Схеми портативних радіостанцій. Радіостанції. Простий детекторний приймач
Довгий час радіоприймачі очолювали список найзначніших винаходів людства. Перші такі пристрої зараз реконструйовані та змінені під сучасний лад, однак у схемі їх складання мало що змінилося – та ж антена, те ж заземлення та коливальний контур для відсіювання непотрібного сигналу. Безперечно, схеми сильно ускладнилися з часів творця радіо - Попова. Його послідовниками були розроблені транзистори та мікросхеми для відтворення якіснішого та енерговитратного сигналу.
Чому краще починати із простих схем?
Якщо вам зрозуміла проста то можете бути впевнені, що більша частина шляху досягнення успіху у сфері збирання та експлуатації вже посилена. У цій статті ми розберемо кілька схем таких приладів, історію їх виникнення та основні характеристики: частоту, діапазон тощо.
Історична довідка
7 травня 1895 вважається днем народження радіоприймача. Цього дня російський учений А. С. Попов продемонстрував свій апарат на засіданні Російського фізико-хімічного товариства.
У 1899 році була побудована перша лінія радіозв'язку завдовжки 45 км між містом і містом Котка. Під час Першої світової війни набули поширення приймач прямого посилення та електронні лампи. Під час військових дій наявність радіо виявилася стратегічно необхідною.
У 1918 році одночасно у Франції, Німеччині та США вченими Л. Левві, Л. Шоттки та Е. Армстронгом був розроблений метод супергетеродинного прийому, але через слабкі електронні лампи широке поширення цей принцип отримав тільки в 1930-х роках.
Транзисторні пристрої з'явилися і розвивалися у 50-х та 60-х роках. Перший радіоприймач, що широко використовується, на чотирьох транзисторах Regency TR-1 був створений німецьким фізиком Гербертом Матаре за підтримки промисловця Якоба Міхаеля. Він надійшов у продаж у США у 1954 році. Усі старі радіоприймачі працювали на транзисторах.
У 70-х починається вивчення та впровадження інтегральних мікросхем. Зараз приймачі розвиваються за допомогою великої інтеграції вузлів та цифрової обробки сигналів.
Характеристики приладів
Як старі радіоприймачі, так і сучасні мають певні характеристики:
- Чутливість – здатність приймати слабкі сигнали.
- Динамічний діапазон - вимірюється у Герцах.
- Перешкодостійкість.
- Селективність (виборчість) – здатність придушувати сторонні сигнали.
- Рівень своїх шумів.
- Стабільність.
Ці характеристики не змінюються у нових поколіннях приймачів та визначають їхню працездатність та зручність експлуатації.
Принцип роботи радіоприймачів
У найзагальнішому вигляді радіоприймачі СРСР працювали за такою схемою:
- Через коливання електромагнітного поля в антені з'являється змінний струм.
- Коливання фільтруються (селективність) відділення інформації від перешкод, т. е. з сигналу виділяється його важлива складова.
- Отриманий сигнал перетворюється на звук (у разі радіо).
За подібним принципом утворюється зображення на телевізорі, передаються цифрові дані, працює радіокерована техніка (дитячі вертольоти, машини).
Перший приймач був більше схожий на скляну трубку з двома електродами та тирсою всередині. Робота здійснювалася за принципом впливу зарядів на металевий порошок. Приймач мав величезний за сучасними мірками опір (до 1000 Ом) через те, що тирса погано контактувала між собою, і частина заряду проскакувала в повітряний простір, де розсіювалася. Згодом тирсу було замінено коливальним контуром і транзисторами для збереження та передачі енергії.
Залежно від індивідуальної схеми приймача сигнал у ньому може проходити додаткову фільтрацію по амплітуді та частоті, посилення, оцифрування для подальшої програмної обробки і т. д. Проста схема радіоприймача передбачає поодиноку обробку сигналу.
Термінологія
Коливальним контуром у найпростішому вигляді називаються котушка та конденсатор, замкнуті у ланцюг. За допомогою них з усіх сигналів можна виділити необхідний рахунок своєї частоти коливань контуру. Радіоприймачі СРСР, як, втім, і сучасні пристрої, ґрунтуються на цьому сегменті. Як це все функціонує?
