Принцип работы радио

Как устроено современное FM-радио

Как устроено современное FM-радио - изображение 1 - изображение 1

18.10.2017 Количество просмотров: 7513

Предлагаю воспользоваться виртуальной экскурсией и посмотреть, как все это работает. Итак, для работы радио нужен как минимум один ПК ,с которого идет вещание и передатчик. Софт у станции — у каждого свой. По правде говоря, вещать можно и с WinAmp, вот только о какой автоматизации может идти речь? А ведь радио это и реклама, которую нужно выводить вовремя, и передачи по расписанию, и часовые позывные и т.д. В первой части — остановлюсь на общих вопросах. Где и как все устроено. Вторую часть посвящу эфирному софту. Итак, само помещение радио как правило состоит как минимум из двух комнат: студии и отдела обслуживания (рекламный отдел, директор и прочие сотрудники). Теоретически, можно всем в одном помещении сидеть, однако лучше отделы разграничить, особенно студию. Итак, офисные ПК не вижу смысла тут показывать, 0так как там в основном работают с документами, и не вижу там ничего интересного. Сразу к студии …

Итак, студия, как правило, изолированное помещение из звукопоглощающего материала. На фото - тёмно-серый фон стены - как раз поролоновые звукопоглотители. Само рабочее место ДиДжея. Все рабочие ПК вынесены за пределы студии для создания идеальной тишины. В нашем примере ПК пара, один - это эфирный, который формирует эфир (о софте - в следующей части), и второй — помощник ведущему для работы в интернет и с месенджерами, куда прилетают приветы и поздравления.

Пульт для микширования нескольких источников, на примере к пульту присоединены всего три устройства - два микрофона и эфирный ПК. Однако микрофонов можно и больше, можно подключать и музыкальные устройства, начиная от еще одного ПК, заканчивая банальным бытовым плеером. С этих же микрофонов можно записывать голос ведущего на второй ПК, не выводя их в эфир (к примеру, для начитки какого-либо текста). Для этого на пульте есть специальный выход AUX, который идет на линейный вход звуковой карты. Кстати, по вопросу звуковых … в любом случае никаких интегрированных, все из класса профессиональных. На счёт микрофонов - казалось бы … взять домашний микрофон и включить его в микрофонный вход — и в эфир. Да, такое возможно и даже будет работать, однако о качестве и говорить не приходится. Частотные характеристики бытовых микрофонов оставляют желать лучшего. Более того, на каждый микрофон в студии установлен компрессор класса DBX 286, в функции которого входит усиление микрофона, компрессия голоса (для более насыщенного качества и устранения разницы в голосе когда ведущий, к примеру, отвернул голову от микрофона смотря в монитор), деесер, для подрезания паразитных звуков на словах с буквами "с" и "ц" и гейтер (для подавления шумов в паузах между словами ведущего).

Когда всё готово к эфигу, сингал нужно доставить на передатчик. Тут есть несколько интересных моментов. Как правило, студия размещается либо рядом с передатчиком либо удалённо, а передатчик установлен на какой то радио-телевизионной передающей антенне. Если студия рядом с антенной (до 50 м), то с пульта звуковой сигнал поступает в формирователь комплексного сигнала где уже он готов для приема, только на малой мощности (до 30 Вт),

где уже по радиочастотному кабелю подымается к усилителю, который просто усиливает мощность до необходимой и подает в антенну.

Второй вариант, когда студия находится на расстоянии. В таком случае сигнал передают по каналам передачи данных: будь то беспроводной пролёт, либо оптоволоконные линии, соединяя студию и передатчик, используя обычный интернет.

В нашем примере, студия находится на расстоянии, поэтому для передачи сигнала используют либо аппаратные кодеры/декодеры, либо программные — на уровне софта.

В любом случае, с одной стороны происходит захват звука и передача его по каналам передачи данных (кодеки и сжатие настраивается по желанию). В примере используется программный, один из которых SEOnlineнаписал наш украинец из Запорожья - Влад - Автоматизация радиоэфира

Передающая часть:

Устройство и принцип работы радиоприёмника Попова - фотография 2 - изображение 2

Приёмная:

Радио - это что? Принцип передачи сигнала - изображение 3 - изображение 3

Когда сигнал пришёл на второй конец, его нужно принять и выдать в эфир. Преимущество использования программного кодера - это то, что звуковую карту можно поставить на свое усмотрение, и настроить дополнительную обработку звука звуковым процессором, и в том числе резервирование эфира на случай отключения от студии (по форс-мажорным обстоятельствам). А по стоимости с учетом лицензирования ОС и софта — можно сравнивать. К примеру, аппаратный кодер, что на картинке, стоит 136 тыс русских рублей, что получается порядка 63 тыс грн, а с другой стороны - ставится декодер с похожей ценой - вот и сравниваем ценник. А на звуковых картах не стоит экономить. Это качество эфира и качество звука в конечном будет одним из факторов и может влиять на то, остановится ли слушатель на этой волне.

В общем, далее со звуковой карты сигнал поступает на тот же формирователь сигнала и с него уже на усилитель, который рассмотрели ранее. После по толстому фидеру — на антенну и в эфир к радиоприемнику слушателя.

