Trong một thời gian dài, máy bộ đàm đứng đầu trong danh sách những phát minh có ý nghĩa nhất của loài người. Các thiết bị đầu tiên như vậy hiện đã được tái tạo và thay đổi theo cách hiện đại, tuy nhiên, sơ đồ lắp ráp của chúng có rất ít thay đổi - cùng một ăng-ten, cùng một tiếp đất và một mạch dao động để lọc ra tín hiệu không cần thiết. Không nghi ngờ gì nữa, các kế hoạch đã trở nên phức tạp hơn nhiều kể từ thời của người tạo ra đài phát thanh, Popov. Những người theo dõi ông đã phát triển các bóng bán dẫn và vi mạch để tái tạo tín hiệu tốt hơn và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.
Tại sao bắt đầu với những mẫu đơn giản thì tốt hơn?
Nếu bạn hiểu một mạch vô tuyến đơn giản, bạn có thể chắc chắn rằng hầu hết con đường thành công trong lĩnh vực lắp ráp và vận hành đều đã thành thạo. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích một số sơ đồ của các thiết bị như vậy, lịch sử xuất hiện của chúng và các đặc điểm chính: tần số, phạm vi, v.v.
Bối cảnh lịch sử
Ngày 7 tháng 5 năm 1895 được coi là ngày sinh của đài. Vào ngày này, nhà khoa học Nga A. S. Popov đã trình diễn thiết bị của mình tại một cuộc họp của Cơ quan Vật lý và Hóa học Ngaxã hội.
Năm 1899, đường dây liên lạc vô tuyến dài 45 km đầu tiên được xây dựng giữa đảo Hogland và thành phố Kotka. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, máy thu khuếch đại trực tiếp và ống chân không đã trở nên phổ biến. Trong các cuộc chiến, sự hiện diện của một đài phát thanh được chứng minh là cần thiết về mặt chiến lược.
Năm 1918, đồng thời ở Pháp, Đức và Mỹ, các nhà khoa học L. Levvy, L. Schottky và E. Armstrong đã phát triển phương pháp thu nhận superheterodyne, nhưng do ống chân không yếu nên nguyên tắc này chỉ được sử dụng rộng rãi trong những năm 1930.
Thiết bị bán dẫn xuất hiện và phát triển vào những năm 50-60. Máy thu thanh bốn bóng bán dẫn đầu tiên được sử dụng rộng rãi, Regency TR-1, được tạo ra bởi nhà vật lý người Đức Herbert Matare với sự hỗ trợ của nhà công nghiệp Jacob Michael. Nó được bán ở Mỹ vào năm 1954. Tất cả các đài cũ đều sử dụng bóng bán dẫn.
Vào những năm 70, việc nghiên cứu và thực hiện các mạch tích hợp bắt đầu. Máy thu hiện đang phát triển với khả năng tích hợp nút tuyệt vời và xử lý tín hiệu kỹ thuật số.
Thông số kỹ thuật của nhạc cụ
Bộ đàm xưa và nay đều có những đặc điểm nhất định:
- Độ nhạy - khả năng nhận tín hiệu yếu.
- Dải động - được đo bằng Hertz.
- Chống ồn.
- Tính chọn lọc (chọn lọc) - khả năng ngăn chặn các tín hiệu không liên quan.
- Độ ồn bên trong.
- Ổn định.
Những đặc điểm này khôngthay đổi các thế hệ máy thu mới và xác định hiệu suất cũng như tính dễ sử dụng của chúng.
Bộ đàm hoạt động như thế nào
Trong hình thức chung nhất, máy thu thanh của Liên Xô hoạt động theo sơ đồ sau:
- Do sự dao động của trường điện từ, dòng điện xoay chiều xuất hiện trong ăng-ten.
- Dao động được lọc (chọn lọc) để tách thông tin khỏi nhiễu, tức là thành phần quan trọng của nó được trích xuất từ tín hiệu.
- Tín hiệu nhận được sẽ được chuyển thành âm thanh (trong trường hợp radio).
Theo nguyên tắc tương tự, một hình ảnh xuất hiện trên TV, dữ liệu kỹ thuật số được truyền đi, thiết bị điều khiển bằng sóng vô tuyến hoạt động (trực thăng trẻ em, ô tô).