Як правило, живлення радіоприймачів відбувається за рахунок батарейок, кількість яких варіюється від 1 до 9. Для транзисторних апаратів широко використовуються батареї 7Д-0.1 і типу "Крона" напругою до 9 В. Чим більше батарейок вимагає проста схема радіоприймача, тим довше він працюватиме .
По частоті сигналів пристрою діляться на такі типи:
- Довгохвильові (ДВ) – від 150 до 450 кГц (легко розсіюються в іоносфері). Значення мають приземлені хвилі, інтенсивність яких зменшується на відстані.
- Середньохвильові (СВ) – від 500 до 1500 кГц (легко розсіюються в іоносфері вдень, але вночі відбиваються). У світлий час доби радіус дії визначається приземленими хвилями, вночі відбитими.
- Короткохвильові (КВ) – від 3 до 30 МГц (не приземляються, виключно відбиваються іоносферою, тому навколо приймача існує зона радіомовчання). При малій потужності передавача короткі хвилі можуть поширюватися великі відстані.
- Ультракороткохвильові (УКХ) - від 30 до 300 МГц (мають високу здатність, що приникає, як правило, відображаються іоносферою і легко огинають перешкоди).
- - від 300 МГц до 3 ГГц (використовуються в стільниковому зв'язку та Wi-Fi, діють у межах видимості, не огинають перешкоди і поширюються прямолінійно).
- Вкрай високочастотні (КВЧ) - від 3 до 30 ГГц (використовуються для супутникового зв'язку, відбиваються від перешкод і діють у межах прямої видимості).
- Гіпервисокочастотні (ГВЧ) - від 30 ГГц до 300 ГГц (не огинають перешкод і відбиваються як світло, використовуються вкрай обмежено).
При використанні КВ, СВ та ДВ радіомовлення можна вести, перебуваючи далеко від станції. УКХ-діапазон приймає сигнали більш специфічно, але якщо станція підтримує тільки його, слухати на інших частотах не вийде. У приймач можна впровадити плеєр для прослуховування музики, проектор для відображення на віддалені поверхні, годинник та будильник. Опис схеми радіоприймача з такими доповненнями ускладниться.
Впровадження в радіоприймачі мікросхеми дозволило значно збільшити радіус прийому та частоту сигналів. Їхня головна перевага в порівняно малому споживанні енергії та маленькому розмірі, що зручно для перенесення. Мікросхема містить усі необхідні параметри зниження дискретизації сигналу і зручності читання вихідних даних. Цифрова обробка сигналу домінує у сучасних пристроях. були призначені лише передачі аудіосигналу, лише останні десятиліття пристрій приймачів розвинулося і ускладнилося.
Схеми найпростіших приймачів
Схема найпростішого радіоприймача для збирання будинку була розроблена ще за часів СРСР. Тоді, як і зараз, пристрої поділялися на детекторні, прямого посилення, прямого перетворення, супергетеродинного типу, рефлексні, регенеративні та надрегенеративні. Найбільш простими у сприйнятті та складання вважаються детекторні приймачі, з яких, можна вважати, почався розвиток радіо на початку 20-го століття. Найбільш складними у побудові стали пристрої на мікросхемах та кількох транзисторах. Однак якщо ви розберетеся в одній схемі, інші вже не становитимуть проблеми.
Простий детекторний приймач
Схема найпростішого радіоприймача містить дві деталі: германієвий діод (підійдуть Д8 і Д9) і головний телефон з високим опором (ТОН1 чи ТОН2). Так як в ланцюзі немає коливальний контур, ловити сигнали певної радіостанції, що транслюються в даній місцевості, він не зможе, але зі своїм основним завданням впоратися.
Для роботи знадобиться хороша антена, яку можна закинути на дерево, та провід заземлення. Для вірності його достатньо приєднати до масивного металевого уламка (наприклад, відра) і закопати на кілька сантиметрів у землю.
Варіант із коливальним контуром
У минулу схему запровадження вибірковості можна додати котушку індуктивності і конденсатор, створивши коливальний контур. Тепер за бажання можна зловити сигнал конкретної радіостанції та навіть посилити його.