Шаг в историю - фото 4 - изображение 4

Вот так это выглядит в нашем примере … есть арендованное небольшое помещение с вентиляцией и кондиционированием как правило ближе к антенне. Тут же и ПК и передатчик … сверху вниз:

Принцип передачи сигнала - фотография 5 - изображение 5

формирователь сигнала на выходе которого уже имеем готовый сигнал малой мощности … ниже комбайнер, который этот сигнал подает на два усилителя что стоят снизу и выходы потом суммирует в один. И далее уже все это по толстому фидеру прямо в антенну. В первой строчке видно выходную мощность на данный момент (для сравнения: мобильный телефон как правило имеет максимум 1 Вт в 1800 диапазоне и 2 Вт в 900 диапазоне).​

Восприятие сигнала устройством - фото 6 - изображение 6

​Итак, как и обещал — вторая часть..

Начнем с самого простого — плейлиста который звучит. Да, как и писал ранее можно обойтись винампом разбавленными заставками с позывными. А рекламу кидать ручками по времени… и самое интересное — будет работать. Однако это подойдет для домашнего радио и требует постоянного присутствия живого человека перед эфиром.

Радио в современном мире - фото 7 - изображение 7

На эфирах в основном стоят полностью автоматизированные системы. На нашем примере рассмотрим SoundEmpire. Чем-то напоминает Winamp — слева есть тот же плейлист. Есть бегущая строка трека сверху и правее время до конца трека. В программе каждый час подгружается новый лист, согласно составленным ранее правилам. Метод смены листа каждый час считаю правильным, так как если диджей к примеру доставил песню в лист вручную то сдвинет только текущий лист, а на следующий это не повлияет. Что не успеет проиграть в текущем часе — просто удаляется с листа, на фото все что после 60-й минуты уже не выйдет в эфир из-за ручного добавления треков в эфир.

Принципы радиосвязи - фото 8 - изображение 8

В листе сразу видно расчетное время старта композиции согласно учёта длительности и микширования.

Правее находится база доступных песен для ручной постановки … причем три колонки для удобства. В первой все песни в базе алфавитном порядке, если снизу в фильтре ввести первые буквы, то в списке будут только те — что попадают под описание. Правые колонки позволяют помогать фильтровать песни по исполнителю/дате добавления/языку исполнения/темпу/настроению. Банальным перетаскиванием — песни просто переносят в лист. Тут же есть закладки где уже собраны готовые заставки под разные передачи для оформления эфира.

А теперь об автоматизации …

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ - фотография 9 - изображение 9

Сверху мы видим разные подписанные счетчики — это и есть время до выхода рекламы и какой либо передачи. Первый счётчик ставит в плейлист рекламу по времени, которая после постановки ждёт окончания трека и выходит. Поэтому ее лучше забивать на 2 минуты раньше расчетного времени. К примеру, если должна быть реклама на 20-й минуте, то счётчик ее поставит на 18-ю минуту, дождётся окончания текущей песни и выведет в эфир.

Второй счетчик — это выход передач, к примеру если новости выходят в записи то их можно либо поставить ручками в плейлист, а можно забить в расписание, которое их будет ставить по времени. В нашем случае на ровные часы забита часовая заставка с позывным радио. Нажав на часики можно вывод переключить в ручной режим. В таком случае реклама не установится в плейлист, а когда настаент время выхода, просто замигает клавиша "поставить" для ручной постановки. Это иногда нужно для работы в прямом эфире, когда идет дискуссия и нужно слегка понизить градус спора, к примеру.

То есть, ведущий не беспокоится о том, когда должен будет выводить рекламу и не составляет рекламный блок. Этим как правило занимается рекламный отдел, который просто согласно сетки рекламы отмечает места выхода ролика, а эфирная программа выводит ролик, предварительно "оформляя" блок "влётом" и "вылетом" (заставка начала и конца рекламы).

История беспроводного вещания, или как человек радиоволну «приручил» - изображение 10 - изображение 10

На примере видно рекламную кампанию одного рекламодателя, которая состоит из 4-х роликов. Согласно сетке рекламы расставлены ролики 1-4. Если на это время назначены еще ролики, то они выйдут в одном блоке с текущим. Иными словами, каждый блок никто отдельно не составляет (хотя и можно редактировать) — достаточно за раз расставить ролики на месяц или даже более и программа сама будет всё выводить. Аналогичная ситуация и с передачами.

Такая фишка позволяет постоянно не находится в студии при работе программы. Для страховки есть дежурный плейлист, на случай если диджей похулиганит и удалит несколько песен и до конца часа будет не хватать треков … или музред не успел забить плейлист, то опять же выйдет дежурный лист.

Принцип радиосвязи современной. Принципы радиосвязи и телевидения - фотография 11 - изображение 11

А теперь немного о песнях … в отличии от Winamp тут есть база данных (как в библиотеке каталог). То есть, информация о песнях хранится в карточках, а не в тегах. Это позволяет песне навешать много интересного. К примеру темп/настроение/язык и т. д. То есть то, что позволяет потом в студии отыскать песню по типу или сформировать час эфира согласно правил (к примеру — утром веселые и быстрые песни).

Принципы связи - фотография 12 - изображение 12

Также можно указать время intro outro … что будет полезно ведущим, которые любят болтать на песне … это время до начала слов в песне и время конце, когда уже можно болтать не перебивая исполнителя. Если этот параметр забить то в начала трека и в конце возле времени до конца трека будет появляться дополнительный таймер до указанного времени.

Особенности - изображение 13 - изображение 13

Даже если в треке есть тишина в начале или в конце, его не обязательно пропускать через звуковой редактор, так как в Империи достаточно указать начало и конце трека уже на самом файле и в случае необходимости — точку микса и сохранить.