Đầu thu đầu tiên giống một ống thủy tinh với hai điện cực và mùn cưa bên trong. Công việc được thực hiện theo nguyên tắc hoạt động của các điện tích trên bột kim loại. Máy thu có điện trở rất lớn theo tiêu chuẩn hiện đại (lên đến 1000 ohms) do mùn cưa tiếp xúc kém với nhau, và một phần điện tích trượt vào vùng trời, nơi nó tiêu tan. Theo thời gian, những mùn cưa này đã được thay thế bằng một mạch dao động và các bóng bán dẫn để lưu trữ và truyền năng lượng.
Tùy thuộc vào từng mạch riêng biệt của máy thu, tín hiệu trong đó có thể trải qua quá trình lọc bổ sung theo biên độ và tần số, khuếch đại, số hóa để xử lý phần mềm tiếp theo, v.v. Một mạch thu vô tuyến đơn giản cung cấp một xử lý tín hiệu duy nhất.
Thuật ngữ
Một mạch dao động ở dạng đơn giản nhất của nó được gọi là cuộn dây vàtụ điện đóng thành mạch. Với sự giúp đỡ của họ, từ tất cả các tín hiệu đến, có thể chọn một tín hiệu mong muốn do tần số dao động tự nhiên của mạch. Máy thu thanh của Liên Xô, cũng như các thiết bị hiện đại, đều dựa trên phân khúc này. Tất cả hoạt động như thế nào?
Theo quy định, máy thu thanh được cung cấp năng lượng bằng pin, số lượng thay đổi từ 1 đến 9. Đối với thiết bị bóng bán dẫn, pin 7D-0,1 và Krona có điện áp lên đến 9 V. Càng nhiều pin a yêu cầu mạch thu vô tuyến đơn giản, nó sẽ hoạt động càng lâu.
Theo tần số của tín hiệu nhận được, các thiết bị được chia thành các loại sau:
- Sóng dài (LW) - từ 150 đến 450 kHz (dễ dàng phân tán trong tầng điện ly). Sóng mặt đất là vật chất, cường độ giảm dần theo khoảng cách.
- Sóng trung bình (MW) - từ 500 đến 1500 kHz (dễ dàng phân tán trong tầng điện ly vào ban ngày, nhưng phản xạ vào ban đêm). Vào ban ngày, phạm vi được xác định bởi sóng mặt đất, vào ban đêm - bởi sóng phản xạ.
- Sóng ngắn (HF) - từ 3 đến 30 MHz (chúng không hạ cánh, chúng được phản xạ độc quyền bởi tầng điện ly, vì vậy có một vùng im lặng vô tuyến xung quanh bộ thu). Với công suất phát thấp, sóng ngắn có thể truyền đi quãng đường dài.
- Sóng cực ngắn (VHF) - từ 30 đến 300 MHz (có khả năng xuyên thấu cao, theo quy luật, được phản xạ bởi tầng điện ly và dễ dàng đi xung quanh chướng ngại vật).
- Tần số cao (HF) - từ 300 MHz đến 3 GHz (được sử dụng trong truyền thông di động và Wi-Fi, hoạt động trong tầm nhìn, không đi xung quanh chướng ngại vật vàtruyền tuyến tính).
- Tần số cực cao (EHF) - từ 3 đến 30 GHz (được sử dụng cho liên lạc vệ tinh, phản xạ từ các chướng ngại vật và hoạt động trong tầm nhìn).
- Tần số siêu cao (HHF) - từ 30 GHz đến 300 GHz (không đi xung quanh chướng ngại vật và bị phản chiếu như ánh sáng, được sử dụng rất hạn chế).
Khi sử dụng HF, MW và LW, việc phát sóng có thể được thực hiện khi ở xa trạm. Băng tần VHF nhận tín hiệu cụ thể hơn, nhưng nếu đài chỉ hỗ trợ nó thì việc nghe các tần số khác sẽ không hoạt động. Đầu thu có thể được trang bị một đầu phát để nghe nhạc, một máy chiếu để hiển thị trên các bề mặt từ xa, một đồng hồ và một đồng hồ báo thức. Việc mô tả mạch thu vô tuyến với những bổ sung như vậy sẽ trở nên phức tạp hơn.