Ламповий регенеративний короткохвильовий приймач
Лампові радіоприймачі, схема яких досить проста, виготовляються для прийому сигналів аматорських станцій на невеликих відстанях - на діапазони від УКХ (ультракороткохвильового) до ДВ (довгохвильового). На цій схемі працюють пальчикові батареї. Вони найкраще генерують на УКХ. А опір анодного навантаження знімає низьку частоту. Всі деталі наведені на схемі, саморобними можна вважати лише котушки та дросель. Якщо ви хочете приймати телевізійні сигнали, то котушка L2 (EBF11) складається з 7 витків діаметром 15 мм і дроту на 1,5 мм. Для підійде 5 витків.
Радіоприймач прямого посилення на двох транзисторах
Схема містить і двокаскадний підсилювач НЧ - це вхідний коливальний контур радіоприймача, що настроюється. Перший каскад – детектор ВЧ модульованого сигналу. Котушка індуктивності намотана в 80 витків дротом ПЕВ-0,25 (від шостого витка йде відведення знизу за схемою) на феритовому стрижні діаметром 10 мм і довжиною 40.
Подібна проста схема радіоприймача розрахована на розпізнавання потужних сигналів від недалеких станцій.
Надгенеративний пристрій на FM-діапазони
FM-приймач, зібраний за моделлю Е. Солодовнікова, нескладний у складанні, але має високу чутливість (до 1 мкВ). Такі пристрої використовують для високочастотних сигналів (понад 1МГЦ) з амплітудною модуляцією. Завдяки сильному позитивному зворотному зв'язку коефіцієнт зростає до нескінченності, і схема переходить у режим генерації. З цієї причини відбувається самозбудження. Щоб його уникнути та використовувати приймач як високочастотний підсилювач, встановіть рівень коефіцієнта і, коли дійде до цього значення, різко зменште до мінімуму. Для постійного моніторингу посилення можна використовувати генератор пилкоподібних імпульсів, а можна зробити простіше.
Насправді нерідко як генератора виступає сам підсилювач. За допомогою фільтрів (R6C7), що виділяють сигнали низьких частот, обмежується прохід ультразвукових коливань на вхід наступного каскаду УНЧ. Для FM-сигналів 100-108 МГц котушка L1 перетворюється на піввиток із перетином 30 мм і лінійною частиною 20 мм при діаметрі дроту 1 мм. А котушка L2 містить 2-3 витки діаметром 15 мм і провід з перетином 0,7 мм усередині напіввитку. Можливе посилення приймача сигналів від 87,5 МГц.
Пристрій на мікросхемі
КВ-радіоприймач, схема якого була розроблена у 70-ті роки, зараз вважають прототипом Інтернету. Короткохвильові сигнали (3-30 МГц) подорожують на великі відстані. Неважко налаштувати приймач для прослуховування трансляції в іншій країні. За цей прототип отримав назву світового радіо.
Простий КВ-приймач
Простіша схема радіоприймача позбавлена мікросхеми. Перекриває діапазон від 4 до 13 МГц за частотою та до 75 метрів за довжиною. Живлення – 9 В від батареї "Крона". Як антена може бути монтажний провід. Приймач працює на навушники від плеєра. Високочастотний трактат побудований на транзисторах VT1 та VT2. За рахунок конденсатора С3 виникає позитивний обернений заряд, регульований резистором R5.
Сучасні радіоприймачі
Сучасні апарати дуже схожі на радіоприймачі СРСР: вони використовують ту ж антену, на якій виникають слабкі електромагнітні коливання. В антені з'являються високочастотні коливання різних радіостанцій. Вони не використовуються безпосередньо для передачі сигналу, але здійснюють роботу наступного ланцюга. Наразі такий ефект досягається за допомогою напівпровідникових приладів.
Широкий розвиток приймачі здобули в середині 20-го століття і з тих пір безперервно покращуються, незважаючи на заміну їх мобільними телефонами, планшетами та телевізорами.
Загальний пристрій радіоприймачів із часів Попова змінився незначно. Можна сказати, що схеми сильно ускладнилися, додалися мікросхеми та транзистори, стало можливим приймати не лише аудіосигнал, а й вбудовувати проектор. Так приймачі еволюціонували у телевізори. Зараз за бажання в апарат можна вбудувати все, що душа забажає.