Ну и последнее на чем хотелось бы остановится на формировании часов … у каждой радиостанции своя концепция вещания и наполнение часа. Согласно категорий песен, которые мы вешали на новые добавленные треки в начале — и формируется час. Категориями его составляет музред — и для каждого часа суток можно выбрать свою последовательность категорий. То есть - первая в 8-часе украинская, потом новинка недели. потом горячий хит и т.д. Более того, дополнительно включить фильтр для быстрых или спокойных песен … Так же есть защита на исполнителя ... к примеру ставим 30 треков и в течении 30 песен этот же исполнитель уже не станет в эфир с другой песней даже в другой категории. Так же защиты от названия песни ... к примеру установив эту защиту на 20 треков, это означает что песня с таким названием к примеру "мама" уже не станет любого другого исполнителя в течении 20 треков. Ну и для совсем капризных защита на смежных исполнителей ... к примеру указать что ДДТ и Шевчук одно и тоже ... то есть если стал ДДТ то Шевчук уже согласно политике защит не станет несколько следующих песен. Также для дня недели выбрать свою последовательность часов … то есть все зависит от фантазии и желания музреда. Ну в общем, по такому принципу работают почти все радиостанции.

Буквально вчера сменили линию связи на беспроводную, до этого был проводной провайдер ... и были постоянные разрывы, когда их "кольца" в коммутаторах проводили переключение в случае вылета какого либо коммутатора. Сейчас полностью своя линия в одном киилометре от передатчика до студии с полностью автономным питанием.

Особенности использования - фото 14 - изображение 14

Релейка на этапе установки (скотч на антенне - это маскировка светодиодов, чтобы не привлекать внимание). Труба еще будет подкрашена.

Схема радиотелефонной связи - фотография 15 - изображение 15

А вот и приёмная, причем СВЧ FM вещания (порядка 2 кВт на всю антенну или до 500 Вт на вибратор) - не влияет на работу антенки, хотя на всякий случай закрепили на противоположной стороне от вибраторов и в позиции по высоте - между излучающими элементами.

Модуляция - фото 16 - изображение 16

Андрей Полубинский

9 6656 591 15172418приглашаем к сотрудничеству

Устройство и принцип работы радиоприёмника Попова

Демодуляция - фото 17 - изображение 17

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.

Диапазоны волн - фото 18 - изображение 18

История радио начинается с первого в мире радиоприёмника, созданного в 1895 г. русским учёным А. С. Поповым. Попов сконструировал прибор, которые, по его словам, "заменил недостающие человеку электромагнитные чувства" и реагировал на электромагнитные волны. Сначала приёмник мог "чувствовать" только атмосферные электрические разряды – молнии. А затем научился принимать и записывать на ленту телеграммы, переданные по радио. Своим изобретением Попов подвёл итог работы большого числа учёных ряда стран мира.

Важный вклад в развитие радиотехники внесли разные учёные: Х. Эрнест, М. Фарадей, Дж. Максвелл и другие. Наиболее длинные электромагнитные волны впервые сумел получить и исследовать немецкий физик

Г. Герц в 1888г. А. С. Попов, опираясь на результаты Герца, создал, как уже говорилось, прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний – радиоприёмник.

25 апреля (7 мая) 1895 г. на заседании физико-химического общества Попов сделал доклад "Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям", в котором изложил основные идеи о своём чувствительном приборе для обнаружения и регистрации электромагнитных колебаний. Этот прибор назвали грозоотметчиком. Прибор содержит все основные части радиоприёмника искровой радиотелеграфии, включая антенну и заземление.

Грозоотметчик А. С. Попова.

Первый радиоприёмник имел очень простое устройство: батарея, электрический звонок, электромагнитное реле и когерер (от латинского слова cogerentia – сцепление). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала. Под действием радиоволн, принятых антенной, металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батареи. Срабатывало реле, включая звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками в когерере ослабевало, и к ним поступал следующий сигнал.

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

Заключение - фото 19 - изображение 19

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.

Радио - это что? Принцип передачи сигнала

Принцип радиотелефонной связи. Модуляция и детектирование. Простейший радиоприёмник. Изобретение радио А. С. Поповым - изображение 20 - изображение 20

Не передать, какое значение имеет в современном мире радио. Что это? Определение гласит, что оно представляет собой один из методов передачи информации на расстояния посредством электромагнитных волн. Нередко под словом подразумевают само устройство, которое было изобретено отечественным ученым Поповым Александром Степановичем в 1895 году. И с тех пор оно не потеряло своей актуальности.

Шаг в историю

Значение радио в жизни человек невозможно переоценить. Именно созданное русским ученым устройство спасло сотню жизней с затонувшего «Титаника» - они успели послать сигнал спасения.

А. С. Попов начал проводить свои опыты в далеком 1889 году. Свое изобретение он основал на опытах немецкого ученного Генриха Рудольфа Герца с электрическими волнами, в ходе которых удалось добиться появления значительных по силе искр. В 1894 году для Попов уже сконструировал первый прибор.

Как появилось радио - фотография 21 - изображение 21

Немногим позже появилось само радио. Это произошло в 1895 году. Стремясь усилить сигналы электромагнитных полей, изобретатель использует явление резонанса. А для регистрации передаваемых сигналов применяет когерер – стеклянную трубку с металлическими опилками, которая умела менять свое сопротивление. С этой поры и начинается эра радиотехнологий.

Принцип передачи сигнала

Весь современный мир зиждиться на электронном оборудовании, управление которым осуществляется за счет сил радиосигналов. И чтобы понять, что собой представляет радио, необходимо разобраться в принципах работы устройства.