Việc đưa vi mạch vào máy thu vô tuyến giúp tăng đáng kể bán kính thu và tần số của tín hiệu. Ưu điểm chính của chúng là tiêu thụ năng lượng tương đối thấp và kích thước nhỏ, thuận tiện cho việc mang theo. Vi mạch chứa tất cả các thông số cần thiết để lấy mẫu tín hiệu xuống và khả năng đọc dữ liệu đầu ra. Xử lý tín hiệu kỹ thuật số đang chiếm ưu thế trên các thiết bị hiện đại. Máy thu thanh của Liên Xô chỉ dùng để truyền tín hiệu âm thanh, chỉ trong những thập kỷ gần đây, thiết bị máy thu đã phát triển và trở nên phức tạp hơn.
Sơ đồ của các máy thu đơn giản nhất
Đề án của máy thu thanh đơn giản nhất để lắp ráp một ngôi nhà đã được phát triển từ thời Liên Xô. Sau đó, như bây giờ, các thiết bị được chia thành máy dò, khuếch đại trực tiếp, chuyển đổi trực tiếp,loại superheterodyne, phản xạ, tái tạo và siêu tái tạo. Đơn giản nhất trong nhận thức và lắp ráp là máy thu phát hiện, từ đó có thể coi sự phát triển của radio bắt đầu từ đầu thế kỷ 20. Khó chế tạo nhất là các thiết bị dựa trên vi mạch và một số bóng bán dẫn. Tuy nhiên, nếu bạn hiểu một chương trình này, các phương án khác sẽ không còn là vấn đề nữa.
Bộ thu phát hiện đơn giản
Mạch của máy thu vô tuyến đơn giản nhất bao gồm hai phần: một diode germani (D8 và D9 sẽ làm được) và một điện thoại chính có điện trở cao (TON1 hoặc TON2). Vì không có mạch dao động trong mạch nên nó sẽ không thể bắt được tín hiệu của một đài phát thanh nào đó được phát trong một khu vực nhất định, nhưng nó sẽ thực hiện nhiệm vụ chính của nó.
Để làm việc, bạn cần một ăng-ten tốt có thể ném lên cây và dây nối đất. Để chắc chắn, chỉ cần gắn nó vào một mảnh kim loại khổng lồ (ví dụ như vào một cái thùng) và chôn nó xuống đất vài cm là đủ.
Tùy chọn mạch dao động
Trong mạch trước để giới thiệu tính chọn lọc, bạn có thể thêm một cuộn cảm và một tụ điện, tạo ra một mạch dao động. Giờ đây, nếu muốn, bạn có thể bắt tín hiệu của một đài phát thanh cụ thể và thậm chí khuếch đại tín hiệu đó.
Bộ thu sóng ngắn tái tạo van
Bộ đàm van, mạch khá đơn giản, được chế tạo để nhận tín hiệu từ các đài nghiệp dư ở khoảng cách ngắn - trên phạm vi từ VHF(ultrashortwave) thành LW (longwave). Trong mạch này, đèn pin kiểu ngón tay hoạt động. Chúng tạo ra tốt nhất trên VHF. Và điện trở của tải anốt được loại bỏ bằng tần số thấp. Tất cả các chi tiết được thể hiện trong sơ đồ, chỉ có cuộn dây và một cuộn cảm có thể được coi là tự chế. Nếu bạn muốn thu tín hiệu truyền hình, thì cuộn dây L2 (EBF11) được tạo thành từ 7 vòng với đường kính 15 mm và một dây dẫn là 1,5 mm. Đối với người thu nghiệp dư, sẽ thực hiện được 5 lượt.
Đài khuếch đại trực tiếp với hai bóng bán dẫn
Mạch chứa một ăng-ten từ tính và một bộ khuếch đại âm trầm hai tầng - đây là một mạch dao động đầu vào được điều chỉnh của máy thu thanh. Giai đoạn đầu tiên là bộ dò tín hiệu điều chế RF. Cuộn cảm được quấn 80 vòng bằng dây PEV-0, 25 (từ lượt thứ sáu có một vòi từ dưới lên theo sơ đồ) trên một thanh ferit có đường kính 10 mm, dài 40.