Однією з найпопулярніших радіоаматорських конструкцій є кишенькова рація. Звичайно, в нашу епоху тотального поширення мобільних телефонів і пейджерів виготовлення саморобних засобів зв'язку втратило актуальність. Однак у деяких випадках ФМ рація може бути незамінною, оскільки працює незалежно від покриття стільниковими станціями. Та й гроші на рахунку мають властивість закінчуватися в невідповідний момент - наприклад, при тривалому прослуховуванні приміщення. Ось тут і стане в нагоді наша проста перевірена ФМ рація, на основі 4-х транзисторного передавача і приймача на частоту 100-105МГц. Нещодавно ця конструкція публікувалася на нашому дружньому сайті elwo.ru, проте тепер ми представляємо схеми у високій якості, переведені у формат Lay шановним товаришем Alex1. На рисунках нижче показана схема відповідно до приймальної та передавальної частини радіостанції.
Моточні дані котушок та дроселів: приймальні L1 та L2 по 8 витків ПЕВ0,6 на оправці 4мм. Передавальна – 10 витків з відведенням від середини на діаметрі 4мм. Дроселі - по 5-10мкГн, вони мотаються на 0,25-ватних резисторах 100-500 Ом дротом 0,2мм у кількості 50 витків. Перевірену можна завантажити в архіві.
Діапазон FM вибраний невипадково. Початківцям радіоаматорам працювати з ним буде найпростіше, тому що налаштовувати передавач можна за звичайним мовним FM-приймачем. А вже після налаштування трансмітера, домагаємося працездатності приймального блоку. Також для цього підійде і прослуховування радіомовних станцій ФМ 88-108МГц. Тільки після цього необхідно підвищити частоту до 110-120МГц, щоб унеможливити випадкове прослуховування ваших переговорів інші приймачі.
Робота вузлів особливостей не має, і будь-який "жукобудівник" із невеликим досвідом зможе запустити їх без проблем. Живиться радіостанція від батареї 9-12В. До того ж можливе харчування від стаціонарного БП. Це дозволить перетворити її на мовну радіостанцію (пам'ятайте про обмеження потужності, відповідно до законодавства). Ну а RX-частина чудово працює як ФМ радіоприймач, що дасть можливість просто послухати за його допомогою музичку:)
Ця схема короткохвильової радіостанції містить у своєму складі лише три транзистори. Найпростіша рація для повторення радіоаматорами-початківцями. Конструкція була взята зі старенького журналу, але актуальність своєї ні краплі не втратила. Єдине, що застаріло, це радіо компоненти, які необхідно замінити на сучасні аналоги, в результаті характеристики радіопереговорного пристрою поліпшаться.
Схема радіостанції
Схема проста, якщо розуміти її роботу. Пропоную вам відразу візуально розділити її на ліву сторону з одним транзистором та праву з двома транзисторами. На транзисторі VT1 зібрано передавач та приймач одночасно. Коли перемикач замикає контакти «1», рація перебуває у режимі прийому і це транзистор працює у режимі сверхгенеративного детектора. А коли замикаються контакти в режим «2» - це передача і транзистор працює як генератор, що задає. З цим я думаю зрозуміло. На транзистора VT2, VT3 зібраний простий низькочастотний підсилювач, який залежно від положення перемикача або посилює сигнал з мікрофона і передає його на передавач, або посилює сигнал надгенеративного детектора і передає його на гучномовець. До речі, гучномовець та мікрофон це один і той самий елемент – високоомний телефонний капсуль ДЕМ.Деталі для радіостанції
Котушка L1 намотана на каркасі діаметром 8 мм з феритовим осердям виток до витка і має 9 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,5 мм. Котушка L2 намотана поверх котушки L1 і має 3 витки того ж дроту. Котушка L3 має діаметр 5 мм і містить 60 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,5 мм. Як дросель L4 можна використовувати первинну обмотку вихідного трансформатора транзисторного приймача.Конструкція антени
Антена зроблена мною з товстого алюмінієвого дроту, з шматком ізоляції, поверх якої намотана котушка L3.
Моя модернізація
Я робив таку рацію ще в школі, але тоді вже поміняв усі транзистори на більш сучасні та з високим коефіцієнтом посилення. Наприклад, замінив VT1, VT2 на КТ361, а VT3 на КТ315.Зараз я звичайно змінив би полярність живлення і полярність конденсаторів, замінив усі транзистори з структури n-p-n на p-n-p, і p-n-p на n-p-n. Та й встановив би сучасні транзистори. Вимог до транзисторів особливо немає, тому підійдуть абсолютно будь-які.