Содержание статьи - фотография 22 - изображение 22

На передающей стороне формируется высокочастотный несущий сигнал определенной частоты, на который затем накладывается информационный поток. Происходит модуляция. Объединенные таким образом потоки радиоволн излучаются передающей антенной в пространство.

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.

Радио в современном мире

В современном мире радио утратило свою популярность – для прослушивания музыки, общения с родственниками из дальних краев, получения новостей используются технологичные гаджеты. Но еще 40 лет назад это устройство было основным источником развлечений, информирования. Радио долгими вечерами собирало вокруг себя семьи, друзей, коллективы.

Первая радиостанция появилась в далеком 1907 году в Нью-Йорке. Ли Де Форест создал вещательную вышку. Однако постоянно менялось местоположение этого радио. Это замедлило рост популярности нового средства развлечения. Десять лет спустя радиостанции стали появляться и в Европейских странах – Чехословакии, Ирландии, Голландии. А после 20-х годов они получили повсеместное распространение. И развиваются по сей день.

История радио - фото 23 - изображение 23

Сейчас большой популярностью пользуется интернет-радио. Что это? По сути, то же самое вещание музыки, новостей, но передаваемое на расстояния посредством протоколов глобальной сети. Но в связи с постоянным развитием средств передачи данных, скоро и такой способ вещания будет вытеснен из нашей жизни.

Принципы радиосвязи

Создание первого радио - изображение 24 - изображение 24

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.

Принцип работы радио - фотография 25 - изображение 25

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.

Принцип работы радио - изображение 26 - изображение 26

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

 

Сила электрического токаquestions-physics.ruСферическое зеркалоquestions-physics.ruСветовые лучиquestions-physics.ruМагнитное полеquestions-physics.ru

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ РАДИОСТАНЦИЙ

Принцип работы радио - фотография 27 - изображение 27

123

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.

Принцип работы радио - изображение 28 - изображение 28

Рис. 3.16. Структурная схема радиопередающего устройства:

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

усилитель; УМ - усилитель мощности

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

с

Принцип работы радио - фотография 29 - изображение 29

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.

Принцип работы радио - фотография 30 - изображение 30

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 2-контура. представляющего собой цепь резонанса токов. Для настройки контура в резонанс применяют конденсатор С2 переменной емкости.

Так как при настройке в резонанс 2-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

Принцип работы радио - фото 31 - изображение 31

(3.9)

где Q

Принцип работы радио - изображение 32 - изображение 32

(3.10)

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

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

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

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

Принцип работы радио - изображение 33 - изображение 33

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:

Принцип работы радио - фото 34 - изображение 34

(3.11)

0:

Принцип работы радио - фотография 35 - изображение 35

(3.12)

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

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

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

Для емкостной трехточки коэффициент обратной связи

Принцип работы радио - изображение 36 - изображение 36

(3.13)

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

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

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

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

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

Принцип работы радио - изображение 37 - изображение 37

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 З 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.

Принцип работы радио - фотография 38 - изображение 38

аб

в

г – промодулированные по амплитуде радиочастотные колебания

На рис. 3.22, а приведена упрощенная схема частотного модулятора, состоящего из колебательного контура , 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

С1 параллельно емкости контура подключается варикап Д. Под действием звуковых колебаний внутреннее сопротивление, например, угольного

Принцип работы радио - изображение 39 - изображение 39

аб

в

123

2017-01-214466

История беспроводного вещания, или как человек радиоволну «приручил»

Принцип работы радио - изображение 40 - изображение 40

Радио — такая обыденная вещь для нас сегодня…  До появления всемирной паутины лишь радио, наряду с прессой и телевидением, было источником новостей и знаний. Но даже сейчас, когда Интернет зашел практически в каждый дом, без радиоприемника многими сложно представить свой обычный день. Ведь что может развлечь по дороге на работу или учебу лучше, чем любимая FM-волна в наушниках или динамиках?

С чего все начиналось?

Радио является одним из видов беспроводной связи, носитель сигнала в котором – радиоволны. Проводное вещание – его «технического родственника», — иногда также относят к радио, хотя это и не совсем верно.

Ни одна технология не появляется сразу из ниоткуда. Также и радио – предпосылки к его появлению стали всплывать еще за 80 лет до изобретения радиоприемника.

Первой «ласточкой» стала… банальная случайность, как часто бывает в науке. В 1819 году на столе у датского физика Эрстеда, проводившего эксперименты с электричеством, случайно оказался компас. Он с удивлением заметил, что проходящий в проводнике ток каким-то образом заставил дернуться его стрелку. Так и была открыта связь между электричеством и магнетизмом. В последующие года такие выдающиеся физики как Ампер, Фарадей и Максвелл проводили опыты над электромагнитными явлениями, заложив теоретическую и экспериментальную основу для открытия радиоволн и создания первого радиоприемника.

Прорывом стали исследования гениального немецкого физика Генриха Герца. В 1886-1888 годах, преподавая физику в техническом университете Карлсруэ, он провел ряд экспериментов, в результате которых на практике доказал теорию Максвелла об электромагнитных полях. Имея в своем распоряжении простейшие приспособления (например, источником исследуемого поля была обыкновенная искра) ученый смог на основе полученных результатов собрать первые радиопередатчик и радиоприемник. Хотя Герц очень скептически относился к перспективам применения его открытий, но именно его признают «праотцом» радио.

Следующим шагом стало изобретение в 1890 году французом Бранли первого рабочего когерера. Это была обыкновенная стеклянная трубка с металлическими опилками внутри. В 1894 году другой «пионер радио» Оливер Лодж создал усовершенствованный вариант когерера, который и был использован в первых радиоприемниках.

