод от батареи, вы ощутите очень маленькое напряжение и ток во втором проводе; любое изменение магнитного поля может вызвать электрическое поле в проводнике — это основной принцип, лежащий в любом электрическом генераторе. Итак:

• Батарея создаёт поток электронов в первом проводе
• Подвижные электроны создают магнитное поле вокруг провода
• Магнитное поле простирается до второго провода
• Электроны начинают течь во втором проводе каждый раз, когда магнитное поле в первом проводе изменяется

Одна важная вещь, заметьте, состоит в том, что поток электронов во втором проводе только тогда, когда вы соединяете или разъединяете батарею. Магнитное поле не вызывает электроны течь в проводе, если магнитное поле не меняется. Подключение и отключение батарейки меняет магнитное поле (подключение аккумулятора к проводу создаёт магнитное поле, в то время как отключение разрушает его). Таким образом протекает поток электронов во втором проводе в те два момента.

Передача информации

Если у вас есть волна синуса и передатчик, который передаёт волну синуса в космос с антенной, у вас есть радиостанция. Единственная проблема заключается в том, что волна синуса не содержит никакой информации. Вы должны смодулировать волну в некотором роде, чтобы закодировать информацию на ней. Есть три распространённых способа смодулировать волну синуса:

Импульсная Модуляция — в PM вы просто включаете волну синуса и отключаете. Это простой способ отправить код Азбуки Морзе. PM не настолько распространана, но один хороший пример её — система радиосвязи, которая посылает сигналы в радиоуправляемые часы в Соединённых Штатах Америки. Один передатчик PM в состоянии покрыть все Соединённые Штаты Америки!

Амплитудная Модуляция — обе радиостанции AM и часть телевизионного сигнала сигнализируют амплитудную модуляцию для кодирования информации. В амплитудной модуляции амплитуда волны синуса (её напряжение от пика к пику) изменяется. Так, например, волна синуса, произведённая голосом человека, накладывается на волну синуса передатчика, чтобы изменить её амплитуду.

Частотная Модуляция — радионстанции FM и сотни других беспроводных технологий (включая звуковую часть телевизионного сигнала, беспроводные телефоны, сотовые телефоны и так далее) используют частотную модуляцию. Преимущество FM заключается в том, что она в значительной степени невосприимчива к статике. В FM изменение частоты волны синуса передатчика очень слабо основывается на информационном сигнале. После того, как вы смодулировали волну синуса с информацией, вы можете передать её!

Частота

Одна особенность волны синуса — своя частота. Частота волны синуса — количество раз, сколько колеблется она вверх и вниз в секунду. Когда вы слушаете радиопередачу AM, ваше радио настраивается на волну синуса с частотой приблизительно 1000000 циклов в секунду (циклы в секунду известны также как герцы). Например, 680 на дайле AM — это 680000 циклов в секунду. Радиосигналы FM работают в диапазоне 100000000 герц. Таким образом, 101.5 в дайле FM будет значится как 101500000 циклов в секунду.

Приём сигнала AM

Вот пример реального мира. При настройке вашего автомобильного AM-радио на станции, например, 680 на циферблате AM — значит, что волна синуса передатчика передаёт 680000 герц (волна синуса повторяет 680000 раз в секунду). Голос диджеев модулируется на этой несущей волне путём изменения амплитуды волны синуса передатчика. Усилитель усиливает сигнал на что-то вроде 50000 Вт для большой AM-станции. Тогда антенна передаёт радиоволны в космос.

Так как же AM-радио вашего автомобиля — приёмник — получает 680000-герцевый сигнал, который послан передатчиком и извлекает информацию (голос диджея) из него? Далее я перечислю вам шаги данного процесса:

• Если вы не сидите прямо рядом с передатчиком, ваш радиоприёмник нуждается в антенне, чтобы помочь подобрать радиоволны передатчика из воздуха. AM-антенна представляет собой просто провод или металлическую палку, которая увеличивает количество металла, с которым могут взаимодействовать волны передатчика.
• Также ваш радиоприёмник нуждается в тюнере. Антенна будет получать тысячи волн синуса. Работа тюнера заключается в отделении одной волны синуса от тысяч различных радиосигналов, которые получает антенна. В этом случае приёмник настроен на получение сигнала 680000 герц. Тюнеры работают используя принцип, называющийся резонанс, то есть тюнеры резонируют и усиливают одну особую частоту, в то время как все другие частоты игнорируются в воздухе. Резонатор, к слову, легко создать с помощью конденсатора и катушки индуктивности.
• Тюнер заставляет радио получать всего одну частоту волны синуса (в нашем случае 680000 герц). Теперь радио должно извлечь голос диджея из этой волны синуса — это делается посредством одной из частей радио под названием детектор или демодулятор. В случае с AM-радио, детектор выполнен так, что имеет электронные компоненты, называемые диодами. Диод позволяет току течь в одном направлении и только через него.
• Радио затем усиливает обрезанный сигнал и посылает его спикерам (или наушникам). Усилитель выполнен из одного или нескольких транзисторов (чем больше транзисторов, тем больше усиление и поэтому большая мощность приходится на динамики).

То, что вы слышите исходящее из динамиков — голос диджеев (привет, кэп). В FM-радио детектор отличается, но всё остальное то же самое. В FM-радио детектор изменяет частоту в звуке, но антенна, тюнер и усилитель — в основном то же самое.

Основы антенны

Вы, наверное, заметили, что почти каждое радио, будь то мобильный телефон, радио в автомобиле и многое другое, имеет антенну. Антенны бывают всех форм и размеров, в зависимости от частоты, которую антенна пытается получать. Радиопередатчики также используют чрезвычайно высокие башни-антенны для передачи их сигналов.

Идея антенны в радиопередатчике подразумевает под собой запуск радиоволны в космос. В приёмнике идея состоит в том, чтобы взять как можно больше данных передатчика и поставлять её тюнеру. Для спутников, которые находятся от нас в миллионах миль, NASA использует огромные спутниковые антенны до 200 футов (60 метров) в диаметре — только представьте себе подобную картинку маслом.

Размер оптимальной радиоантенны связан с частотой сигнала, который антенна пытается передавать или принимать. Причина этой взаимосвязи имеет отношение к скорости света, в результате чего на далёкие расстояния могут отправляться электроны. Скорость света составляет 186000 миль в секунду (300000 километров в секунду).

Антенны: реальные примеры

Давайте предположим, что вы пытаетесь построить радиовышку для радиостанции 680 AM. Она передаёт волну синуса с частотой 680000 герц. В одном цикле волны синуса передатчик будет перемещать электроны в антенну в одном направлении, переключиться и задержит их, снова переключиться и выставит их, а потом переключиться ещё раз и вернёт их обратно. Другими словами, электроны будут изменять направление четыре раза в течение одного цикла волны синуса. Если передатчик работает на 680000 герц, это означает, что каждый цикл завершается в (1/680000) 0.00000147 секунды. Одна четверть этого составляет 0.0000003675 секунды. Со скоростью света электроны могут пролететь 0.0684 мили (0.11 километра) через 0.0000003675 секунды. Это значит, что оптимальный размер антенны для передатчика на 680000 герц равен 361 футу (110 метрам). Таким образом, радиостанции AM нуждаются в очень высоких башнях. Для мобильного телефона, работающего на частоте 900000000 (900 МГц), с другой стороны, оптимальный размер антенны составляет около 8.3 сантиметра или 3 дюймов — именно поэтому мобильные телефоны могут иметь такие короткие антенны.

Вы могли бы задаться вопросом, почему когда радиопередатчик передаёт что-то, радиоволны хотят размножиться через пространство далеко от антенны со скоростью света. Почему радиоволны могут преодолевать миллионы миль? Оказывается, что в пространстве магнитное поле, создаваемое антенной, индуцирует электрическое поле в пространстве. Это электрическое поле, в свою очередь, вызывает ещё магнитное поле в пространстве, которое индуцирует другое магнитное поле, которое индуцирует другое магнитное поле, и так далее. Эти электрические и магнитные поля (электромагнитные поля) вызывают друг друга в пространстве со скоростью света, путешествуя таким образом далеко от антенны. Вот и всё на сегодня. Надеюсь, что статья была очень интересной, познавательной, полезной и вы узнали много нового о повседневной технологии.