Автор схеми каже, що радіус дії однотипних радій на відкритій місцевості – 100-200 метрів. Я ж розганяв такі рації до 500 метрів, для цього використав сучасні транзистори, антену збільшив до 900 мм плюс збільшив струм генератора, замінивши резистор 100 Ом на 50 Ом. Хтось скаже, що все через збільшення антени, з чим я не погоджуся і скажу, що з рідною антеною мені вдавалося зв'язок на 300 метрів.
Налаштування
Якщо ви зібрали рацію правильно і зі справних деталей, то все налаштування зведеться до налаштування котушки L1 на частоту 27 МГц. Робити це можна підрядковим сердечником або конденсатором в контурі.Як зробити рацію
Якщо вам набридли нескінченні рахунки за мобільний зв'язок і ви хочете
перейти на тариф «Безкоштовний», якщо ви мрієте зробити свою
радіостанцію для пацанів на районі або просто хочете зберегти
анонімність переговорів на відстані до півтора кілометра, тобто
наведена нижче схема простої саморобної рації своїми руками якраз
для вас.
Як зробити саморобну рацію?
Зробити
просту рацію своїми руками набагато складніше, ніж купити готовий
варіант у магазині, проте хто знає, де застане вас екстремальна
ситуація, раптом це буде катастрофа транспорту, за щасливою
випадковості перевізника:
3 транзистори П416Б, 4 транзистори МП42
Резистори на 3К, 160К та 4,7К по 2 штуки, на 22К, 36К, 100К, 120К та 270К по 1 штукі та аж 6 резисторів типу 6,8К
Конденсатори
типу 10МК*10В, 3300, 1000, 100, 6, 5-20 по 2 штуки, 22, 10 та 0,047МК по
1 штуці і аж цілих 4 конденсатори типу 5МК*10В
антену,
мікрофон, динамік, вмикач, перемикач, джерело постійного
струму, 2 плати текстоліту, з'єднувальні дроти та дріт діаметром
0,5 та 0,1 мм
помножене на кількість саморобних рацій, які ви збираєтеся зробити своїми руками.
Схема простої саморобної рації:
де,
А1 є однією загальною антеною для посилки та отримання сигналу, SA1
вимикачем живлення, а перемикач SA2 з'єднає саморобну
радіостанцію до джерела струму: під час надсилання сигналу до передавача, та
відповідно до приймача під час отримання.
Наступний
малюнок наочно показує схему обмотки котушок, як основу
для яких виступатимуть оргскло, полістирол або на крайній випадок
картонні циліндри діаметром 0.8 см і висотою 2 см, а як
обмотки- 1 шар мідного дроту діаметром 0.5 мм, покладеного що
називається виток до витка. Котушки L5 і L1 вашої простої саморобної
рації своїми руками повинні мати по десять витків, котушка L2 повинна
складатися з чотирьох витків і знаходиться між половинками обмотки L3,
що складається з восьми витків і має відведення дроту посередині. Для
тих, хто не включається у прості схеми рації своїми руками – котушки L3 і
L2 намотані на одній основі.
L4 і L6 є 200
виткову обмотку 0.1 міліметрового дроту навколо корпусу резисторів
типу МЛТ-0,5 з мінімальним опором 1МОм.
Якщо
ви дочитали до цих рядків, то напевно хоч щось розумієте
електротехніці, а тому розмістити деталі на текстолітних платах
(одна з них буде з генератором, а інша - з підсилювачем
низьких частот і приймачем) на одній стороні та з'єднавши їх на іншій
боці дротом з ізоляцією діаметра 0.2-0.3 мм, для вас не повинно
скласти праці, втім як і підключити батареї живлення за допомогою
багатожильного дроту, ізольованого хлорвінілом. Зробити друкований
монтаж можна за наявності фольгованого гетинаксу, а каркас вашої
простої саморобної рації – сантиметровими обрізками мідного дроту,
вбитими в дірочки діаметром один міліметр.