Спор об «отцах» радио

К концу столетия множество ученых пытались «приручить» радиоволны. Но, по разным причинам, пальму первенства в этом разделили Гульельмо Маркони, Александр Попов и Никола Тесла. Если на постсоветском пространстве принято называть изобретателем радио Попова, то в Западной Европе таковым считают исключительно Маркони, а в США – Теслу. Кроме того, среди тех, кто тогда приложил руку к этому великому делу, были ученые из Индии (Чандра Бозе), Бразилии (Роберто де Мора) и многие другие малоизвестные исследователи радиоявлений. Но все по порядку.

Принцип работы радио - фотография 41 - изображение 41

Из всех трех «отцов» радио хронологически первым показал общественности свое открытие Никола Тесла – в 1891 году. Тогда, в городе Сент-Луис, перед аудиторией он продемонстрировал работу своих приборов и растолковал принципы радиосвязи. Через два года ученый запатентовал изобретенный им волновой радиопередатчик, опередив Попова и Маркони на несколько лет.

Но в связи с трениями Теслы с компанией, принадлежавшей Эдисону (который сотрудничал с Маркони) и финансовыми трудностями ученый не смог достойно конкурировать с коллегами по «ремеслу». Забегая вперед, следует отметить, что лишь в 1943 году (уже после смерти ученого) Верховный суд США признал его приоритет в изобретении радио перед итальянцем Маркони. Тем самым, правительство США избежало авторских выплат как первому, так и второму.

Следующей датой, с которой у нас и принято отсчитывать начало эпохи радиовещания, стало 7 мая 1885 года (День Радио). В этот день российский физик Александр Попов продемонстрировал свой прибор – «грозоотметчик» — перед коллегами из Русского физико-химического общества. Изобретатель взял за основу прибора приемник Лоджа, усовершенствовав его когерер – он применил радиоимпульс вместо молоточка, приспособленного для столь необходимого встряхивания трубки. А в апреле 1897 года Попов успешно доказал годность своего аппарата: он передал первую в России радиограмму «Генрих Герц» на расстояние в четверть километра.

Принцип работы радио - изображение 42 - изображение 42

Примерно в то же время итальянский физик Гульельмо Маркони проводит свои первые подобные опыты. Тогда он добился передачи радиосигнала на невиданное раньше расстояние – 1,5 километра. Считается, что в основе свей радиосистемы изобретатель использовал передатчик Герца и модифицированный приемник Попова. Через 2 года Маркони побил рекорд «дальнобойности» радиосигнала – на этот раз успешно была передана фраза «Viva l’Italia» с расстояния 18 километров. А за четыре дня до этого итальянец получил патент на усовершенствование системы передачи и приема радиосигнала.

Хотя в СССР было принято дарить «пальму первенства» в изобретении радио Попову, но многие западные страны отдают предпочтение в этом Маркони. У обеих сторон есть аргументы в поддержку своего «претендента». С одной стороны, Попов официально проводил свои опыты раньше, а итальянец использовал его наработки в своих экспериментах. Но Маркони все-же первым добился практического внедрения своих достижений, в то время как россиянин начал обращать на это внимание только после успеха итальянского коллеги.

Имена Оливера Лоджа и Николы Теслы как-то остались в тени спора о пионерах радиовещания. Первенство же второго признают лишь в США и на Балканах, откуда он родом. Сам Лодж добровольно «передал эстафету» Маркони, продав ему свой патент. Но в любом случае, в новое столетие мир вошел с предвкушением создания чего-то очень важного.

Первые «блины» радиовещания

Первым взялся за масштабное внедрение радиосистем Маркони, получивший финансовую и идейную поддержку английских инвесторов. Уже 20 июля 1897 года, через две недели после получения своего патента, он основал крупное АО «Маркони и Ко». К разработке проектов по внедрению радиотехнологий итальянец привлек известных ученых и инженеров. В октябре того же года Маркони передал радиосигнал на расстоянии 21 километра, а уже через месяц он построил на острове Уайт первую в мире радиостанцию. Островной радиопункт осуществлял регулярную беспроводную связь с континентом. В следующем 1898 году Маркони организовал в английском Челмсфорде предприятие, названное «Фабрика беспроводного телеграфа» (Marconi Wireless Telegraph&Company), со штатом в 50 рабочих. Скупив множество патентов по радиосвязи, компания «Бритиш Маркони» стала монополистом в предоставлении услуг связи судов с берегом по обе стороны Атлантики.

Маркони был уверен, что грунт и вода не являются помехой для радиосигнала. Веря в это, он убеждал всех о возможности межконтинентальной радиосвязи. Как доказательство в декабре 1901 года Маркони сообщил, что сумел передать сообщение «морзянкой» через Атлантический океан. Хотя это официально и не подтвердилось, но уже в следующем году была налажена регулярная радиосвязь через Атлантику по линии Глей-Бэй (Канада) – Клифлен (Ирландия).

На самом деле, передача радиосигнала на большое расстояние не является следствием беспрепятственного его проникновения сквозь воду и грунт, о чем знал еще Тесла. Это возможно из-за отражения сигнала в ионосфере, благодаря чему он может огибать весь земной шар.

В начале столетия были также первые попытки передачи по радиосвязи звука, голоса в том числе. Первопроходцем стал канадец Реджинальд Фессенден. Воодушевленный успехами Маркони, ученый решил усовершенствовать когерерный радиоприбор, кардинально его изменив. В 1900 году канадец провел неубедительную, но все же первую в историю беспроводную передачу звука на расстоянии в 1 милю (1,6 километра), используя свой высокочастотный искровой передатчик. Через 6 лет, в 1906 году, он совершил прорыв – ученым была впервые проведена успешная трансляция звука, во время которой моряки на суднах могли услышать игру на скрипке в исполнении Реджиналида.