Một mạch vô tuyến đơn giản như vậy được thiết kế để nhận ra tín hiệu mạnh từ các đài lân cận.
Thiết bị FM siêu sinh
Bộ thu FM, được lắp ráp theo mô hình của E. Solodovnikov, dễ lắp ráp, nhưng có độ nhạy cao (lên đến 1 μV). Các thiết bị như vậy được sử dụng cho các tín hiệu tần số cao (hơn 1 MHz) với điều chế biên độ. Do phản hồi tích cực mạnh mẽ, độ lợi của giai đoạn tăng lên đến vô cùng và mạch chuyển sang chế độ tạo. Vì lý do này, tự kích thích xảy ra. Để tránh nó và sử dụng bộ thu làm bộ khuếch đại tần số cao, hãy đặt mứcvà khi nó đạt đến giá trị này, giảm mạnh đến mức tối thiểu. Để theo dõi độ lợi liên tục, bạn có thể sử dụng máy phát xung răng cưa hoặc bạn có thể làm điều đó dễ dàng hơn.
Trong thực tế, bản thân bộ khuếch đại thường hoạt động như một máy phát điện. Với sự trợ giúp của bộ lọc (R6C7), làm nổi bật các tín hiệu tần số thấp, việc truyền dao động siêu âm đến đầu vào của tầng ULF tiếp theo bị hạn chế. Đối với tín hiệu FM 100-108 MHz, cuộn dây L1 được chuyển đổi thành nửa rẽ có tiết diện 30 mm và một phần tuyến tính 20 mm với đường kính dây là 1 mm. Và cuộn dây L2 gồm 2-3 vòng có đường kính 15 mm và dây có tiết diện 0,7 mm bên trong nửa vòng. Độ lợi bộ thu có sẵn cho các tín hiệu từ 87,5 MHz.
Thiết bị trên chip
Đài HF, được thiết kế vào những năm 70, hiện được coi là nguyên mẫu của Internet. Tín hiệu sóng ngắn (3-30 MHz) truyền đi khoảng cách rất xa. Dễ dàng cài đặt đầu thu để nghe chương trình phát sóng ở quốc gia khác. Vì vậy, nguyên mẫu đã nhận được tên của đài phát thanh thế giới.
Bộ thu HF đơn giản
Một mạch thu vô tuyến đơn giản hơn không có vi mạch. Bao phủ dải tần từ 4 đến 13 MHz và chiều dài lên đến 75 mét. Thức ăn - 9 V từ pin Krona. Một dây có thể đóng vai trò như một ăng-ten. Bộ thu hoạt động trên tai nghe từ đầu phát. Chuyên luận tần số cao được xây dựng trên các bóng bán dẫn VT1 và VT2. Do tụ điện C3, một điện tích ngược dương phát sinh, được điều chỉnh bởi điện trở R5.
Hiện đạibộ đàm
Các thiết bị hiện đại rất giống với máy thu thanh của Liên Xô: chúng sử dụng cùng một ăng-ten, trên đó xảy ra các dao động điện từ yếu. Các rung động tần số cao từ các đài vô tuyến khác nhau xuất hiện trong ăng-ten. Chúng không được sử dụng trực tiếp để truyền tín hiệu mà thực hiện công việc của mạch tiếp theo. Giờ đây, hiệu ứng này đạt được với sự trợ giúp của các thiết bị bán dẫn.
Bộ thu được phát triển rộng rãi vào giữa thế kỷ 20 và liên tục được cải tiến kể từ đó, mặc dù đã bị điện thoại di động, máy tính bảng và TV thay thế.
Cách sắp xếp chung của các máy thu thanh đã thay đổi một chút kể từ thời Popov. Chúng ta có thể nói rằng các mạch đã trở nên phức tạp hơn nhiều, các vi mạch và bóng bán dẫn đã được thêm vào, có thể nhận không chỉ tín hiệu âm thanh mà còn có thể nhúng máy chiếu. Vì vậy, máy thu phát triển thành TV. Giờ đây, nếu muốn, bạn có thể xây dựng bất cứ thứ gì trái tim mình mong muốn vào thiết bị.