Залишилось
переконатися, що обмотки дроселів та котушок взаємноперпендикулярні,
ручка конденсатора С15 розташовується на передній панелі радіостанції, а
генератор, що задає, відокремлений від інших деталей вашої простої саморобної.
рації своїми руками бляшаним екраном, який у свою чергу з'єднаний з
"+" харчування.
Відсутність мікрофона успішно виправить наявність пари
навушників з високим опором, а замість телескопічної антени від
радіоприймача можна скористатися метровою латунною трубкою
діаметром 0,5 см.
Налаштування та налагодження саморобної рації
Навіть
якщо ви справно відвідували всі заняття гуртка юних радіоаматорів, не
факт, що ваша проста рація своїми руками одразу запрацює так як
потрібно.
Налагодження саморобної рації починають із покращення якості
прийому сигналу, для чого поміняйте R10 на змінний резистор 33-47 кОм
дочекайтеся, поки шум стане максимально гучним. Тепер міняйте
рівень індуктивності L5 підстроювальним сердечником, домагаючись кращого
якості сигналу, а наостанок поміняйте змінний резистор назад
постійний з необхідним опором.
Якщо тембр вашого голосу
сильно спотворюється під час передачі сигналу, більш ретельно підберіть
резистори R1 і R3, а щоб налагодити генератор та антену, зберіть
хвилемір, електронна схема якого наведена трохи нижче. Основою для
котушки L із десяти витків 1.2 мм дроту стане каркас діаметром 2.2
см, де третій знизу виток - відведення. Конденсатор С1 потрібно зробити
підбудовним, з повітряним діелектриком, а його ручку розташувати навпроти
чинної частоти передавача сигналу вашої саморобної рації,
переконавшись, що її котушка L3 знаходиться поруч L котушкою хвилеміру,
зробивши її цим своєрідним індикатором. Тепер пробуючи замість С9
конденсатори різної ємності потрібно досягти максимального відхилення
стрілки на шкалі поділу хвилеміру, і, піднісши останній безпосередньо
до самої антени і обертаючи підбудовний сердечник L1, налагодити антену в
резонанс частоті налаштування контуру L3C8C9, поки стрілка на шкалі
хвилемір не покаже максимальне відхилення.
Як зробити радіостанцію своїми руками
завантажити
безкоштовно схеми для виготовлення безліч видів приймачів та
передавачів самому в домашніх умовах, починаючи від саморобної
радіостанції, закінчуючи радіо та раціями різних видів можна .
Радіостанція призначенадля проведення двостороннього зв'язку в діапазоні 27 МГцз амплітудною модуляцією. Вона зібрана за трансіверною схемою. Каскад на транзисторі VT1 є і приймачем, і передавачем. Підсилювач на транзисторах VT1 і VT2 у режимі прийому посилює сигнал, виділений приймачем, а режимі передачі модулює несучу. При монтажі особливу увагу слід привернути до себе розташування конденсаторів С10 і С11. Вони застосовуються для запобігання самозбудженню. Якщо самозбудження все ж таки виникає, то необхідно підключити додатково ще кілька конденсаторів тієї ж ємності.
Про налаштування радіостанції.Вона дуже проста. Спочатку за допомогою частотоміра виставляється частота передавача, а потім налаштовується приймач іншої радіостанції з максимального придушення шуму та найбільшої гучності сигналу. Котушкою L1 налаштовується передавач, а котушкою L2 – приймач.
Tpl – будь-який малогабаритний вихідний трансформатор.
Bal - будь-який відповідний за розміром динамік із опором обмотки 8 – 10 Ом.
Др1 – ДПМ-0,6 або саморобний: 75 – 80 витків ПЕВ 0,1 на резисторі МЛТ 0,5 Вт – 500 кОм. Інші деталі - будь-якого типу. Котушки намотані на каркасах діаметром 8 мм і містять по 10 витків дроту ПЕВ 0,5. Друкована та монажна плати - на рис. 2
Технічні дані радіостанції:
Напруга живлення - 9 - 12 вольт
Дальність зв'язку на відкритій місцевості – близько 1 км.
Споживаний струм:
приймача -15 mA,
передавача – 30 mA.
Антена телескопічна – 0,7 – 1 м.
Розміри корпусу – 140 х 75 х 30 мм.