В 1909 году Гульельмо Маркони и Карл Браун получили Нобелевскую премию по физике за вклад в развитии радиосвязи. С этого момента и до конца столетия продолжалось победное шествие радио по миру, ставшего незаменимым атрибутом во многих сферах деятельности человека: от его быта и прессы до армии и судоходства. Для последнего поворотным стал 1912 год – после крушения «Титаника» все морские суда должны были быть оснащены постоянно работающими радиоприемниками, призванными поймать сигнал бедствия.

Начало эпохи радио

Старт регулярному радиовещанию был дан в апреле 1909 года. Учитель физики из Сан-Хосе (Калифорния, США) Чарльз Геррольд построил первую радиовещательную станцию, названную им «San Jose Calling». Фактически она существует до сих пор, превратившись в «KCBS» — радиостанцию из Сан-Франциско. Геррольд считается первым, кто начал пускать в радиоэфир рекламу. Также, именно он предложил использовать термин «broadcast» по отношению к трансляции на широкую аудиторию, позаимствовав его из фермерского сленга.

Следом за «San Jose Calling» радиовещательные точки стали появляться по всем Соединенным Штатам Америки. В 1920 году в Детройте начались трансляции первых в истории радионовостей. К 1924 году в США насчитывалось более 500 радиокомпаний (когда в 1920 – не более 30).

С начала 20-х годов информационно-развлекательное радиовещание начало активно развиваться и по ту сторону Атлантики. В 1922 году была основана главная радиокомпания Великой Британии – ВВС. С 1924 года ВВС начинает трансляцию одного из классических атрибутов радиовещания – сигналов точного времени.

В 1930 году недавно зародившаяся компания «Motorola» обрадовала автовладельцев — в продажу поступили первые автомобильные радиоприемники. А через 3 года полицейские патрульные машины города Байонне, что в Нью_Джерси, были впервые оснащены системами двусторонней радиосвязи.

В начале 1930-х годов начался следующий этап развития радио. Эдвин Армстронг разрабатывает новое поколение радиоприемников – FM (частотной модуляции, ЧМ). Стимулом для этого стало желание изобретателя нивелировать помехи радиосигнала, создаваемые атмосферой. В 1935 году ученый провел эксперимент, в ходе которого доказал преимущество ЧМ перед АМ-сигналом. Лаборатория Армстронга в Нью-Джерси успешно приняла сигналы, переданные антенной, установленной на нью-йоркском небоскребе «Эмпайр Стейт Билдинг». В то время как АМ-сигнал был полностью искажен помехами, уровень шумов ЧС-сигнала был достаточно приемлем. Этим опытом Армстронг сломал тогдашний стереотип о радио: «От помех, как и от бедности, невозможно избавиться». Перед началом Второй Мировой Войны в США уже существовало 5 работающих ЧМ-радиостанций, а 15 готовились к своему первому эфиру.

Как развивалось радиовещание в нашей стране

Первые радиостанции на территории Российской империи были открыты во времена Первой мировой войны. В 1921 году в Москве были установлены первые радиорупоры, через которые передавались озвученные тексты газетных статей. Вскоре началась также радиофикация жилых домов. Таким образом, в начале 20-х радио становиться доступным для широких советских масс. В 1937 году на 1000 советских граждан приходилось 25 радиоточек.

Во время Великой Отечественной Войны радиовещание активно использовалось для антинацистской и патриотической пропаганды советского населения. Интересно, что именно радиовещанию (точнее, ошибке диктора) обязана своим существованием… целая область! Зачитывая сводку Совинформбюро в марте 1944 года, Левитан на всю страну огласил об освобождении Херсона, названного им областным городом. Чтобы не дезинформировать общественность, Сталин приказал как можно скорее создать Херсонскую область, что и было сделано к концу того же месяца.

На Западе Радиовещание также широко использовалось во время войны. Забавно, что американцы, пытаясь уберечься от радиошпионажа, пускали к микрофонам индейцев. Японцы и немцы были просто не в силах расшифровать бормотание на их родном языке.

К другому ухищрению однажды должны были прибегнуть британцы. В 1940 году во время одного футбольного матча на стадион в Эдинбурге опустился густой туман. Радиокомментатор получил приказ любыми способами продолжить трансляцию матча, чтобы немцы не узнали о погоде и не начали бомбардировку. Боб Кингсли – так звали ставшего легендой комментатора — успешно провел (точнее, выдумал) репортаж матча, ориентируясь только на шум трибун.

Радио в послевоенном мире

После Второй Мировой Войны гражданское радиовещание набрало новых оборотов. FM-радио продолжало распространяться по миру. В 1954 году был выпущен в продажу первый транзисторный карманный приемник TR-1 американской компании «Regency». Вслед за этим, на американский радиорынок со своими портативными приемникам вышли фирмы Zenith (СЩА) и Sony (Япония). В Советском Союзе первым серийным транзисторным радиоприемником стал «Сюрприз» Воронежского радиозавода. Первый в СССР крупносерийный карманный приемник «Нева» был выпущен в 1960 году.

Принцип работы радио - фотография 43 - изображение 43

Портативный транзисторный радиоприёмник «Сюрприз» с 1957 года выпускал Воронежский радиозавод.

Принцип работы радио - фотография 44 - изображение 44

Первый в СССР крупносерийный карманный приёмник «Нева» был выпущен в 1960 году.

За последующие 30 лет радио активно развивалось в различных направлениях. Особенно важным было его становление как «рупора» массовой культуры и музыки в частности. Эфирное время стали завоевывать популярные исполнители, а само радио превратилось в один из главных инструментов продвижения музыкантов. Опять же, здесь не без интересных историй. Именно благодаря тому, что в середине 50-х один кливлендский ди-джей случайно пустил в эфир песню «Rock Around the Clock», мир и захватила «эпидемия» рок-н-ролла. А одной из самых саркастических радио-историй является следующая. На гребне популярности «Beatles», Джон Леннон неосторожно бросил в СМИ фразу: «Мы стали популярнее самого Иисуса Христа!». Одна техасская радиостанция, возмущенная этим заявлением, публично сожгла пластинки группы. На следующий день станция сгорела от попадания в нее молнии.

Принцип работы радио - изображение 45 - изображение 45

В последствии, радио стало неотъемлемой частью повседневной жизни миллионов людей, а диск-жокеи — любимцами радиослушателей. Иногда в среде радиовещания устанавливались различные рекорды. Например, с 1970 года ежедневно выходит в эфир Энни Найтингейл – DJ компании ВВС, установившая мировой рекорд по продолжительности карьеры радиоведущей. Среди самых свежих достижений – рекорд 2011 года, принадлежащий команде ведущих все той же ВВС, которые вели радиошоу более 52 часов подряд.

Интернет и радиовещание

Радиовещание уверенно вошло в новое тысячелетие. Но даже оно не избежало трансформаций, которые затронули практически все средства связи. Новейшая волна научно-технического прогресса захлестнула мир цифровыми технологиями, которые нашли свое применение и в 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.

Первым же крупным проектом онлайн-радио стала станция «Internet Talk Radio», основанная Карлом Маламудом в 1993 году. Карл прибег к использованию технологии дубляжа сигнала через эфирную сеть. Этот год воистину может считаться одним из поворотных в истории развития радиотехнологий, наравне с 1909-м, когда в Сан-Хосе была построена первая радиовещательная станция.

В 1994 году провели первую онлайн-трансляцию рок-концерта: Интернет-пользователи, не выходя из дома, могли послушать выступление «Rolling Stones». А в следующем году был запущен первый онлайн-сервис радиовещания, работа которого была основана на использовании специальной программы для проведения конференций в сети.

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.

Вряд ли стоит ожидать такой же судьбы для радио, которая постигла телеграф, например. Сейчас достаточно просто нажать одну кнопку на телефоне или компьютере – и «телеграмма» с текстом типа «Я скоро приеду [зпт] ждите [тчк] Ваша тётя [тчк]» уже будет получена! Но разве может что-нибудь заменить утро, которое начинается с вашим любимым радио и с сюрприза услышать обожаемую песню? А тем, кто находится далеко за пределами Родины, радио (правда, уже онлайн) дарит возможность услышать любимые мелодии, с которыми чужая земля не знакома. Слушайте радио и будьте счастливы!

Принцип радиосвязи современной. Принципы радиосвязи и телевидения

Принцип работы радио - изображение 46 - изображение 46

Что представляет собой принцип радиосвязи? Начнем с того, что для ее осуществления необходимо иметь два прибора: приемник и передатчик электромагнитных и звуковых волн.

Принципы связи

Простые приборы, которые нужны для работы, создал в 1886 году Г. Герц. Принцип радиосвязи основывается на классических законах физики. Если разрезать на две половины и присоединить к отрезкам высоковольтный трансформатор, между ними будет возникать переменный (пульсирующий) ток, а вокруг него появляется электромагнитное поле. Проволока в данном случае рассматривается и в качестве передатчика, и в виде передающей антенны.

Принцип работы радио - фотография 47 - изображение 47

Особенности

Принцип радиосвязи основывается на характеристиках электромагнитного поля. Так как для его распространения необходимы волны, уловить его можно на значительном расстоянии с помощью приемника. В его роли выступают два куска металлической проволоки, расположенные параллельно к передающей антенне. Так как энергия волн будет распространяться в разные стороны, а приемнику удается улавливать только ее часть, в воздушном пространстве искры малы. Но в темноте их можно видеть даже без оптических приборов.

Особенности использования

Принципы радиосвязи базируются на передающих устройствах, разработанных Герцем, но подходят только для несущественных расстояний. Объясняется такая ограниченность применения незначительной мощностью радиоволн. Для того чтобы справиться с данной проблемой, был создан генератор высокой частоты. С его помощью радиоволны могли распространяться на значительные расстояния.

Принцип работы радио - фото 48 - изображение 48

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.

Принцип работы радио - фото 49 - изображение 49

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.

Принцип работы радио - фото 50 - изображение 50

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.

Заключение

Радиопередающее устройство используется для приема той информации, которая передается благодаря электромагнитным волнам, исходящим от передающей антенны современного радиопередатчика. В данном устройстве предполагается наличие следующих основных элементов:

  • Приемная антенна, которая нужна для улавливания электромагнитных колебаний. Здесь систематически возникают модулированные вынужденные колебания, которые возбуждаются разнообразными радиостанциями.
  • Резонансный контур настраивается на конкретную частоту, считающуюся полезным сигналом.
  • Детекторный каскад необходим для предобразования усиленного модулированного высокочастотного сигнала, а также выделения из него модулирующего сигнала, который несет передаваемую информацию.

Принцип работы радио - фотография 51 - изображение 51

Детектирование является процессом, противоположным модуляции. Детекторами выступают полупроводниковые приборы и электронные лампы, которые имеют нелинейные характеристики. Моделирование и детектирование являются основными процессами, которые способствуют передаче и приему звука и изображения, то есть они связаны с передачей телевизионного изображения и звукового сигнала.

Принцип радиотелефонной связи. Модуляция и детектирование. Простейший радиоприёмник. Изобретение радио А. С. Поповым

Принцип работы радио - фотография 52 - изображение 52

Принцип радиосвязи:переменный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны. Достигая приёмной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик. Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 г. генератора незатухающих электромагнитных колебаний.

Модуляция.Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Незатухающие гармонические колебания высокой частоты вырабатывает генератор высокой частоты, например генератор на транзисторе. Для пережачи звука эти высокочастотные колебания изменяют (модулируют), с помощью электрических колебаний низкой (звуковой) частоты. Можно, например, изменять со звуковой частотой амплитуду высокочастотных колебаний. Этот способ называют амплитудной модуляцией. 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. В приёмнике из модулированных колебаний высокой частоты выделяютсянизкочастотные колебания. Такой процесс называют детектированием. Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика.

Рассмотрим простейший радиоприемник. Он состоит из антенны, колебательного контура с конденсатором переменной емкости, диода-детектора, резистора и телефона. Частота колебательного контура подбирается таким образом, чтобы она совпадала с частотой несущей, при этом амплитуда колебаний на конденсаторе становится максимальной. Это позволяет выделить нужную частоту из всех принимаемых. С контура модулированные колебания высокой частоты поступают на детектор. После прохождения детектора ток каждые полпериода заряжает конденсатор, а следующие полпериода, когда ток не проходит через диод, конденсатор разряжается через резистор. (я правильно понял???).

Изобретение радио А. С. Поповым. В качаестве детали, непосредственно «чувствующей» эл.маг. волн. П. Применил когерер – стеклян. Трубка с 2 электродами, наполненной мелкими металлическими опилками. В обычномм сост. Когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая эл-магн-ая волна создат в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, спекающие опилки. В результате сопр. Когерера падает со 100000 до 1000-500 Ом. Снова вернуть прибору бльшое опротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приёма, необходимую для осуществлеия беспроволочойсвязи, он использовал звонковое утройство для встряхивания когерера после приёма сигнала. Цепь эл-ого звонка замыкалась с помощью чувствительного реле в момент прихода электромагнитной волны. С окончанием прихода волны работа звонка сраз прекращалась, так ка кмолоточек звонка ударял не только по звонку, но и по когереру. Чтобы повысить чувствитель7сть приёмника, П. Один из выводов когерера заземлил, а другой присоеденил к высоку подняторму куску проволки, слоздав первую приёмную антенну для беспроволочной связи.7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-хим-ого общества в Петербурге он продемонстрировал действие своего прибора. Этот день стал днём рождения радио. Вначале радиосвыязть была установлена на 250 м., затем более чем на 600, затем 20 км, в 1901 г. – 150 км. За границей усовершенствование подобных приборов профодилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони.

Как появилось радио

Принцип работы радио - фото 53 - изображение 53

Радиосвязь прочно обосновалась в жизни человека благодаря русскому ученому А. С. Попову. С момента изобретения радио прошло уже более ста лет – с тех пор технологии сильно шагнули вперед, однако их основой продолжают оставаться радиосвязь, радиоэлектроника и радиотехника. Какова же история появления радио?

Содержание статьи

  • История радио
  • Создание первого радио

История радио

В конце 19 века остро проявилась потребность в усовершенствовании средств беспроводной связи. Идея изобретения и создания первого в мире радиоприемника принадлежит русскому профессору и экспериментатору Александру Степановичу Попову. Позднее его изобретением воспользовался итальянец Гульельмо Маркони, которому удалось с помощью именитых специалистов и крупных британских промышленников протянуть радиосвязь через океанский простор на расстояние в 3500 километров.

Изобретение радио, как и многих другие выдающиеся открытия, всегда обуславливались текущими историческими потребностями.

Впрочем, появление радиосвязи не стало бы реальностью, если бы Г. Герц и Д.К. Максвелл не провели свои фундаментальные исследования электромагнитных волн. Именно Герц в 1888 году создал резонатор и вибратор данных волн, которые назвали «лучами Герца». От латинского слова radius – в переводе «луч» - впоследствии и произошло слово «радио», сегодня известное практически всем людям.

Создание первого радио

После многочисленных экспериментов А.С. Попов снабдил когерер проволочной антенной, устройством автоматического встряхивания и контуром релейного усиления сигнала. Совокупность данных элементов позволила сделать радиоприемник пригодным к беспроволочной телеграфической связи. Свое радио Попов впервые продемонстрировал весной 1895 года Русскому физикохимическому обществу. Его изобретение являлось системой радиосигнализации, оснащенной генератором Герца и двумя металлическими пластинами антенны.

Именно эта система стала простейшей разновидностью первого устройства беспроводной радиосигнализации.

После появления радио Попова, начался период его усовершенствования, а также разработки инновационных радиоустройств. Несмотря на то, что Александру Попову не дали патент, по российским законам он считается изобретателем радиоприемника, который на тот момент являлся ключевым и оригинальным элементом технической системы, предоставленной Поповым. Основной целью изобретателя было использование радио для беспроволочной передачи сообщений на большие расстояния – при этом следует помнить, что Александр Попов предложил радиоприемник, который обладал уникальной способностью регистрировать не только естественные электромагнитные колебания, но и различные сигналы телеграфных кодов.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 195)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты