Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Портативный радиовещательный AM / FM-приемник с батарейным питанием, используемый для прослушивания аудиозаписей местных радиостанций .
Современный приемник связи , используемый в двусторонний радиосвязи станций связи , чтобы поговорить с удаленными местами с помощью коротковолнового радио .
Девушка слушает ламповое радио в 1940-х годах. Во время золотого века радио , 1925–1955, семьи собирались вечером послушать домашний радиоприемник.

В радиосвязи , А приемник радиосигналов , также известный как приемник , A беспроводной или просто радио , представляет собой электронное устройство , которое принимает радиоволны и преобразует информацию , передаваемую ими в удобной форме. Используется с антенной . Антенна улавливает радиоволны ( электромагнитные волны ) и преобразует их в крошечные переменные токи, которые прикладываются к приемнику, а приемник извлекает желаемую информацию. В приемнике используются электронные фильтры для выделения желаемой радиочастоты.сигнал от всех других сигналов, принимаемых антенной, электронный усилитель для увеличения мощности сигнала для дальнейшей обработки и, наконец, восстанавливает желаемую информацию посредством демодуляции .

Радиоприемники являются важными компонентами всех систем, использующих радио . Информация, создаваемая приемником, может быть в форме звука, движущихся изображений ( телевидение ) или цифровых данных . [1] Радиоприемник может быть отдельным элементом электронного оборудования или электронной схемой в другом устройстве. Самый знакомый тип радиоприемника для большинства людей - это радиоприемник, воспроизводящий звук, передаваемый радиостанциями , исторически первое радиоприложение для массового рынка. Радиоприемник обычно называют «радио». Однако радиоприемники очень широко используются в других областях современной техники, в телевизорах ,сотовые телефоны , беспроводные модемы и другие компоненты систем связи, дистанционного управления и беспроводных сетей.

Радиоприемники вещания [ править ]

Самая известная форма радиоприемника - это радиоприемник, часто называемый просто радио , который принимает аудиопрограммы , предназначенные для общественного приема, передаваемые местными радиостанциями . Звук воспроизводится либо через громкоговоритель в радио, либо через наушники, которые подключаются к разъему на радио. Радиоприемнику требуется электроэнергия , обеспечиваемая либо батареями внутри радиоприемника, либо шнуром питания, который подключается к электрической розетке . Все радиостанции имеют регулятор громкости для регулировки громкости звука и некоторый тип регулятора "настройки" для выбора радиостанции для приема.

Типы модуляции [ править ]

Модуляция - это процесс добавления информации к волне несущей радиосвязи .

AM и FM [ править ]

В системах аналогового радиовещания используются два типа модуляции; AM и FM.

При амплитудной модуляции (AM) мощность радиосигнала зависит от аудиосигнала. Вещание AM разрешено в диапазонах AM-вещания, которые находятся между 148 и 283 кГц в длинноволновом диапазоне и между 526 и 1706 кГц в диапазоне средних частот (MF) радиоспектра . AM-вещание также разрешено в коротковолновых диапазонах от 2,3 до 26 МГц, которые используются для международного вещания на большие расстояния.

При частотной модуляции (FM) частота радиосигнала незначительно изменяется звуковым сигналом. FM-вещание разрешено в диапазонах FM-вещания от 65 до 108 МГц в диапазоне очень высоких частот (VHF). Точные диапазоны частот несколько различаются в разных странах.

Стереофонические FM- радиостанции передают стереофонический звук (стерео), передавая два звуковых канала, представляющих левый и правый микрофоны . Стерео ресивер содержит дополнительные схемы и параллельные пути сигнала для воспроизведения двух отдельных каналов. Монофонический приемник, напротив, получает только один аудио канал , который представляет собой комбинацию (сумма) левого и правого каналов. [2] [3] [4] Хотя существуют передатчики и приемники AM-стерео , они не достигли популярности FM-стерео.

Большинство современных радиостанций могут принимать радиостанции AM и FM и имеют переключатель для выбора диапазона для приема; они называются радиоприемниками AM / FM .

Цифровое аудиовещание (DAB) [ править ]

Цифровое аудиовещание (DAB) - это передовая радиотехнология, которая дебютировала в некоторых странах в 1998 г. и передает звук с наземных радиостанций в виде цифрового сигнала, а не аналогового сигнала, как это делают AM и FM. Его преимущества заключаются в том, что DAB имеет потенциал для обеспечения более высокого качества звука, чем FM (хотя многие станции не выбирают передачу с таким высоким качеством), имеет большую устойчивость к радиошумам и помехам, лучше использует ограниченную полосу радиочастотного спектра и обеспечивает расширенные пользовательские функции, такие как электронная программа передач, спортивные комментарии и слайд-шоу изображений. Его недостаток в том, что он несовместим с предыдущими радиостанциями, поэтому необходимо покупать новый приемник DAB. По состоянию на 2017 год 38 стран предлагают DAB, при этом 2100 станций обслуживают зоны прослушивания, в которых проживает 420 миллионов человек. Большинство стран планируют в конечном итоге переход с FM на DAB. США и Канада отказались от внедрения DAB.

Радиостанции DAB работают иначе, чем станции AM или FM: одна станция DAB передает сигнал с шириной полосы 1500 кГц, который передает от 9 до 12 каналов, из которых слушатель может выбирать. Радиовещательные компании могут передавать канал с разной скоростью передачи данных , поэтому разные каналы могут иметь разное качество звука. В разных странах станции DAB вещают либо в диапазоне III (174–240 МГц), либо в диапазоне L (1,452–1,492 ГГц).

Прием [ править ]

Сила сигнала радиоволн уменьшается по мере удаления от передатчика, поэтому радиостанция может быть принята только в пределах ограниченного диапазона своего передатчика. Диапазон зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника, атмосферных и внутренних шумов , а также любых географических препятствий, таких как холмы между передатчиком и приемником. Радиоволны диапазона AM распространяются как земные волныкоторые следуют контуру Земли, поэтому радиостанции AM могут быть надежно приняты на расстоянии в сотни миль. Радиосигналы FM-диапазона из-за своей более высокой частоты не могут выходить далеко за пределы визуального горизонта; ограничивает расстояние приема примерно 40 милями (64 км) и может быть заблокировано холмами между передатчиком и приемником. Однако FM-радио менее восприимчиво к помехам от радиошумов ( RFI , sferics , static) и имеет более высокую точность воспроизведения ; лучшая частотная характеристика и меньшее искажение звука , чем AM. Итак, во многих странах серьезную музыку транслируют только FM-станции, а AM-станции специализируются на радионовостях , ток-радио., и спорт. Как и FM, сигналы DAB распространяются по линии прямой видимости, поэтому расстояние приема ограничено визуальным горизонтом примерно 30–40 миль (48–64 км).

Типы широковещательных приемников [ править ]

Прикроватные радиочасы , сочетающие в себе радиоприемник и будильник.

Радиоприемники бывают разных стилей и функций:

  • Настольное радио - автономное радио с динамиком, предназначенное для размещения на столе.
  • Радиочасы - прикроватный столик радио , который также включаетсебя будильник . В будильнике можно настроить включение радио по утрам вместо будильника, чтобы разбудить хозяина.
  • Тюнер - высококачественный радиоприемник AM / FM в компонентной домашней аудиосистеме . У него нет динамиков, но он выводит аудиосигнал, который подается в систему и воспроизводится через динамики системы.
  • Переносное радио - радио, работающее от батареек, которое можно носить с собой. Радиоприемники теперь часто интегрируются с другими аудиоисточниками в проигрывателях компакт-дисков и портативных медиаплеерах .
    • Бумбокс - портативнаястереосистема высокого качества спитанием от батареекв виде коробки с ручкой, которая стала популярной в середине 1970-х годов.
    • Транзисторное радио - старый термин для портативного карманного радиоприемника. Благодаря изобретению транзистора, появившемуся в 1950-х годах, транзисторные радиоприемники были чрезвычайно популярны в 1960-х и начале 1970-х годов и изменили привычки слушателей.
  • Автомобильное радио - AM / FM-радио, встроенное в приборную панель автомобиля, используемое для развлечения во время вождения. Практически все современные легковые и грузовые автомобили оснащены радиоприемниками, в которые обычно входит и проигрыватель компакт-дисков .
  • Спутниковый радиоприемник - абонентский радиоприемник, принимающий аудиопрограммы со спутника прямого вещания . Абонент должен вносить ежемесячную плату. В основном они разработаны как автомобильные радиоприемники.
  • Коротковолновый приемник - это радиовещание, которое также принимает коротковолновые диапазоны. Используется для прослушивания коротких волн .
  • AV-ресиверы являются обычным компонентом высококачественной системы или домашнего кинотеатра ; Помимо приема радиопрограмм, приемник также будет содержать функции переключения и усиления для соединения и управления другими компонентами системы.

Другие приложения [ править ]

Радиоприемники являются важными компонентами всех систем, использующих радио . Помимо радиовещательных приемников, описанных выше, радиоприемники используются в огромном разнообразии электронных систем современной техники. Это может быть отдельный элемент оборудования ( радио ) или подсистема, встроенная в другие электронные устройства. Приемопередатчик является передатчик и приемник объединены в один блок. Ниже приведен список наиболее распространенных типов, упорядоченный по функциям.

  • Прием широковещательного телевидения - телевизоры принимают видеосигнал, представляющий движущееся изображение, состоящий из последовательности неподвижных изображений, и синхронизированный аудиосигнал, представляющий соответствующий звук. Телевизионный канал получен телевизором занимает более широкую полосу частот , чем звуковой сигнал, от 600 кГц до 6 МГц.
    • Приемник наземного телевидения , широковещательного телевидения или просто телевидения (TV) - телевизор содержит встроенный приемник ( ТВ-тюнер ), который принимает бесплатное телевещание с местных телевизионных станций на телеканалах в диапазонах VHF и UHF .
    • Ресивер спутникового телевидения - телеприставка, которая принимает абонентское прямое вещание спутникового телевидения и отображает его на обычном телевидении . Спутниковая тарелка на крышепринимает множество каналов, все они модулируются микроволновым нисходящим сигналом диапазона K u от геостационарного спутника прямого вещания на высоте 22000 миль (35000 км) над Землей, и сигнал преобразуется в более низкую промежуточную частоту и передается в коробку через коаксиальный кабель. Абонент платит ежемесячную плату.
  • Двухсторонняя голосовая связь - A двусторонней радиосвязи является аудио приемопередатчик , приемник и передатчик в том же самом устройстве, используется для двунаправленного от человека к человеку голосовой связи. Радиоканал может быть полудуплексным с использованием единственного радиоканала, по которому только одна радиостанция может передавать одновременно. поэтому разные пользователи по очереди разговаривают, нажимая кнопку « нажми и говори» на своем радио, которая включает передатчик. Или радиосвязь может быть полнодуплексной , двунаправленной линией с использованием двух радиоканалов, чтобы оба человека могли разговаривать одновременно, как по мобильному телефону.
    • Мобильный телефон - портативный телефон, который подключается к телефонной сети с помощью радиосигналов, передаваемых через местную антенну, называемую вышкой сотовой связи . Мобильные телефоны имеют высокоавтоматизированные цифровые приемники, работающие в диапазоне УВЧ и СВЧ, которые принимают входящую сторону дуплексного голосового канала, а также канал управления, который обрабатывает вызовы и переключает телефон между вышками сотовой связи. Ониправилотакже есть несколько других приемниковкоторые соединяют их с другими сетями: а Wi - Fi модем , Bluetooth модем, и приемник GPS . На вышке сотовой связи установлены сложные многоканальные приемники, которые одновременно принимают сигналы от многих сотовых телефонов.
    • Беспроводной телефон - стационарный телефон, в котором трубка является портативной и связывается с остальной частью телефона по дуплексной радиосвязиближнего действия, а не с помощью шнура. И трубка, и базовая станция имеют радиоприемники, работающие в диапазоне УВЧ, которые принимают двунаправленную дуплексную радиолиниюближнего действия.
    • Citizens band Radio - двухстороннее полудуплексное радио, работающее в диапазоне 27 МГц, которое может использоваться без лицензии. Их часто устанавливают в автомобили и используют дальнобойщики и службы доставки.
    • Walkie-talkie - портативная полудуплексная двусторонняя радиостанция ближнего действия.
    • Портативный сканер
      Сканер - приемник, который непрерывно контролирует несколько частот или радиоканалов, многократнопереходя по каналам, кратко прослушивая каждый канал для передачи. Когда передатчик найден, приемник останавливается на этом канале. Сканеры используются для мониторинга частот полиции, пожарных и скорой помощи, а также других частот двусторонней радиосвязи, таких как гражданский диапазон . Возможности сканирования также стали стандартной функцией приемников связи, раций и других радиостанций двусторонней связи.
    • Современный приемник связи ICOM RC-9500
      Приемник связи или коротковолновый приемник - универсальный аудиоприемник, работающий в НЧ , СЧ , коротковолновом ( ВЧ ) и УКВ диапазонах. Используется в основном с отдельным коротковолновым передатчиком для двусторонней голосовой связи на станциях связи, любительских радиостанциях и для прослушивания коротких волн .
  • Односторонняя (симплексная) голосовая связь
    • Приемник беспроводных микрофонов - они принимают сигнал ближнего действия от беспроводных микрофонов, используемых на сцене музыкальными артистами, ораторами и телеведущими.
    • Радионяня. Ресивер слева
      Радионяня - это детская кроватка для родителей младенцев, которая передает звуки ребенка на приемник, который носят родители, чтобы они могли следить за ребенком, когда он находится в других частях дома. Многие радионяни теперь оснащены видеокамерами, чтобы показать фотографию ребенка.
  • Передача данных
    • Беспроводной (WiFi) модем - автоматизированный передатчик и приемник цифровых данных ближнего действия на портативном беспроводном устройстве, который обменивается данными с помощью микроволн с ближайшей точкой доступа , маршрутизатором или шлюзом, соединяя портативное устройство с локальной компьютерной сетью ( WLAN ) для обмена данными. с другими устройствами.
    • Модем Bluetooth - приемопередатчик данных с очень малым радиусом действия (до 10 м) 2,4–2,83 ГГц на портативном беспроводном устройстве, используемом вместо проводного или кабельного соединения, в основном для обмена файлами между портативными устройствами и подключения мобильных телефонов и музыкальных плееров с помощью беспроводной связи. наушники.
    • Ретранслятор микроволн - это дальняя линия связи точка-точка с высокой пропускной способностью, состоящая из тарелочной антенны и передатчика, который передает луч микроволн на другую тарелочную антенну и приемник. Поскольку антенны должны находиться в пределах прямой видимости , расстояния ограничены видимым горизонтом до 30–40 миль. Микроволновые каналы используются для передачи данных частного бизнеса, глобальных компьютерных сетей (WAN) и телефонными компаниями для передачи телефонных звонков и телевизионных сигналов на расстояние между городами.
  • Спутниковая связь - спутники связи используются для передачи данных между широко расставленными точками на Земле. Другие спутники используются для поиска и спасания, дистанционного зондирования , сводок погоды и научных исследований. Радиосвязь со спутниками и космическими кораблями может включать очень большие расстояния: от 35 786 км (22 236 миль) для геосинхронных спутников до миллиардов километров для межпланетных космических кораблей. Это, а также ограниченная мощность передатчика космического корабля означают, что необходимо использовать очень чувствительные приемники.
    • Спутниковый транспондер - приемник и передатчик на спутнике связи, который принимает несколько каналов данных, по которымпередаютсямеждугородние телефонные звонки и телевизионные сигналы. или интернет-трафик по микроволновомусигналу восходящей линии связи от наземной спутниковой станции и ретранслирует данные на другую наземную станцию ​​на другойчастоте нисходящей линии связи . При прямом спутниковом вещании транспондер передает более сильный сигнал непосредственно на спутниковое радио илиприемники спутникового телевидения в домах потребителей.
    • Приемник наземной спутниковой станции -наземные станции спутниковой связи принимают данные со спутников связи, вращающихся вокруг Земли. Наземные станциидальнегокосмоса, такие как станции NASA Deep Space Network, принимают слабые сигналы от далеких научных космических кораблей в межпланетных исследовательских миссиях. У них есть большие тарелочные антенны диаметром около 85 футов (25 м) и чрезвычайно чувствительные радиоприемники, подобные радиотелескопам . РФ передний конец приемника часто криогенно охлаждают до -195.79 ° C (-320 ° F)помощью жидкого азота , чтобы уменьшить радиопомехи в цепи.
  • Дистанционное управление -приемники дистанционного управления получают цифровые команды, управляющие устройством, которое может быть таким же сложным, как космический аппарат или беспилотный летательный аппарат , или таким же простым, как устройство открывания двери гаража . Системы дистанционного управления часто также включают телеметрический канал для передачи данных о состоянии управляемого устройства обратно в контроллер. Радиоуправляемые модели и другие модели включают многоканальные приемники в моделях автомобилей, лодок, самолетов и вертолетов. Всистемах доступа без ключа используется радиосистема ближнего действия.
  • Радиолокация - это использование радиоволн для определения местоположения или направления объекта.
    • Радар - устройство, которое передает узкий луч микроволн, отражающихся от цели, обратно в приемник, используемый для обнаружения таких объектов, как самолеты, космические корабли, ракеты, корабли или наземные транспортные средства. Отраженные волны от цели принимаются приемником, обычно подключенным к той же антенне, что указывает направление на цель. Широко используется в авиации, судоходстве, навигации, прогнозировании погоды, космических полетах, системах предотвращения столкновений транспортных средств и в армии.
    • Приемник глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), такой как приемник GPS, используемый с глобальной системой позиционирования США - наиболее широко используемым электронным навигационным устройством. Автоматический цифровой приемник, который одновременно принимает сигналы данных с нескольких спутников на низкой околоземной орбите. Используя чрезвычайно точные сигналы времени, он вычисляет расстояние до спутников и, исходя из этого, местоположение приемника на Земле. Приемники GNSS продаются как портативные устройства, а также используются в сотовых телефонах, транспортных средствах и оружии, даже в артиллерийских снарядах .
    • Приемник VOR - навигационный прибор на воздушном судне, который использует сигнал VHF отнавигационных маяков VOR в диапазоне от108 до 117,95 МГц для очень точного определения направления на маяк для аэронавигации.
    • Приемник слежения за дикими животными - приемник с направленной антенной, используемый для слежения за дикими животными, которые были помечены с помощью небольшого УКВ-передатчика, дляцелей управления дикой природой .
  • Другой
    • Приемник телеметрии - принимает сигналы данных для отслеживания состояния процесса. Телеметрия используется для наблюдения за ракетами и космическими кораблями в полете, каротажа скважин во время бурения нефтяных и газовых скважин , а также для беспилотных научных приборов в удаленных местах.
    • Измерительный приемник - откалиброванный радиоприемник лабораторного класса, предназначенный для измерения характеристик радиосигналов. Часто включает в себя анализатор спектра .
    • Радиотелескоп - специализированная антенна и радиоприемник, используемые в качестве научного инструмента для изучения слабых радиоволн от астрономических радиоисточников в космосе, таких как звезды, туманности и галактики в радиоастрономии . Это самые чувствительные из существующих радиоприемников, имеющие большие параболические (тарелочные) антенны диаметром до 500 метров и чрезвычайно чувствительные радиосхемы. РФ передний конец приемника часто криогенно охлаждаемый жидким азотом , чтобы уменьшить радиопомехи .

Как работают приемники [ править ]

Символ антенны

Радиоприемник подключен к антенне, которая преобразует часть энергии входящей радиоволны в крошечное высокочастотное переменное напряжение, которое подается на вход приемника. Антенна обычно состоит из металлических проводников. Колеблющиеся электрические и магнитные поля радиоволны толкают электроны в антенне вперед и назад, создавая колебательное напряжение.

Антенна может быть заключена внутри корпуса приемника, как и с ферритовыми рамочными антеннами с AM радиостанций и плоской перевернутой F антенной сотовых телефонов; прикрепленные к внешней стороне приемника, как штыревые антенны, используемые в FM-радио , или установленные отдельно и подключенные к приемнику с помощью кабеля, как телевизионные антенны на крыше и спутниковые антенны .

Основные функции ресивера [ править ]

Практические радиоприемники выполняют три основные функции с сигналом от антенны: фильтрацию , усиление и демодуляцию : [5]

Полосная фильтрация [ править ]

Обозначение полосового фильтра, используемого в блок-схемах радиоприемников

Радиоволны от многих передатчиков проходят по воздуху одновременно, не мешая друг другу, и принимаются антенной. Их можно разделить в приемнике, потому что они имеют разные частоты ; то есть радиоволна от каждого передатчика колеблется с разной скоростью. Чтобы выделить желаемый радиосигнал, полосовой фильтр пропускает частоту желаемой радиопередачи и блокирует сигналы на всех других частотах.

Полосовой фильтр состоит из одного или нескольких резонансных контуров (настроенных контуров). Резонансный контур включен между антенным входом и землей. Когда входящий радиосигнал находится на резонансной частоте, резонансный контур имеет высокий импеданс, и радиосигнал от нужной станции передается на следующие каскады приемника. На всех остальных частотах резонансный контур имеет низкий импеданс, поэтому сигналы на этих частотах передаются на землю.

  • Пропускная способность и избирательность : см. Графики. Информация ( модуляции ) в радиопередаче содержится в двух узких полосах частот называемые боковые полосы (SB) по обе стороны от несущей частоты (C) , такфильтр должен пройти полосу частот,не только одну частоту. Полоса частот, принимаемых приемником, называется его полосой пропускания (PB) , а ширина полосы пропускания в килогерцах называется полосой пропускания (BW).. Полоса пропускания фильтра должна быть достаточно широкой, чтобы пропускать боковые полосы без искажений, но достаточно узкой, чтобы блокировать любые мешающие передачи на соседних частотах (например, S2 на схеме). Способность приемника отклонять нежелательные радиостанции, близкие по частоте к желаемой станции, является важным параметром, называемым избирательностью, определяемой фильтром. В современных приемниках часто используются фильтры из кварцевого кристалла , керамического резонатора или поверхностных акустических волн (ПАВ), которые имеют более высокую избирательность по сравнению с сетями, состоящими из настроенных цепей конденсатор-индуктор.
  • Настройка : для выбора конкретной станции радио « настраивается » на частоту нужного передатчика. Радиоприемник оснащен циферблатом или цифровым дисплеем, на котором отображается частота, на которую оно настроено. Настройка - это подгонка частоты полосы пропускания приемника к частоте желаемого радиопередатчика.повороте ручки настройки изменяет резонансную частоту в резонансном контуре . Когда резонансная частота равна частоте радиопередатчика, настроенный контур колеблется в согласии, передавая сигнал остальной части приемника.
(правый график) Как полосовой фильтр выбирает один радиосигнал S1 из всех радиосигналов, принимаемых антенной. Сверху на графиках показано напряжение от антенны, приложенное к фильтру V in , передаточная функция фильтра T и напряжение на выходе фильтра V out как функция частоты f . Передаточная функция T - это количество сигнала, проходящего через фильтр на каждой частоте:

Усиление [ править ]

Символ усилителя

Мощность радиоволн, принимаемых приемной антенной, уменьшается пропорционально квадрату ее расстояния от передающей антенны. Даже с мощными передатчиками, используемыми на радиовещательных станциях, если приемник находится на расстоянии более нескольких миль от передатчика, мощность, перехватываемая антенной приемника, очень мала, возможно, всего в пиковатт или фемтоватт . Чтобы увеличить мощность восстановленного сигнала, схема усилителя использует электроэнергию от батарей или сетевой вилки для увеличения амплитуды (напряжения или тока) сигнала. В большинстве современных приемников электронные компоненты, которые фактически усиливают звук, являются транзисторами .

Приемники обычно имеют несколько ступеней усиления: радиосигнал от полосового фильтра усиливается, чтобы сделать его достаточно мощным для управления демодулятором, затем аудиосигнал от демодулятора усиливается, чтобы сделать его достаточно мощным для работы динамика. Степень усиления радиоприемника измеряется параметром, называемым его чувствительностью , который представляет собой минимальную мощность сигнала станции на антенне, измеряемую в микровольтах , необходимую для четкого приема сигнала с определенным отношением сигнал / шум. . Поскольку сигнал легко усилить до любой желаемой степени, предел чувствительности многих современных приемников - это не степень усиления, а случайный электронный шум. присутствует в цепи, которая может заглушить слабый радиосигнал.

Демодуляция [ править ]

Символ демодулятора

После фильтрации и усиления радиосигнала приемник должен выделить несущий информацию сигнал модуляции из модулированной несущей радиочастоты . Это делается с помощью схемы, называемой демодулятором ( детектором ). Для каждого типа модуляции требуется свой демодулятор.

  • AM-приемник, который принимает ( амплитудно-модулированный ) радиосигнал, использует AM-демодулятор
  • FM-приемник, который принимает частотно-модулированный сигнал, использует FM-демодулятор
  • Приемник FSK, который принимает частотную манипуляцию (используется для передачи цифровых данных в беспроводных устройствах), использует демодулятор FSK

Многие другие типы модуляции также используются для специальных целей.

Выходной сигнал модуляции демодулятора обычно усиливается для увеличения его мощности, а затем информация преобразуется обратно в форму, пригодную для использования человеком, с помощью какого-либо типа преобразователя . Звуковой сигнал , представляющий звук, как в вещательном радио, преобразуются в звуковые волны с помощью наушников или громкоговорителя . Видеосигнал , представляющий движущиеся изображения, как в телевизионном приемнике , преобразуется в свет с помощью дисплея . Цифровые данные , как в беспроводном модеме , поступают в компьютер или микропроцессор., который взаимодействует с пользователями-людьми.

AM демодуляция
Схема детектора огибающей
Как работает детектор конверта
Самый простой типом демодуляции , чтобы понять , является AM демодуляция, используется в AM радио для восстановления звукового сигнала модуляции, который представляет собой звук и преобразуется в звуковые волны от радиоприемника динамика . Это достигается с помощью схемы, называемой детектором огибающей (см. Схему) , состоящей из диода (D) с байпасным конденсатором (C) на выходе.
Смотрите графики. Амплитудно - модулированный радиосигнал от колебательного контура показан на (А) . Быстрые колебания - это несущая радиочастота . Звуковой сигнал (звук) содержатся в медленных вариациях ( модуляция ) от амплитуды (размера) волн. Если он был применен непосредственно к динамику, этот сигнал не может быть преобразован в звук, потому что отклонения звука одинаковы по обе стороны от оси, в среднем до нуля, что не приведет к общему движению диафрагмы динамика. (B) Когда этот сигнал подается на вход V I детектора, диод (D)проводит ток в одном направлении, но не в противоположном, таким образом пропуская импульсы тока только на одной стороне сигнала. Другими словами, он выпрямляет переменный ток к DC тока пульсирующей. Результирующее напряжение V O, приложенное к нагрузке R L, больше не равно нулю; его пиковое значение пропорционально звуковому сигналу. (C) Шунтирующий конденсатор (C) заряжается импульсами тока от диода, и его напряжение следует за пиками импульсов, огибающей звуковой волны. Он выполняет функцию сглаживания ( фильтрации нижних частот ), удаляя радиочастотные несущие импульсы, оставляя низкочастотный аудиосигнал проходить через нагрузку.R L . Аудиосигнал усиливается и подается на наушники или динамик.

Приемник настроенных радиочастот (TRF) [ править ]

Блок-схема настроенного радиоприемника. Чтобы добиться достаточной избирательности для отбрасывания станций на соседних частотах, необходимо было использовать несколько каскадных ступеней полосового фильтра. Пунктирная линия указывает на то, что полосовые фильтры необходимо настраивать вместе.

В простейшем типе радиоприемника, называемом приемником настроенной радиочастоты (TRF) , три вышеуказанные функции выполняются последовательно: [6] (1) смесь радиосигналов от антенны фильтруется для извлечения сигнала нужного передатчика. ; (2) это колебательное напряжение передается через усилитель радиочастоты (РЧ), чтобы увеличить его силу до уровня, достаточного для управления демодулятором; (3) демодулятор восстанавливает модуляцию сигнал (который в вещательных приемниках является звуковым сигналом , колеблющееся напряжения на звуковую частоту скорости , представляющей звуковые волны) из модулированного радио несущей волны; (4) сигнал модуляции дополнительно усиливается в аудиоусилителе , затем подается в громкоговоритель или наушник для преобразования его в звуковые волны.

Хотя приемник TRF используется в нескольких приложениях, он имеет практические недостатки, которые делают его хуже супергетеродинного приемника, указанного ниже, который используется в большинстве приложений. [6] Недостатки связаны с тем, что в TRF фильтрация, усиление и демодуляция выполняются на высокой частоте входящего радиосигнала. Полоса пропускания фильтра увеличивается с увеличением его центральной частоты, поэтому, поскольку приемник TRF настроен на разные частоты, его полоса пропускания меняется. Самое главное, увеличивающаяся перегрузка радиочастотного спектратребует, чтобы радиоканалы располагались очень близко друг к другу по частоте. Чрезвычайно сложно создать фильтры, работающие на радиочастотах с достаточно узкой полосой пропускания, чтобы разделить близко расположенные радиостанции. Приемники TRF обычно должны иметь много каскадных каскадов настройки для достижения адекватной селективности. В разделе « Преимущества » ниже описано, как супергетеродинный приемник преодолевает эти проблемы.

Супергетеродинный дизайн [ править ]

Блок-схема супергетеродинного приемника. Пунктирная линия указывает на то, что РЧ-фильтр и гетеродин должны быть настроены в тандеме.

Супергетеродинный приемник, изобретенный в 1918 году Эдвином Армстронгом [7] является конструкция используется практически во всех современных приемников [8] [6] [9] [10] , за исключением нескольких специализированных приложений.

В супергетеродине радиочастотный сигнал от антенны перед обработкой сдвигается вниз до более низкой « промежуточной частоты » (ПЧ). [11] [12] [13] [14] Входящий радиочастотный сигнал от антенны смешивается с немодулированным сигналом, генерируемым гетеродином (гетеродином) в приемнике. Смешивание осуществляется в нелинейной схеме, называемой « смеситель ». Результатом на выходе смесителя является гетеродин или частота биений на разнице между этими двумя частотами. Этот процесс аналогичен тому, как две музыкальные ноты на разных частотах, сыгранные вместе, производят ударную ноту . Эта более низкая частота называетсяпромежуточная частота (ПЧ). Сигнал ПЧ также имеет боковые полосы модуляции, которые несут информацию, которая присутствовала в исходном радиочастотном сигнале. Сигнал ПЧ проходит через каскады фильтра и усилителя [9], затем демодулируется в детекторе, восстанавливая исходную модуляцию.

Ресивер легко настраивается; чтобы получить другую частоту, нужно только изменить частоту гетеродина. Каскады приемника после смесителя работают на фиксированной промежуточной частоте (ПЧ), поэтому полосовой фильтр ПЧ не нужно настраивать на разные частоты. Фиксированная частота позволяет современным приемникам использовать сложные фильтры ПЧ на кристалле кварца , керамический резонатор или поверхностные акустические волны (ПАВ) с очень высокой добротностью для повышения селективности.

Радиочастотный фильтр на передней панели приемника необходим для предотвращения помех от любых радиосигналов на частоте изображения . Без входного фильтра приемник может принимать входящие радиочастотные сигналы на двух разных частотах. [15] [10] [14] [16]Приемник может быть разработан для приема на любой из этих двух частот; если приемник предназначен для приема на одной частоте, любая другая радиостанция или радиопомехи на другой частоте могут проходить и мешать полезному сигналу. Единственный настраиваемый каскад радиочастотного фильтра отклоняет частоту изображения; поскольку они относительно далеки от желаемой частоты, простой фильтр обеспечивает адекватное подавление. Подавление мешающих сигналов, намного более близких по частоте к полезному сигналу, обрабатывается множеством резко настроенных каскадов усилителей промежуточной частоты, которым не нужно изменять свою настройку. [10]Этот фильтр не требует большой избирательности, но поскольку приемник настроен на разные частоты, он должен «отслеживать» вместе с гетеродином. РЧ-фильтр также служит для ограничения полосы пропускания, применяемой к РЧ-усилителю, предотвращая его перегрузку сильными внеполосными сигналами.

Блок-схема супергетеродинного приемника с двойным преобразованием

Чтобы добиться как хорошего подавления изображения, так и избирательности, многие современные приемники superhet используют две промежуточные частоты; это называется супергетеродином с двойным преобразованием или двойным преобразованием . [6] Входящий РЧ-сигнал сначала смешивается с одним сигналом гетеродина в первом смесителе, чтобы преобразовать его в высокую частоту ПЧ, чтобы обеспечить эффективную фильтрацию частоты изображения, затем эта первая ПЧ смешивается со вторым сигналом гетеродина. во втором смесителе, чтобы преобразовать его в низкую частоту ПЧ для хорошей полосовой фильтрации. Некоторые приемники даже используют тройное преобразование.

За счет дополнительных каскадов супергетеродинный приемник обеспечивает более высокую избирательность, чем может быть достигнута конструкция TRF. Там, где используются очень высокие частоты, только начальный каскад приемника должен работать на самых высоких частотах; остальные каскады могут обеспечивать большую часть усиления приемника на более низких частотах, которыми, возможно, будет легче управлять. Настройка упрощена по сравнению с многоступенчатой ​​конструкцией TRF, и только две ступени необходимо отслеживать в диапазоне настройки. Общее усиление приемника делится между тремя усилителями на разных частотах; РЧ, ПЧ и аудиоусилитель. Это уменьшает проблемы с обратной связью и паразитными колебаниями , которые встречаются в приемниках, где большинство каскадов усилителя работают на той же частоте, что и в приемнике TRF.[11]

Наиболее важным преимуществом является то, что лучшая селективность может быть достигнута путем фильтрации на более низкой промежуточной частоте. [6] [9] [11] Одним из наиболее важных параметров приемника является его полоса пропускания , диапазон частот, который он принимает. Для подавления помех от соседних станций или шума требуется узкая полоса пропускания. Во всех известных методах фильтрации полоса пропускания фильтра увеличивается пропорционально частоте, поэтому, выполняя фильтрацию на более низкой частоте, а не на частоте исходного радиосигнала., может быть достигнута более узкая полоса пропускания. Современное FM- и телевизионное вещание, мобильные телефоны и другие услуги связи с их узкой шириной канала были бы невозможны без супергетеродина. [9]

Автоматическая регулировка усиления (AGC) [ править ]

Сила сигнала ( амплитуда ) радиосигнала от антенны приемника сильно различается на порядки величины в зависимости от того, как далеко находится радиопередатчик, насколько он мощный, а также от условий распространения радиоволн. [17] Сила сигнала, принимаемого от данного передатчика, изменяется со временем из-за изменения условий распространения на пути, по которому проходит радиоволна, таких как многолучевые помехи ; это называется затуханием . [17] [6]В AM-приемнике амплитуда аудиосигнала от детектора и громкость звука пропорциональны амплитуде радиосигнала, поэтому замирание вызывает колебания громкости. Кроме того, поскольку ресивер настроен между сильными и слабыми станциями, громкость звука из динамика будет сильно отличаться. Без автоматической системы управления этим в AM-приемнике потребовалась бы постоянная регулировка громкости.

С другими типами модуляции, такими как FM или FSK, амплитуда модуляции не зависит от мощности радиосигнала, но для всех типов демодулятор требует определенного диапазона амплитуды сигнала для правильной работы. [6] [18] Недостаточная амплитуда сигнала вызовет увеличение шума в демодуляторе, а чрезмерная амплитуда сигнала вызовет перегрузку (насыщение) каскадов усилителя, вызывая искажение (ограничение) сигнала.

Поэтому почти все современные приемники включают систему управления с обратной связью, которая отслеживает средний уровень радиосигнала на детекторе и регулирует усиление усилителей, чтобы обеспечить оптимальный уровень сигнала для демодуляции. [6] [18] [17] Это называется автоматической регулировкой усиления (AGC). AGC можно сравнить с механизмом адаптации к темноте в человеческом глазу ; при входе в темную комнату усиление зрения увеличивается за счет раскрытия радужной оболочки. [17] В своей простейшей форме система АРУ ​​состоит из выпрямителя, который преобразует РЧ-сигнал в переменный уровень постоянного тока,фильтр нижних частот для сглаживания колебаний и получения среднего уровня. [18] Он применяется в качестве управляющего сигнала к более раннему каскаду усилителя, чтобы управлять его усилением. В супергетеродинном приемнике АРУ обычно применяется к усилителю ПЧ , и может быть второй контур АРУ для управления усилением ВЧ усилителя, чтобы предотвратить его перегрузку.

В некоторых конструкциях приемников, таких как современные цифровые приемники, связана проблема смещения сигнала по постоянному току . Это исправляется аналогичной системой обратной связи.

История [ править ]

Радиоволны были впервые идентифицированы в 1887 году в серии экспериментов немецкого физика Генриха Герца, которые доказали электромагнитную теорию Джеймса Клерка Максвелла . Герц использовал дипольные антенны с искровым возбуждением для генерации волн и микрометровые искровые промежутки, прикрепленные к дипольным и рамочным антеннам для их обнаружения. [19] [20] [21] Эти примитивные устройства более точно описываются как датчики радиоволн, а не «приемники», поскольку они могли обнаруживать радиоволны только в пределах 100 футов от передатчика и не использовались для связи, а вместо этого использовались как лабораторные приборы в научных экспериментах.

Эпоха искры [ править ]

Гульельмо Маркони , построивший первые радиоприемники, с его ранним искровым передатчиком (справа) и когерерным приемником (слева) 1890-х годов. Приемник записывает азбуку Морзе на бумажную ленту.
Типовая блок-схема неусиленного радиоприемника эпохи беспроводной телеграфии [22]
Пример трансатлантического радиотелеграфного сообщения, записанного на бумажной ленте сифонным записывающим устройством в приемном центре RCA в Нью-Йорке в 1920 году. Перевод азбуки Морзе приведен под лентой.

Первыми радиопередатчиками , использовавшимися в течение первых трех десятилетий радио с 1887 по 1917 год, в период, называемом эрой искры , были передатчики с искровым разрядником, которые генерировали радиоволны, разряжая емкость через электрическую искру . [23] [24] [25] Каждая искра создавала кратковременный импульс радиоволн, который быстро уменьшался до нуля. [19] [21] Эти затухающие волны нельзя было модулировать для передачи звука, как в современных AM и FM передачах. Таким образом, искровые передатчики не могли передавать звук, а вместо этого передавали информациюрадиотелеграфия . Передатчик быстро включался и выключался оператором с помощью телеграфного ключа , создавая импульсы затухающих радиоволн разной длины («точки» и «тире») для написания текстовых сообщений азбукой Морзе . [21] [24]

Таким образом, первые радиоприемники не должны были извлекать звуковой сигнал из радиоволн, как современные приемники, а просто определяли наличие радиосигнала и воспроизводили звук во время «точек» и «тире». [21] Устройство, которое это сделало, было названо « детектором ». Поскольку в то время усилительных устройств не было, чувствительность приемника в основном зависела от детектора. Было перепробовано много разных детекторных устройств. Радиоприемники в эпоху искры состояли из следующих частей: [6]

  • Антенны , чтобы перехватить радиоволны и преобразовывать их в крошечных радиочастотных электрических токов .
  • Колебательный контур , состоящий из конденсатора , подключенного к катушке провода, который выступал в качестве полосового фильтра , чтобы выбрать нужный сигнал из всех сигналов подобран антенной. Либо конденсатор, либо катушка регулировались, чтобы настроить приемник на частоту различных передатчиков. Самые ранние приемники, до 1897 года, не имели настроенных цепей, они реагировали на все радиосигналы, принимаемые их антеннами, поэтому они обладали небольшой способностью различать частоты и принимали любой передатчик поблизости. [26] В большинстве приемников использовалась пара настроенных цепей с магнитными катушками , называемая резонансным трансформатором (трансформатор колебаний) или «свободный ответвитель».
  • Детектор , который произвел импульс постоянного тока для каждого затухающей волны получен.
  • Показывающее устройство, такое как наушник , которое преобразует импульсы тока в звуковые волны. В первых приемниках вместо этого использовался электрический звонок . Более поздние приемники в коммерческих системах беспроводной используется морсовским сифона рекордер , [19] , который состоял из пера с чернилами , установленный на иглу качнулся с помощью электромагнита (а гальванометра ) , который привлек линию на движущейся бумажной ленте . Каждая цепочка затухающих волн, составляющая «точку» или «черту» Морзе, заставляла стрелку качаться, создавая смещение линии, которое можно было прочитать с ленты. С таким автоматическим приемником радисту не приходилось постоянно следить за приемником.

Сигнал от передатчика искрового промежутка состоял из затухающих волн, повторяющихся со скоростью звука от 120 до, возможно, 4000 в секунду, поэтому в наушниках сигнал звучал как музыкальный тон или жужжание, а «точки» и «тире» азбуки Морзе "звучало как гудок.

Первым, кто использовал радиоволны для связи, был Гульельмо Маркони . [24] [27] Маркони мало что изобрел, но он был первым, кто поверил, что радио может быть практической средой связи, и в одиночку разработал первые беспроводные телеграфные системы, передатчики и приемники, начиная с 1894-1895 годов [27], главным образом благодаря улучшение технологий, изобретенных другими. [24] [28] [29] [30] [31] [32] Оливер Лодж и Александр Попов также экспериментировали с подобным приемным устройством радиоволн в то же время в 1894–1894 годах, [29] [33]но неизвестно, передавали ли они азбуку Морзе в течение этого периода [24] [27], просто цепочки случайных импульсов. Поэтому Маркони обычно приписывают создание первых радиоприемников.

Приемник когерера [ править ]

Когерер 1904 года, разработанный Маркони.
Один из первых когерер-приемников Маркони, использованный в его демонстрации «черного ящика» в Тойнби-холле, Лондон, 1896 год. Когерер находится справа, а «ответвитель» позади него. Реле слева, батарейки на заднем плане.
Типичный коммерческий радиотелеграфный приемник первого десятилетия 20 века. Когерер (справа) обнаруживает импульсы радиоволн, а «точку» и «тир» из Морзе кода были записаны чернилами на бумажной ленте с помощью сифона записывающего устройства (слева) и транскрибируемой позже.

В первых радиоприемниках, изобретенных Маркони, Оливером Лоджем и Александром Поповым в 1894-1895 годах, использовался примитивный детектор радиоволн , называемый когерером , изобретенный в 1890 году Эдуардом Бранли и усовершенствованный Лоджем и Маркони. [19] [24] [26] [29] [33] [34] [35] Когерер представлял собой стеклянную трубку с металлическими электродами на каждом конце, с рыхлым металлическим порошком между электродами. [19] [24] [36] Первоначально он имел высокое сопротивление. Когда на электроды подавалось высокочастотное напряжение, их сопротивление падало, и они проводили электричество. В приемнике когерер был подключен непосредственно между антенной и землей. Помимо антенны, когерер был включен в цепь постоянного тока с батареей и реле . Когда приходящая радиоволна уменьшала сопротивление когерера, ток от батареи протекал через него, включая реле, чтобы позвонить в звонок или сделать отметку на бумажной ленте в сифонном самописце . Чтобы вернуть когерер в его предыдущее непроводящее состояние для приема следующего импульса радиоволн, необходимо было механически постучать по нему, чтобы нарушить работу металлических частиц. [19] [24] [33] [37]Это было сделано с помощью «декогерера» - хлопушки, ударяющей по трубке, работающей от электромагнита, питаемого от реле.

Когерер - это малоизвестное старинное устройство, и даже сегодня существует некоторая неопределенность в отношении точного физического механизма, с помощью которого работали различные типы. [19] [28] [38] Однако можно увидеть, что это было по существу бистабильное устройство, переключатель, управляемый радиоволнами, и поэтому он не имел возможности выпрямлять радиоволны для демодуляции более поздних амплитудно-модулированных ( AM) радиопередачи, несущие звук. [19] [28]

В длинной серии экспериментов Маркони обнаружил, что, используя приподнятую проволочную монопольную антенну вместо дипольных антенн Герца, он мог передавать на большие расстояния, за пределы кривой Земли, демонстрируя, что радио - это не просто лабораторная диковинка, а коммерчески жизнеспособный метод связи. Это привело к его исторической трансатлантической беспроводной передаче 12 декабря 1901 года из Полдху, Корнуолл, в Сент-Джонс, Ньюфаундленд , на расстояние 3500 км (2200 миль), которая была принята когерером. [28] [32] Однако обычный диапазон приемников когерера даже с мощными передатчиками той эпохи был ограничен несколькими сотнями миль.

Когерер оставался доминирующим детектором, использовавшимся в ранних радиоприемниках в течение примерно 10 лет [36], пока не был заменен кристаллическим детектором и электролитическим детектором примерно в 1907 году. Несмотря на большую работу по развитию, это было очень грубое неудовлетворительное устройство. [19] [24] Он был не очень чувствителен, а также реагировал на импульсный радиошум ( RFI ), например, включение или выключение ближайшего света, а также на предполагаемый сигнал. [24] [36] Из-за громоздкого механического механизма «отвода назад» скорость передачи данных была ограничена примерно 12-15 слов в минуту кода Морзе., в то время как передатчик с искровым разрядником мог передавать данные Морзе со скоростью до 100 слов в минуту с помощью бумажной ленты. [39] [40]

Другие ранние детекторы [ править ]

Эксперимент по использованию человеческого мозга в качестве детектора радиоволн, 1902 г.

Плохая работа когерера побудила провести множество исследований по поиску лучших детекторов радиоволн, и многие из них были изобретены. Были опробованы какие-то странные устройства; исследователи экспериментировали с использованием лягушачьих лапок [41] и даже человеческого мозга [42] из трупа в качестве детекторов. [19] [43]

К первым годам 20 века уже проводились эксперименты по использованию амплитудной модуляции (AM) для передачи звука по радио ( радиотелефония ). Таким образом, вторая цель исследования детекторов состояла в том, чтобы найти детекторы, которые могли бы демодулировать AM-сигнал, извлекая звуковой (звуковой) сигнал из несущей радиоволны . Методом проб и ошибок было обнаружено, что это может быть сделано с помощью детектора с «асимметричной проводимостью»; устройство, которое проводило ток в одном направлении, но не в другом. [44] Это выпрямляет радиосигнал переменного тока, удаляя одну сторону несущих циклов, оставляя пульсирующий постоянный ток.ток, амплитуда которого изменялась в зависимости от сигнала модуляции звука. Применительно к наушнику он воспроизводит передаваемый звук.

Ниже приведены детекторы, которые широко использовались до того, как примерно в 1920 году появились электронные лампы. [45] [46] Все, кроме магнитного детектора, могли выпрямлять и, следовательно, принимать сигналы AM:

Магнитный детектор
  • Магнитный детектор - разработанный Гульельмо Маркони в 1902 году на основе метода, изобретенного Эрнестом Резерфордом и использовавшегося компанией Marconi Co. до тех пор, пока в 1912 году не использовала вакуумную трубку Audion, это было механическое устройство, состоящее из бесконечной полосы железных проводов, проходящих между двумя шкивы поворачиваются заводным механизмом. [47] [48] [49] [50] Железные проволоки прошли через катушку из тонкой проволоки, прикрепленную к антенне, в магнитном поле, созданном двумя магнитами . гистерезисаутюга индуцировал импульс тока в сенсорной катушке каждый раз, когда радиосигнал проходил через возбуждающую катушку. Магнитный детектор использовался в корабельных приемниках из-за его нечувствительности к вибрации. Один был частью беспроводной станции RMS Titanic, которая использовалась для вызова помощи во время его знаменитого затопления 15 апреля 1912 года. [51]
Электролитический детектор
  • Электролитический детектор жидкий барреттер ») - изобретенный в 1903 году Реджинальдом Фессенденом , он состоял из тонкой посеребренной платиновой проволоки, заключенной в стеклянный стержень, кончик которого контактировал с поверхностью чашки с азотной кислотой . [19] [48] [52] [53] [54] Электролитическое действие заставило ток проходить только в одном направлении. Детектор использовался примерно до 1910 года. [48] Электролитические детекторы, которые Фессенден установил на кораблях ВМС США, приняли первую радиопередачу AM в канун Рождества 1906 года, в вечер рождественской музыки, передаваемой Фессенденом с помощью его нового передатчика генератора переменного тока. [19]
Ранний клапан Флеминга.
Ресивер клапана Marconi для использования на кораблях имел два клапана Fleming (вверху) на случай перегорания одного. Он использовался на RMS Titanic .
  • Термоэмиссионный диод ( клапан Флеминга ) - первая вакуумная лампа , изобретенная в 1904 году Джоном Амброузом Флемингом , состояла из вакуумированной стеклянной колбы, содержащей два электрода: катод, состоящий из нити накала, подобной той, что используется в лампе накаливания, и металлического пластина анодная . [26] [55] [56] [57] Флеминг, консультант Маркони, изобрел клапан как более чувствительный детектор для трансатлантического беспроводного приема. Нить нагреваютпомощью отдельного тока через него и испускаются электроны в трубу путем термоэлектронной эмиссии , эффекткоторый был обнаруженТомас Эдисон . Радиосигнал подавался между катодом и анодом. Когда анод был положительным, ток электронов протекал от катода к аноду, но когда анод был отрицательным, электроны отталкивались, и ток не протекал. Клапан Флеминга использовался ограниченно, но не пользовался популярностью, поскольку был дорогим, имел ограниченный срок службы нити накала и не был таким чувствительным, как электролитические или кристаллические детекторы. [55]
Детектор усов galena cat из кристального радио 1920-х годов
  • Кристаллический детектор ( детектор кошачьих усов ) - изобретен примерно в 1904-1906 годах Генри Х.К. Данвуди и Гринлифом Уиттиером Пикардом на основеоткрытия Карла Фердинанда Брауна в 1874 году «асимметричной проводимости» в кристаллах, это были наиболее успешные и широко используемые детекторы до появления эра электронных ламп [44] [45] и дала название кристаллическому радиоприемнику (внизу) . [48] [58] [59] Одно из первых полупроводниковых электронных устройств , кристаллический детектор, состоял из гальки размером с горошину кристаллического полупроводникового минерала, такого как галенит ( сульфид свинца), к поверхности которого прикасалась тонкая пружинящая металлическая проволока, закрепленная на регулируемом кронштейне. [26] Он функционировал как примитивный диод, проводящий электрический ток только в одном направлении. В дополнение к их использованию в кристаллических радиоприемниках, детекторы на основе кристаллов карборунда также использовались в некоторых ранних радиоприемниках с электронными лампами, поскольку они были более чувствительны, чем детектор утечек с решеткой на электронных лампах .

В эпоху электронных ламп термин «детектор» изменился с обозначения детектора радиоволн на демодулятор , устройство, которое могло извлекать сигнал модуляции звука из радиосигнала. В этом его смысл сегодня.

Тюнинг [ править ]

«Настройка» означает настройку частоты приемника на частоту желаемой радиопередачи. Первые приемники не имели настроенной схемы, детектор подключали напрямую между антенной и землей. Из-за отсутствия каких-либо частотно-избирательных компонентов, кроме антенны, полоса пропускания приемника была равна ширине полосы пропускания антенны. [25] [26] [34] [60] Это было приемлемо и даже необходимо, потому что первые искровые передатчики Герца также не имели настроенной схемы. Из-за импульсивного характера искры энергия радиоволн распределялась по очень широкой полосе частот. [61] [62] Чтобы получить достаточно энергии от этого широкополосного сигнала, приемник также должен был иметь широкую полосу пропускания.

Когда более одного искрового передатчика излучали в данной области, их частоты перекрывались, поэтому их сигналы мешали друг другу, что приводило к искаженному приему. [25] [60] [63] Требовался какой-то метод, позволяющий приемнику выбирать, какой сигнал передатчика принимать. [63] [64] Множественные длины волн, создаваемые плохо настроенным передатчиком, вызвали «затухание» или затухание сигнала, что значительно уменьшило мощность и дальность передачи. [65] В 1892 году Уильям Крукс прочитал лекцию [66] по радио, в которой он предложил использовать резонанс.уменьшить полосу пропускания передатчиков и приемников. Затем различные передатчики могут быть «настроены» для передачи на разных частотах, чтобы они не создавали помех. [32] [61] [67] Приемник также будет иметь резонансный контур (настроенный контур) и может принимать конкретную передачу, «настраивая» свой резонансный контур на ту же частоту, что и передатчик, аналогично настройке музыкального инструмента на резонанс с другим. Это система, используемая во всех современных радио.

Настройка использовалась в первоначальных экспериментах Герца [68], а практическое применение настройки обнаружилось в начале и середине 1890-х годов в беспроводных системах, не предназначенных специально для радиосвязи. Лекция Николы Теслы в марте 1893 года, демонстрирующая беспроводную передачу энергии для освещения (в основном, за счет того, что он считал проводимостью через землю [69] ), включала элементы настройки. Система беспроводного освещения состояла из заземленного резонансного трансформатора с искровым возбуждением и проволочной антенны, которая передавала мощность через комнату на другой резонансный трансформатор, настроенный на частоту передатчика, который зажигал лампу Гейсслера . [29] [67]Использование настройки в свободном пространстве «волны Герца» (радио) было объяснено и продемонстрировано в лекциях Оливера Лоджа 1894 года о работе Герца. [70] В то время Лодж демонстрировал физические и оптические свойства радиоволн вместо того, чтобы пытаться построить систему связи, но он продолжил разработку методов (запатентованных в 1897 году) настройки радио (то, что он называл «синтонией»), в том числе использование переменной индуктивности для настройки антенн. [71] [72] [73]

К 1897 году преимущества настроенных систем стали очевидны, и Маркони и другие исследователи беспроводной связи включили настроенные схемы , состоящие из конденсаторов и катушек индуктивности, соединенных вместе, в свои передатчики и приемники. [25] [29] [32] [34] [60] [72] Настроенная схема действовала как электрический аналог камертона . Он имел высокое сопротивление на резонансной частоте и низкое сопротивление на всех остальных частотах. Подключенный между антенной и детектором, он служил полосовым фильтром., передавая сигнал искомой станции на детектор, но направляя все остальные сигналы на землю. [26] Частота принимаемой станции f определялась емкостью C и индуктивностью L в настроенной цепи:

Индуктивная связь [ править ]
Индуктивно связанный когерерный приемник Маркони из его неоднозначного патента на "четырехконтурную схему" от апреля 1900 г. 7,777.
Приемный трансформатор Braun с 1904 г.
Кристаллический приемник 1914 года с подстроечным трансформатором типа "свободная муфта". Вторичная обмотка (1) может быть сдвинута внутрь или наружу первичной обмотки (в коробке) для регулировки муфты. Другие компоненты: (2) первичный настроечный конденсатор, (3) вторичный настроечный конденсатор, (4) нагрузочная катушка, (5) кристаллический детектор, (8) наушники.

Чтобы подавить радиопомехи и помехи от других передатчиков, близких по частоте к желаемой станции, полосовой фильтр (настроенная схема) в приемнике должен иметь узкую полосу пропускания , пропускающую только узкую полосу частот. [25] [26] Полосовой фильтр, который использовался в первых приемниках и который продолжал использоваться в приемниках до недавнего времени, представлял собой двойную настройку индуктивно-связанной цепи или резонансный трансформатор ( трансформатор колебаний или радиочастотный трансформатор). . [25] [29] [32] [34] [72] [74]Антенна и земля были подключены к катушке с проводом, которая была магнитно связана со второй катушкой с конденсатором на ней, которая была подключена к детектору. [26] РЧ переменный ток от антенны через первичную катушку создавал магнитное поле, которое индуцировало ток во вторичной катушке, которая питала детектор. И первичная, и вторичная цепи были настроены; [60] первичная катушка резонирует с емкостью антенны, в то время как вторичная катушка резонирует с конденсатором на ней. Оба были настроены на одну и ту же резонансную частоту .

У этой схемы было два преимущества. [26] Один из них заключался в том, что, используя правильное соотношение витков, импеданс антенны можно было согласовать с импедансом приемника, чтобы передать максимальную РЧ-мощность на приемник. Согласование импеданса было важно для достижения максимального диапазона приема в неусиленных приемниках той эпохи. [22] [26] Катушки обычно имели отводы, которые можно было выбирать с помощью многопозиционного переключателя. Второе преимущество заключалось в том, что из-за «слабой связи» он имел гораздо более узкую полосу пропускания, чем простая настроенная схема , и ее можно было регулировать. [25] [74]В отличие от обычного трансформатора, две катушки были «слабо связаны»; физически отделены, поэтому не все магнитное поле первичной обмотки проходит через вторичную обмотку, что снижает взаимную индуктивность . Это дало связанным настроенным схемам гораздо более "резкую" настройку, более узкую полосу пропускания, чем у одиночной настроенной схемы. В свободном соединителе типа «Navy» (см. Рисунок) , широко используемом с кварцевыми приемниками , меньшая вторичная катушка была установлена ​​на стойке, которую можно было вставлять в первичную катушку или из нее, чтобы изменять взаимную индуктивность между катушками. [25] [75] Когда оператор сталкивается с мешающим сигналом на соседней частоте, вторичный может выдвигаться дальше от первичного, уменьшая связь, что сужает полосу пропускания, отклоняя мешающий сигнал. Недостатком было то, что все три регулировки в свободном ответвлении - первичная настройка, вторичная настройка и связь - были интерактивными; изменение одного изменило другие. Таким образом, настройка на новую станцию ​​представляла собой процесс последовательных корректировок.

Избирательность стала более важной, поскольку искровые передатчики были заменены передатчиками непрерывного излучения, которые передавали в узком диапазоне частот, а радиовещание привело к увеличению числа близко расположенных радиостанций, заполняющих радиочастотный спектр. [26] Резонансные трансформаторы продолжали использоваться в качестве полосового фильтра в ламповых радиоприемниках, и были изобретены новые формы, такие как вариометр . [75] [76] Другим преимуществом трансформатора с двойной настройкой для приема AM было то, что при правильной настройке он имел "плоскую вершину" частотной характеристики, в отличие от "пикового" отклика одиночной настроенной схемы. [77] Это позволило пропустить боковые полосымодуляции AM по обе стороны от несущей с небольшим искажением, в отличие от одной настроенной схемы, которая ослабляет более высокие звуковые частоты. До недавнего времени полосовые фильтры в супергетеродинной цепи, используемой во всех современных приемниках, были сделаны с резонансными трансформаторами, называемыми трансформаторами ПЧ .

Патентные споры [ править ]

Первоначальная радиосистема Маркони имела относительно плохую настройку, ограничивающую радиус действия и добавляющую помехи. [78] Чтобы преодолеть этот недостаток, он разработал систему с четырьмя цепями с настроенными катушками в « синтоне » как на передатчиках, так и на приемниках. [78] Его патент на настройку 1900 года № 7,777 (четыре семерки) в Великобритании, поданный в апреле 1900 года и выданный годом позже, открыл дверь для патентных споров, поскольку он нарушал синтонные патенты Оливера Лоджа, впервые поданные в мае 1897 года, а также патенты поданы Фердинандом Брауном . [78]Маркони смог получить патенты в Великобритании и Франции, но американская версия его патента на настроенные четыре схемы, поданного в ноябре 1900 года, была первоначально отклонена на основании того, что ее ожидала система настройки Лоджа, а перекомпонованные версии были отклонены из-за предшествующих патентов. компании Braun и Lodge. [79] Дальнейшее разъяснение и повторная подача были отклонены, поскольку они нарушали части двух предыдущих патентов, полученных Теслой на свою систему беспроводной передачи энергии. [80] Юристам Маркони удалось добиться пересмотра повторно поданного патента другим экспертом, который первоначально отклонил его из-за ранее существовавшего патента Джона Стоуна.Патент на настройку, но он был окончательно одобрен в июне 1904 года на основе уникальной системы настройки переменной индуктивности, которая отличалась от Стоуна [81] [82], который настраивался путем изменения длины антенны. [79] Когда патент Лоджа Syntonic был продлен в 1911 году еще на 7 лет, компания Marconi согласилась урегулировать этот патентный спор, купив радиокомпанию Лоджа с ее патентом в 1912 году, предоставив им необходимый приоритетный патент. [83] [84] Со временем возникнут и другие патентные споры, в том числе Верховный суд США в 1943 году.постановление о способности Marconi Companies подать в суд на правительство США за нарушение патентных прав во время Первой мировой войны. Суд отклонил иск Marconi Companies, заявив, что они не могут предъявлять иск за нарушение патентных прав, когда их собственные патенты не имели приоритета над патентами Лоджа, Стоун и Тесла. [29] [67]

Хрустальный радиоприемник [ править ]

До 1920 года кристаллический приемник был основным типом, используемым на станциях беспроводной телеграфии, и были изготовлены сложные модели, такие как Marconi Type 106 1915 года.
Семья слушала первые передачи около 1920 года с хрустальным приемником. Мать и отец должны использовать один наушник
После появления ламповых приемников примерно в 1920 году кристаллический набор стал простой дешевой альтернативой радиоприемнику, используемым молодежью и бедняками.
Простое кристаллическое радио. Емкость проволочной антенны, подключенной к катушке, служит конденсатором в настроенной цепи.
Типовая радиосхема на кристалле со свободным соединением

Хотя он был изобретен в 1904 году в эпоху беспроводной телеграфии, хрустальный радиоприемник также мог исправлять передачи AM и служил мостом в эпоху радиовещания. Помимо того, что это был основной тип, используемый на коммерческих станциях в эпоху беспроводной телеграфии, это был первый приемник, широко использовавшийся населением. [85] В течение первых двух десятилетий 20-го века, когда радиостанции начали передавать голос AM ( радиотелефония ) вместо радиотелеграфии, прослушивание радио стало популярным хобби, а кристалл был самым простым и дешевым детектором. Миллионы людей, купивших или сделавших сами эти недорогие надежные приемники, создали массовую аудиторию для первых радиопередач , которые начались примерно в 1920 году [86].К концу 1920-х годов кристаллический приемник был заменен приемниками на электронных лампах и стал коммерчески устаревшим. Однако он продолжал использоваться молодежью и бедными до 2-й мировой войны. [85] Сегодня эти простые радиоприемники конструируются студентами как образовательные научные проекты.

Кристаллическое радио использовало детектор кошачьих усов , изобретенный Харрисоном Х.С. Данвуди и Гринлифом Уиттиером Пикардом в 1904 году, для извлечения звука из радиочастотного сигнала. [26] [48] [87] Он состоял из минерального кристалла, обычно галенита , к которому слегка дотрагивалась тонкая пружинящая проволока («кошачий ус») на регулируемой руке. [48] [88] Полученный грубый полупроводниковый переход функционировал как диод с барьером Шоттки., ведущие только в одном направлении. Только определенные участки на поверхности кристалла работали как соединения детектора, и соединение могло быть нарушено малейшей вибрацией. Таким образом, пригодный для использования сайт был найден методом проб и ошибок перед каждым использованием; оператор водил кошачьим усом по кристаллу, пока не заработало радио. Фредерик Зейтц, более поздний исследователь полупроводников, писал:

Такая изменчивость, граничащая с тем, что казалось мистическим, преследовала раннюю историю кристаллических детекторов и заставила многих экспертов по электронным лампам более позднего поколения считать искусство выпрямления кристаллов почти бесспорным. [89]

Кристаллическое радио не было усилено и питалось от радиоволн, принимаемых радиостанцией, поэтому его приходилось слушать в наушниках ; он не мог управлять громкоговорителем . [26] [88] Для этого требовалась антенна с длинным проводом, и ее чувствительность зависела от размера антенны. В эпоху беспроводной связи он использовался в коммерческих и военных длинноволновых станциях с огромными антеннами для приема радиотелеграфного трафика на большие расстояния, даже включая трансатлантический. [90] [91] Однако при использовании для приема радиовещательных станций типичный домашний кристалл имел более ограниченный диапазон - около 25 миль. [92]В сложных кварцевых радиоприемниках для увеличения добротности использовалась индуктивно связанная настроенная цепь "свободная связь" . Однако по сравнению с современными приемниками он все еще обладал низкой избирательностью . [88]

Гетеродинный ресивер и BFO [ править ]

Радиоприемник с "тиккером" Поульсена, состоящий из диска коммутатора, вращаемого двигателем для прерывания несущей.

Примерно с 1905 года передатчики непрерывного действия (CW) начали заменять искровые передатчики для радиотелеграфии, потому что они имели гораздо больший диапазон. Первыми передатчиками непрерывного излучения были дуга Поульсена, изобретенная в 1904 году, и генератор переменного тока Александерсона, разработанный в 1906–1910 годах, которые были заменены ламповыми передатчиками примерно в 1920 году [21].

Сигналы непрерывной радиотелеграфии, создаваемые этими передатчиками, требовали другого метода приема. [93] [94] Радиотелеграфные сигналы, создаваемые передатчиками с искровым разрядником, состояли из цепочек затухающих волн, повторяющихся со скоростью звука, поэтому «точки» и «тире» кода Морзе были слышны как тон или гудение в наушниках приемников. . Однако новые непрерывные радиотелеграфные сигналы просто состояли из импульсов немодулированной несущей ( синусоидальных волн ). Их не было слышно в наушниках приемника. Чтобы получить этот новый тип модуляции, приемник должен был издавать какой-то тон во время импульсов несущей.

Первым грубым устройством, сделавшим это, был тиккер , изобретенный в 1908 году Вальдемаром Поульсеном . [45] [93] [95] Это был вибрационный прерыватель с конденсатором на выходе тюнера, который служил элементарным модулятором , прерывая несущую со скоростью звука, таким образом создавая гудение в наушниках при наличии несущей. [8] Подобным устройством было «колесо звука», изобретенное Рудольфом Гольдшмидтом , колесо, вращаемое двигателем с контактами, расположенными по окружности, которые контактировали с неподвижной щеткой.

Схема гетеродинного радиоприемника Фессендена

В 1901 году Реджинальд Фессенден изобрел лучшее средство для достижения этой цели. [93] [95] [96] [97] В его гетеродинном приемнике немодулированный синусоидальный радиосигнал со смещением частоты f O от входящей несущей радиоволны f C подавался на выпрямляющий детектор, такой как кристаллический детектор или электролитический детектор. , вместе с радиосигналом от антенны. В детекторе два сигнала смешиваются, создавая две новые частоты гетеродина ( биений ) в сумме f C  +  f Oи разность f C  -  f O между этими частотами. При правильном выборе f O нижний гетеродин f C  -  f O находился в диапазоне звуковых частот , поэтому он был слышен как тональный сигнал в наушниках всякий раз, когда присутствовала несущая. Таким образом, «точки» и «тире» кода Морзе были слышны как музыкальные «гудки». Основным преимуществом этого метода в течение этого периода предварительного усиления было то, что гетеродинный приемник фактически несколько усиливал сигнал, детектор имел «коэффициент усиления смесителя». [95]

Приемник опередил свое время, потому что на момент его изобретения не было генератора, способного генерировать радиочастотную синусоидальную волну f 0 с необходимой стабильностью. [98] Фессенден первым использовал его большой радиочастотный генератор , [8] , но это не практично для обычных приемников. Гетеродинный приемник оставался лабораторной диковинкой до тех пор, пока не появился дешевый компактный источник непрерывных волн, электронный генератор на вакуумной лампе [95], изобретенный Эдвином Армстронгом и Александром Мейснером в 1913 году. [45] [99]После этого он стал стандартным методом приема CW радиотелеграфии. Гетеродинный генератор является предком генератора частоты биений (BFO), который сегодня используется для приема радиотелеграфии в приемниках связи . Гетеродинный генератор приходилось перенастраивать каждый раз, когда приемник настраивался на новую станцию, но в современных супергетеродинных приемниках сигнал BFO бьет с фиксированной промежуточной частотой , поэтому генератор частоты биений может иметь фиксированную частоту.

Позже Армстронг использовал гетеродинный принцип Фессендена в своем супергетеродинном приемнике (см . Ниже) . [95] [8]

Эпоха электронных ламп [ править ]

В отличие от сегодняшнего дня, когда почти все радиоприемники используют вариант супергетеродинной конструкции, в 20-е годы в радиолампах на электронных лампах использовалось множество конкурирующих схем.
Во время « Золотого века радио » (с 1920 по 1950 год) семьи собирались, чтобы послушать домашнее радио по вечерам, например, эту консольную модель Zenith 12-S-568 1938 года, 12-ламповый супергетеродин с кнопочной настройкой и 12-дюймовым конусный динамик.

Audion ( триод ) вакуумная труба изобретена Lee De Forest в 1906 году была первым практическим усилительным устройство и революции радио. [55] Ламповые передатчики заменили искровые передатчики и сделали возможным четыре новых типа модуляции : непрерывную радиотелеграфию (CW), амплитудную модуляцию (AM) примерно в 1915 году, которая могла передавать звук (звук), частотную модуляцию (FM) примерно в 1938 году, в которой было много улучшенное качество звука и одинарная боковая полоса (SSB).

Усиливающая вакуумная лампа использовала энергию от батареи или электрической розетки для увеличения мощности радиосигнала, поэтому ламповые приемники могли быть более чувствительными и иметь больший диапазон приема, чем предыдущие неусиленные приемники. Увеличенная выходная мощность звука также позволила им использовать громкоговорители вместо наушников , позволяя слушать музыку более чем одному человеку. Первые громкоговорители были произведены примерно в 1915 году. Эти изменения привели к тому, что прослушивание радио быстро превратилось из одиночного хобби в популярное социальное и семейное времяпрепровождение. Развитие амплитудной модуляции (AM) и передатчиков на электронных лампах во время Первой мировой войны, а также доступность дешевых приемных трубок после войны заложили основу для начала AM-вещания., которая возникла спонтанно примерно в 1920 году.

Появление радиовещания значительно увеличило рынок радиоприемников и превратило их в потребительский продукт. [100] [101] [102] В начале 20-х годов прошлого века радиоприемник представлял собой неприступное высокотехнологичное устройство с множеством загадочных ручек и элементов управления, требующих технических навыков для работы, размещенное в непривлекательном черном металлическом ящике с металлической крышкой. звучащий рупорный громкоговоритель . [101]К 1930-м годам радиоприемник превратился в предмет мебели, помещенный в привлекательный деревянный корпус, со стандартными элементами управления, которыми мог пользоваться любой, и занимал уважаемое место в домашней гостиной. В ранних радиостанциях несколько настроенных схем требовали настройки нескольких регуляторов для настройки на новую станцию. Одним из наиболее важных нововведений, упрощающих использование, была «настройка с помощью одной ручки», достигаемая за счет механического соединения настроечных конденсаторов. [101] [102] конус громкоговорителя динамического изобретен в 1924 значительно улучшена аудио частотной характеристики в течение предыдущих рупорных динамиков, позволяя музыку , чтобы быть воспроизведена с хорошей точностью. [101] [103] Удобные функции, такие как большие циферблаты с подсветкой,были добавлены регуляторы тембра , кнопочная настройка, индикаторы настройки и автоматическая регулировка усиления (AGC). [100] [102] Рынок приемников был разделен на вышеуказанные радиовещательные приемники и приемники связи , которые использовались для двусторонней радиосвязи, такой как коротковолновое радио . [104]

Приемник на электронных лампах требовал нескольких источников питания с разным напряжением, которые в ранних радиоприемниках питались от отдельных батарей. К 1930 году были разработаны соответствующие выпрямительные лампы, а дорогие батареи были заменены трансформаторным источником питания, работающим от домашнего тока. [100] [101]

Вакуумные лампы были громоздкими, дорогими, имели ограниченный срок службы, потребляли большое количество энергии и производили много отработанного тепла, поэтому количество ламп, которые мог иметь приемник с экономической точки зрения, было ограничивающим фактором. Таким образом, цель конструкции лампового приемника заключалась в том, чтобы получить максимальную производительность от ограниченного количества ламп. Основные конструкции радиоприемников, перечисленные ниже, были изобретены в эпоху электронных ламп.

Недостатком многих ранних ламповых приемников было то, что каскады усиления могли колебаться, действовать как генератор , создавая нежелательные переменные токи радиочастоты. [26] [105] [106] Эти паразитные колебания смешиваются с носителем радиосигнала в детекторной трубке, создавая слышимые биения ( гетеродины ); раздражающие свистки, стоны и вой в динамике. Колебания были вызваны обратной связью в усилителях; Одним из основных путей обратной связи была емкость между пластиной и сеткой в ​​ранних триодах . [105] [106]Это было решено с помощью схемы нейтродина , а затем в 1930 году были разработаны тетрод и пентод .

Эдвин Армстронг - одна из самых важных фигур в истории радиоприемников, и в этот период изобрел технологию, которая продолжает доминировать в радиосвязи. [8] Он был первым, кто дал правильное объяснение того, как работает триодная лампа Де Фореста. Он изобрел генератор обратной связи , регенеративный приемник , суперрегенеративный приемник , супергетеродинный приемник и современную частотную модуляцию (FM).

Первые ламповые приемники [ править ]

Первый коммерческий ресивер Audion компании De Forest, RJ6, выпущенный в 1914 году. Трубка Audion всегда монтировалась вверх дном, тонкая петля из нити накала свисала вниз, чтобы она не провисала и не касалась других электродов в трубке.
Пример однолампового триодного сеточно-проточного приемника 1920 г., первый тип усилительного радиоприемника. В цепи утечки через сетку электроны, притягиваемые к сетке во время положительных полупериодов радиосигнала, заряжают конденсатор сетки отрицательным напряжением в несколько вольт, смещая сетку около напряжения отсечки , поэтому трубка проводит только в течение положительной половины. -циклы, выпрямляющие радионоситель .

Первая усилительная вакуумная лампа, Audion , грубый триод , была изобретена в 1906 году Ли Де Форестом как более чувствительный детектор для радиоприемников, добавив к термоэлектронному диодному детектору третий электрод - клапан Флеминга . [55] [76] [107] [108] Он не получил широкого распространения до тех пор, пока его усилительная способность не была признана примерно в 1912 году. [55] Первые ламповые приемники, изобретенные Де Форестом и построенные любителями до середины 1920-х годов, использовали одиночный Audion, который функционировал как сеточный детектор утечек, который выпрямлял и усиливал радиосигнал.[76] [105] [109] Существовала неуверенность в отношении принципа работы Audion, пока Эдвин Армстронг не объяснил функции усиления и демодуляции в статье 1914 года. [110] [111] [112] Схема сеточного течеискателя также использовалась в регенеративных , TRF и ранних супергетеродинных приемниках (см. Ниже) до 1930-х годов.

Чтобы обеспечить выходную мощность, достаточную для управления громкоговорителем, потребовалось 2 или 3 дополнительных каскада Audion для усиления звука. [76] Многие первые любители могли позволить себе только один ламповый приемник и слушали радио в наушниках, поэтому первые ламповые усилители и динамики продавались как дополнительные устройства.

В дополнение к очень низкому усилению около 5 и короткому сроку службы около 30 - 100 часов, примитив Audion имел неустойчивые характеристики, потому что он был не полностью откачан. Де Форест считал, что ионизация остаточного воздуха является ключом к работе Audion. [113] [114] Это сделало его более чувствительным детектором [113], но также привело к изменению его электрических характеристик во время использования. [76] [107] По мере нагрева трубки газ, выделяющийся из металлических элементов, будет изменять давление в трубке, изменяя ток пластины и другие характеристики, поэтому требовалось периодическое регулирование смещения, чтобы поддерживать его в правильной рабочей точке. На каждой стадии Audion обычно былреостат для регулировки тока накала и часто потенциометр или многопозиционный переключатель для управления напряжением пластины. Реостат с нитью также использовался в качестве регулятора громкости. Множество элементов управления усложняли эксплуатацию многотрубных ресиверов Audion.

К 1914 году Гарольд Арнольд из Western Electric и Ирвинг Ленгмюр из GE осознали, что в остаточном газе нет необходимости; Audion мог работать только на электронной проводимости. [107] [113] [114] Они вакуумировали трубки до более низкого давления 10 -9 атм, создав первые триоды «жесткого вакуума». Эти более стабильные лампы не требовали регулировки смещения, поэтому радиоприемники имели меньше элементов управления и были проще в эксплуатации. [107] Во время Первой мировой войны использование радио в гражданских целях было запрещено, но к 1920 году началось крупномасштабное производство ламповых радиоприемников. «Мягкие» не полностью откачанные трубки использовались в качестве детекторов в течение 1920-х годов, а затем стали устаревшими.

Регенеративный (автодинный) ресивер [ править ]

Блок-схема регенеративного приемника
Схема однотрубного регенеративного ресивера Армстронг
Самодельный регенеративный приемник Армстронга, 1922 год. На передней панели видна "щековая" катушка (L3) , соединенная с входными катушками настройки.
Коммерческий регенеративный приемник начала 1920-х годов Paragon RA-10 (в центре) с отдельным одноламповым РЧ-усилителем 10R (слева), трехламповым детектором DA-2 и двухкаскадным усилителем звука (справа) . 4 цилиндрических батареи типа «А» с сухими элементами (справа сзади) питали нити трубки, а 2 батареи прямоугольной формы «В» обеспечивали напряжение пластины.
Самодельный однотрубный регенеративный ресивер Армстронг 1940-х годов. Катушка тиклера представляет собой обмотку вариометра, установленную на валу внутри настроечной катушки (вверху справа), который можно вращать с помощью ручки на передней панели.

Регенеративный приемник , изобретенный Эдвин Армстронг [115] в 1913 году , когда он был 23-летний студент колледжа, [116] был очень широко используется до конца 1920 - х годов особенно любителей , которые могли позволить себе лишь в одной трубки радио. Сегодня транзисторные версии схемы все еще используются в нескольких недорогих приложениях, таких как рации . В регенеративном приемнике усиление (усиление) вакуумной лампы или транзистора увеличивается за счет регенерации ( положительная обратная связь ); часть энергии из выходной цепи лампы возвращается во входную цепь с помощью петли обратной связи .[26] [105] [117] [118] [119] Ранние электронные лампы имели очень низкий коэффициент усиления (около 5). Регенерация может не только значительно увеличить коэффициент усиления лампы в 15000 раз и более, но и увеличить добротность настроенной схемы, уменьшив (увеличивая) полосу пропускания приемника в тот же раз,значительноулучшив селективность . [105] [117] [118] У приемника был элемент управления для регулировки обратной связи. Трубка также действовала как детектор утечки сетки для исправления сигнала AM. [105]

Еще одним преимуществом схемы было то, что лампу можно было заставить колебаться, и, таким образом, одна трубка могла служить как генератором частоты биений, так и детектором, функционирующим как гетеродинный приемник, чтобы сделать слышимую радиотелеграфную передачу CW . [105] [117] [118] Этот режим назывался автодинным приемником. Для приема радиотелеграфии обратная связь увеличивалась до тех пор, пока трубка не начала колебаться, затем частота колебаний настраивалась на одну сторону передаваемого сигнала. Входящий радиосигнал и сигнал локальных колебаний смешивались в трубке и давали слышимый гетеродинный тон (биение) на разности частот.

Широко использовалась схема Армстронга , в которой катушка «щекотки» в цепи пластины была соединена с катушкой настройки в цепи сетки, чтобы обеспечить обратную связь. [26] [105] [119] Обратная связь управлялась переменным резистором или, поочередно, физически перемещая две обмотки ближе друг к другу, чтобы увеличить усиление контура, или по отдельности, чтобы уменьшить его. [117] Это было сделано с помощью регулируемого трансформатора с воздушным сердечником, называемого вариометром (вариопара). Регенеративные детекторы иногда также использовались в приемниках TRF и супергетеродинных.

Одна проблема с регенеративной схемой заключалась в том, что при использовании с большим количеством регенерации избирательность (Q) настроенной схемы могла быть слишком резкой, ослабляя боковые полосы AM, таким образом искажая модуляцию звука. [120] Обычно это был ограничивающий фактор количества обратной связи, которую можно было использовать.

Более серьезным недостатком было то, что он мог действовать как непреднамеренный радиопередатчик , создавая помехи ( RFI ) в ближайших приемниках. [26] [105] [117] [118] [119] [121] В AM прием, чтобы получить максимальную чувствительность трубки эксплуатировались очень близко к нестабильности и может легко сломаться в колебание (и в CW прием сделали осциллирую), и полученный радиосигнал излучался проволочной антенной. В соседних приемниках сигнал регенерации будет биться с сигналом станции, принимаемым детектором, создавая раздражающие гетеродины ( биения ), вой и свист. [26]Ранние регенеративы, которые легко колебались, назывались «ляпами» и были запрещены в Европе. Одной из превентивных мер было использование каскада РЧ-усиления перед регенеративным детектором, чтобы изолировать его от антенны. [105] [117] Но к середине 1920-х годов «регены» больше не продавались крупными производителями радиостанций. [26]

Сверхрегенеративный ресивер [ править ]

Армстронг представляет свой сверхрегенеративный ресивер, 28 июня 1922 года, Колумбийский университет.

Это был приемник, изобретенный Эдвином Армстронгом в 1922 году, в котором регенерация использовалась более изощренно, чтобы получить больший выигрыш. [106] [122] [123] [124] [125] Он использовался в нескольких коротковолновых приемниках в 1930-х годах, а сегодня используется в нескольких дешевых высокочастотных устройствах, таких как рации и устройства открывания гаражных ворот .

В регенеративном приемнике коэффициент усиления контура обратной связи был меньше единицы, поэтому лампа (или другое усилительное устройство) не колебалась, но была близка к колебанию, давая большое усиление. [122] В сверхрегенеративном приемнике коэффициент усиления контура был сделан равным единице, поэтому усилительное устройство фактически начинало колебаться, но колебания периодически прерывались. [106] [9] Это позволило одной лампе производить усиление более 10 6 .

Приемник TRF [ править ]

Ранний 6-ламповый приемник TRF примерно 1920 года. 3 большие ручки регулируют 3 настроенных контура для настройки на станции.
Приемник Atwater-Kent TRF 1920-х годов с двумя ВЧ каскадами (слева) , детектором и двумя лампами усилителя звука (справа) . Громкоговоритель состоит из наушника, соединенного с акустическим рупором, который усиливает звук.
Настройка приемника Neutrodyne TRF с 3 настроенными контурами (большие ручки) , 1924 г. Для каждой станции нужно было записать порядковые номера на дисках, чтобы станцию ​​можно было снова найти.

Настроенный радиочастотный (TRF) приемник , изобретенный в 1916 году Александерсон , улучшил как чувствительность и селективность при использовании нескольких стадий амплификации перед детектором, каждый с настроенным контуром , все настроены на частоту станции. [26] [106] [9] [126] [127]

Основная проблема ранних приемников TRF заключалась в том, что их было сложно настраивать, потому что каждый резонансный контур должен был быть настроен на частоту станции, прежде чем радио заработало. [26] [106] В более поздних приемниках TRF настроечные конденсаторы были связаны друг с другом механически («сгруппированы») на общем валу, так что их можно было регулировать с помощью одной ручки, но в ранних приемниках нельзя было заставить частоты настроенных цепей равняться «трек» достаточно хорошо, чтобы позволить это, и каждая настроенная схема имела свою ручку настройки. [9] [128] Следовательно, ручки нужно было поворачивать одновременно. По этой причине в большинстве наборов TRF было не более трех настроенных РЧ каскадов. [105] [120]

Вторая проблема заключалась в том, что несколько радиочастотных каскадов, настроенных на одну и ту же частоту, были склонны к колебаниям, [128] [129] и паразитным колебаниям, смешанным с несущей радиостанции в детекторе, создавая слышимые гетеродины ( биения ) , свист и стоны, в динамике. [26] [105] [106] [127] Эта проблема была решена изобретением схемы нейтродина (ниже) и разработкой тетрода позже, примерно в 1930 году, а также улучшением экранирования между ступенями. [127]

Сегодня конструкция TRF используется в нескольких интегральных микросхемах приемников. С точки зрения современных приемников недостатком TRF является то, что усиление и полоса пропускания настроенных РЧ-каскадов не постоянны, а изменяются, поскольку приемник настроен на разные частоты. [129] Поскольку полоса пропускания фильтра с заданным Q пропорциональна частоте, по мере того, как приемник настраивается на более высокие частоты, его полоса пропускания увеличивается. [11] [15]

Приемник нейтродина [ править ]

Прототип приемника Neutrodyne Хазелтина, представленный 2 марта 1923 года на собрании Американского радио общества в Колумбийском университете.

Приемник нейтродин, изобретен в 1922 году Луи Hazeltine , [130] [131] был TRF приемник с контуром «нейтрализующего» добавляется к каждой стадии радио амплификации , чтобы отменить обратную связь , чтобы предотвратить колебания , которые вызвали раздражающие свист в TRF. [26] [106] [127] [128] [132] В схеме нейтрализации конденсатор подавал ток обратной связи от пластинчатого контура к сетевому контуру, который был на 180 ° не в фазе с обратной связью, которая вызвала колебание, подавляя его. . [105] Neutrodyne был популярен до появления дешевых тетродных ламп примерно в 1930 году.

Приемник Reflex [ править ]

Блок-схема простого однотрубного рефлекторного приемника

Рефлекс приемник , изобретенный в 1914 году Вильгельма Schloemilch и Отто фон Бронка, [133] и вновь и продолжается до нескольких труб в 1917 году Marius Латур [133] [134] и William H. Присс, был использован в конструкции некоторых недорогих радиоприемников 1920-х годов [135], которые возродились в небольших портативных ламповых радиоприемниках 1930-х годов [136] и снова в нескольких первых транзисторных радиоприемниках в 1950-х годах. [106] [137] Это еще один пример оригинальной схемы, изобретенной для получения максимальной отдачи от ограниченного числа активных устройств. В рефлекторном приемнике РЧ-сигнал от настроенной схемы проходит через одну или несколько усилительных ламп или транзисторов,После демодуляции в детекторе полученный аудиосигнал снова пропускается через те же каскады усилителя для усиления звука. [106] Отдельные радио и аудиосигналы, присутствующие одновременно в усилителе, не мешают друг другу, поскольку они находятся на разных частотах, что позволяет усилительным лампам выполнять «двойную функцию». Помимо одноламповых рефлекторных приемников, некоторые TRF и супергетеродинные приемники имели несколько каскадов, "рефлексированных". [137] Радиоприемники Reflex были подвержены дефекту, называемому «сквозное воспроизведение», что означало, что громкость звука не снижалась до нуля при уменьшении громкости. [137]

Супергетеродинный ресивер [ править ]

Первый супергетеродинный приемник, построенный в лаборатории Armstrong's Signal Corps в Париже во время Первой мировой войны. Он состоит из двух секций: смесителя и гетеродина (слева), трех каскадов усиления ПЧ и каскада детектора (справа) . Промежуточная частота 75 кГц.
В 1940-х годах супергетеродинный приемник на электронных лампах был переработан в дешевую в производстве форму, названную « All American Five », потому что для этого требовалось всего 5 ламп, которые использовались почти во всех радиоприемниках до конца эры ламповых в 1970-х. .

Супергетеродинная , изобретенный в 1918 году во время мировой войны I по Эдвин Армстронг [7] , когда он находился в войсках связи , является конструкция используется почти во всех современных приемниках, за исключением несколько специализированных приложений. [8] [9] [10] Это более сложная конструкция, чем у других вышеупомянутых приемников, и когда он был изобретен, потребовалось 6-9 электронных ламп, что выходило за рамки бюджета большинства потребителей, поэтому изначально он использовался в основном в коммерческих и военные станции связи. [12] Однако к 1930-м годам «супергет» заменил все остальные типы ресиверов, указанные выше.

В супергетеродине " гетеродинный " метод, изобретенный Реджинальдом Фессенденом , используется для сдвига частоты радиосигнала на более низкую " промежуточную частоту " (ПЧ) перед его обработкой. [11] [12] [13] Его работа и преимущества по сравнению с другими радиотехническими устройствами в этом разделе описаны выше в разделе «Супергетеродинный дизайн».

К 1940-м годам супергетеродинный радиовещательный AM-приемник был переработан в дешевую в производстве конструкцию под названием « All American Five », поскольку в нем использовалось всего пять электронных ламп: обычно преобразователь (смеситель / гетеродин), усилитель ПЧ, детектор. / аудиоусилитель, аудиоусилитель мощности и выпрямитель. Эта конструкция использовалась практически для всех коммерческих радиоприемников, пока транзистор не заменил вакуумную лампу в 1970-х годах.

Эпоха полупроводников [ править ]

Изобретение транзистора в 1947 году произвело революцию в радиотехнике, сделав возможными действительно портативные приемники, начиная с транзисторных радиоприемников в конце 1950-х годов. Несмотря на то, что портативные радиоприемники на электронных лампах были сделаны, лампы были громоздкими и неэффективными, потребляли большое количество энергии и требовали нескольких больших батарей для создания напряжения нити и пластины. Транзисторы не требовали нагреваемой нити накала, что снижало энергопотребление, они были меньше и менее хрупкими, чем электронные лампы.

Портативные радиоприемники [ править ]

Портативный радиоприемник на базе зенитного транзистора

Компании впервые начали производство радиоприемников, рекламируемых как портативные, вскоре после начала коммерческого вещания в начале 1920-х годов. В подавляющем большинстве ламповых радиоприемников той эпохи использовались батареи, и их можно было установить и использовать где угодно, но большинство из них не имело таких портативных функций, как ручки и встроенные динамики. Одними из первых портативных ламповых радиоприемников были Winn «Portable Wireless Set No. 149», появившаяся в 1920 году, и Grebe Model KT-1, появившаяся годом позже. Хрустальные устройства, такие как Westinghouse Aeriola Jr. и RCA Radiola 1, также рекламировались как портативные радиоприемники. [138]

Благодаря миниатюрным электронным лампам, впервые разработанным в 1940 году, на рынке появились портативные радиоприемники меньшего размера от таких производителей, как Zenith и General Electric . Линия портативных радиостанций Zenith Trans-Oceanic, впервые представленная в 1942 году, была разработана для обеспечения развлекательных трансляций, а также для возможности настраиваться на погодные, морские и международные коротковолновые станции. К 1950-м годам «золотой век» ламповых портативных устройств включал в себя ламповые радиоприемники размером с коробку для завтрака, такие как Emerson 560, в литых пластиковых корпусах. Так называемые «карманные портативные» радиоприемники, такие как RCA BP10, существовали с 1940-х годов, но их фактические размеры были совместимы только с самыми большими карманами пальто. [138]

Разработка биполярного переходного транзистора в начале 1950-х годов привела к тому, что он был лицензирован для ряда электронных компаний, таких как Texas Instruments , которые производили ограниченную серию транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продажи. Regency TR-1 , сделанные Регентства Отделом IDEA (Industrial Development Engineering Associates) Индианаполис, штат Индиана, был запущен в 1951 году эра подлинной, рубашки карман размера портативных радиоприемников следовали, с производителями , такими как Sony , Zenith, RCA, DeWald и Crosley предлагают различные модели. [138] Sony TR-63, выпущенный в 1957 году, был первым серийным транзисторным радиоприемником., что привело к массовому проникновению транзисторных радиоприемников. [139]

Цифровые технологии [ править ]

Современный смартфон имеет несколько цифровых радиопередатчиков и приемников RF CMOS для подключения к различным устройствам, включая сотовый приемник , беспроводной модем , модем Bluetooth и приемник GPS . [140]

Разработка микросхем на интегральных схемах (IC) в 1970-х годах произвела еще одну революцию, позволив разместить весь радиоприемник на микросхеме IC. Микросхемы IC полностью изменили экономику радиотехники, используемой в ламповых приемниках. Поскольку предельные затраты на добавление дополнительных усилительных устройств (транзисторов) к микросхеме были практически нулевыми, размер и стоимость приемника зависели не от количества используемых активных компонентов, а от пассивных компонентов; катушки индуктивности и конденсаторы, которые нельзя было легко встроить в микросхему. [19] Разработка чипов RF CMOS , впервые осуществленная Асадом Али Абиди из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в 1980-х и 1990-х годах, позволила создавать маломощные беспроводные устройства. [141]

Текущая тенденция в приемниках заключается в использовании цифровых схем на кристалле для выполнения функций, которые раньше выполнялись аналоговыми схемами, требующими пассивных компонентов. В цифровом приемнике сигнал ПЧ дискретизируется и оцифровывается, а функции полосовой фильтрации и обнаружения выполняются посредством цифровой обработки сигналов (DSP) на кристалле. Еще одно преимущество DSP заключается в том, что свойства приемника; частота канала, полоса пропускания, усиление и т. д. могут динамически изменяться программным обеспечением для реагирования на изменения в окружающей среде; эти системы известны как программно-определяемые радио или когнитивное радио .

Вместо этого многие функции, выполняемые аналоговой электроникой, могут выполняться с помощью программного обеспечения . Преимущество заключается в том, что на программное обеспечение не влияют температура, физические параметры, электронный шум и производственные дефекты. [142]

Цифровая обработка сигналов позволяет использовать методы обработки сигналов, которые были бы громоздкими, дорогостоящими или неосуществимыми с аналоговыми методами. Цифровой сигнал - это, по сути, поток или последовательность чисел, которые передают сообщение через какой-либо носитель, такой как провод. Аппаратное обеспечение DSP может адаптировать полосу пропускания приемника к текущим условиям приема и типу сигнала. Типичный аналоговый приемник может иметь ограниченное количество фиксированных полос пропускания или только одну, но приемник DSP может иметь 40 или более индивидуально выбираемых фильтров. DSP используется в системах сотовой связи для снижения скорости передачи данных, необходимой для передачи голоса.

В системах цифрового радиовещания, таких как Digital Audio Broadcasting (DAB), аналоговый аудиосигнал оцифровывается и сжимается , обычно с использованием формата кодирования звука с модифицированным дискретным косинусным преобразованием (MDCT) , такого как AAC + . [143]

«Компьютерные радиоприемники» или радиоприемники, которые предназначены для управления с помощью стандартного ПК, управляются специализированным программным обеспечением ПК с использованием последовательного порта, подключенного к радиоприемнику. «Компьютерное радио» может вообще не иметь передней панели и может быть предназначено исключительно для компьютерного управления, что снижает стоимость.

Некоторые радиостанции для ПК имеют большое преимущество в том, что их владелец может модернизировать в полевых условиях. Новые версии прошивки DSP можно скачать с сайта производителя и загрузить во флеш-память радиостанции. Фактически, производитель может со временем добавлять в радиостанцию ​​новые функции, такие как добавление новых фильтров, подавление шума DSP или просто исправление ошибок.

Полнофункциональная программа радиоуправления позволяет сканировать и выполнять множество других функций и, в частности, интегрировать базы данных в реальном времени, как, например, возможность типа «TV-Guide». Это особенно полезно для определения местоположения всех передач на всех частотах конкретного вещателя в любой момент времени. Некоторые разработчики управляющего программного обеспечения даже интегрировали Google Планета Земля в коротковолновые базы данных, так что можно «перелететь» к заданному месту расположения передатчика одним щелчком мыши. Во многих случаях пользователь может видеть передающие антенны, откуда исходит сигнал.

Поскольку графический пользовательский интерфейс радиостанции обладает значительной гибкостью, разработчик программного обеспечения может добавить новые функции. Функции, которые можно найти в современных программах управления, включают в себя таблицу диапазонов, элементы управления графическим интерфейсом, соответствующие традиционным элементам управления радио, локальные часы и часы UTC , измеритель мощности сигнала, базу данных для прослушивания коротких волн с возможностью поиска, возможностью сканирования или текста. -речевой интерфейс.

Следующим уровнем интеграции является « программно-определяемое радио », где вся фильтрация, модуляция и обработка сигналов выполняются программно. Это может быть звуковая карта ПК или специальное оборудование DSP. Будет интерфейс RF для передачи промежуточной частоты программно-определяемой радиостанции. Эти системы могут предоставлять дополнительные возможности по сравнению с "аппаратными" приемниками. Например, они могут записывать большие участки радиочастотного спектра на жесткий диск для «воспроизведения» позже. Тот же SDR, который в течение одной минуты демодулирует простую трансляцию AM, также может декодировать трансляцию HDTV в следующую. Проект с открытым исходным кодом под названием GNU Radio посвящен развитию высокопроизводительной SDR.

Полностью цифровые радиопередатчики и приемники предоставляют возможность расширения возможностей радио. [144]

См. Также [ править ]

  • Коротковолновое радио
  • Диэлектрический беспроводной приемник
  • Цифровое аудиовещание (DAB)
  • Приемник прямого преобразования
  • Минимальный обнаруживаемый сигнал
  • Рентгенограмма (мебель)
  • Приемник (теория информации)
  • Избирательность (электронная)
  • Чувствительность (электроника)
  • Шум (электроника)
  • Искажение
  • Спутниковая навигация
  • Телекоммуникации
  • Телевидение только для приема
  • Тюнер (радио)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Радиоэлектроника, технология радиоприемников
  2. ^ Пицци, Скип; Джонс, Грэм (2014). Учебник по радиовещанию для не инженеров . CRC Press. п. 208. ISBN 978-1317906834.
  3. ^ Либби, Роберт (1994). Справочник по обработке сигналов и изображений . Springer Science and Business Media. п. 63. ISBN 978-0442308612.
  4. ^ Olsen, Джордж Х. (2013). Электроника стала проще . Эльзевир. п. 258. ISBN 978-1483140780.
  5. ^ Гангуля, Партх Kumar (2015). Принципы электроники . PHI Learning Pvt. Ltd. С. 286–289. ISBN 978-8120351240.
  6. ^ Б с д е е г ч я Rudersdorfer, Ralf (2013). Технология радиоприемников: принципы, архитектура и приложения . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-1118647844. Глава 1
  7. ^ a b Армстронг, Эдвин Х. (февраль 1921 г.). «Новая система усиления радиочастот» . Труды Института Радиоинженеров . 9 (1): 3–11 . Проверено 23 декабря 2015 года .
  8. ^ a b c d e f Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд. , п. 14-15
  9. ^ a b c d e f g h Диксон, Роберт (1998). Дизайн радиоприемника . CRC Press. С. 57–61. ISBN 978-0824701611.
  10. ^ a b c d Уильямс, Лайл Рассел (2006) The New Radio Receiver Building Handbook , p. 28-30
  11. ^ a b c d e Армейское техническое руководство TM 11-665: CW и AM-радиопередатчики и приемники, 1952, стр. 195–197
  12. ^ a b c Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , стр. 272-278
  13. ^ a b Терман, Фредерик Э. (1943) Справочник радиоинженеров , стр. 636-638
  14. ^ a b Карр, Джозеф Дж. (2001). Справочник по радиоприемникам для техника: беспроводные и телекоммуникационные технологии . Newnes. С. 8–11. ISBN 978-0750673198.
  15. ^ a b Рембовский, Анатолий; Ашихмин Александр; Козьмин Владимир; и другие. (2009). Радиомониторинг: проблемы, методы и оборудование . Springer Science and Business Media. п. 26. ISBN 978-0387981000.
  16. ^ Терман, Фредерик Э. (1943) Справочник радиоинженеров , стр. 645
  17. ^ a b c d Дрентеа, Корнелл (2010). Современные конструкции и технологии приемников связи . Артек Хаус. С. 325–330. ISBN 978-1596933101.
  18. ^ a b c Хаген, Джон Б. (1996). Радиочастотная электроника: схемы и приложения . Cambridge Univ. Нажмите. п. 60. ISBN 978-0521553568.
  19. ^ Б с д е е г ч я J к л м Ли, Томас Х. (2004). Проектирование КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд . Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 1–8. ISBN 978-0521835398.
  20. ^ Эпплярд, Ролло (октябрь 1927). "Пионеры электросвязи, часть 5 - Генрих Рудольф Герц" (PDF) . Электрическая связь . 6 (2): 67 . Проверено 19 декабря 2015 года .
  21. ^ а б в г д Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Inst. инженеров-электриков. С.  4–12 . ISBN 978-0906048245.
  22. ^ a b Рудерсдорфер, Ральф (2013). Технология радиоприемников: принципы, архитектура и приложения . Джон Вили и сыновья. С. 1–2. ISBN 978-1118647844.
  23. ^ Nahin, Paul J. (2001). Наука о радио: с демонстрацией Matlab и Electronics Workbench, 2-е изд . Springer Science & Business Media. С. 45–48. ISBN 978-0387951508.
  24. ^ Б с д е е г ч я J Коу, Льюис (2006). Беспроводное радио: история . МакФарланд. С. 3–8. ISBN 978-0786426621.
  25. ^ a b c d e f g h Макникол, Дональд (1946). Покорение космоса радио . Книги Мюррея Хилла. С. 57–68.
  26. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Карр, Джозеф (1990). Старое радио! Реставрация и ремонт . McGraw-Hill Professional. С. 5–13. ISBN 978-0071507660.
  27. ^ a b c Beauchamp, Кен (2001). История телеграфии . ИЭПП. С. 184–186. ISBN 978-0852967928.
  28. ^ a b c d Нахин, Пол Дж. (2001) The Science of Radio , p. 53-56
  29. ^ Б с д е е г Klooster, John W. (2007). Иконы изобретений . ABC-CLIO. С. 159–161. ISBN 978-0313347436.
  30. ^ Макникол, Дональд (1946). Покорение космоса радио . Книги Мюррея Хилла. С. 37–45.
  31. ^ Хонг, Sungook (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . MIT Press. С. 1–2. ISBN 978-0262082983.
  32. ^ a b c d e Саркар и др. (2006) History of Wireless , p. 349-358 , архив. Архивировано 17 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве.
  33. ^ a b c Флеминг, Джон Эмброуз (1910). Принципы электроволновой телеграфии и телефонии, 2-е изд . Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 420–428.
  34. ^ a b c d Стоун, Эллери В. (1919). Элементы радиотелеграфии . Д. Ван Ностранд Co. стр.  203 -208.
  35. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 18–21
  36. ^ a b c Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , стр. 107-113
  37. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 38-42
  38. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 57-60
  39. ^ Мавер, Уильям младший (август 1904). «Беспроводная телеграфия сегодня» . Американский ежемесячный обзор обзоров . 30 (2): 192 . Проверено 2 января 2016 года .
  40. Перейти ↑ Aitken, Hugh GJ (2014). Непрерывная волна: технология и американское радио, 1900-1932 гг . Princeton Univ. Нажмите. п. 190. ISBN 978-1400854608.
  41. Уортингтон, Джордж (18 января 1913 г.). «Метод лягушачьей ноги для обнаружения беспроводных волн» . Обзор электрики и западный электрик . 62 (3): 164 . Проверено 30 января 2018 года .
  42. Коллинз, Арчи Фредерик (22 февраля 1902 г.). «Влияние электрических волн на мозг человека» . Электрический мир и инженер . 39 (8): 335–338 . Проверено 26 января 2018 года .
  43. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 198-203
  44. ^ a b Филлипс, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 205-209
  45. ^ a b c d Marriott, Роберт Х. (17 сентября 1915 г.). "Развитие радио США" . Proc. Инст. Радиоинженеров . 5 (3): 184. DOI : 10,1109 / jrproc.1917.217311 . S2CID 51644366 . Проверено 19 января 2010 . 
  46. ^ Secor, H. Уинфилд (январь 1917). «Разработка радиодетекторов» . Электрический экспериментатор . 4 (9): 652–656 . Проверено 3 января 2016 года .
  47. ^ Макникол, Дональд (1946). Покорение космоса радио . Книги Мюррея Хилла. С. 121–123.
  48. ^ a b c d e f Стоун, Эллери (1919) Элементы радиотелеграфии , стр. 209-221
  49. ^ Флеминг, Джон Амброуз (1910) Принципы электроволновой телеграфии и телефонии , стр. 446-455
  50. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 85-108
  51. Перейти ↑ Stephenson, Parks (ноябрь 2001 г.). «Беспроводная установка Marconi в RMS Titanic» . Вестник старожила . 42 (4) . Проверено 22 мая 2016 года . скопировано на личном сайте Стефенсона marconigraph.com
  52. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 115-119
  53. ^ Флеминг, Джон Амброуз (1910) Принципы электроволновой телеграфии и телефонии , стр. 460-464
  54. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 65-81
  55. ^ a b c d e Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд. , п. 9–11
  56. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 157–162
  57. ^ Флеминг, Джон Амброуз (1910) Принципы электроволновой телеграфии и телефонии , стр. 476-483
  58. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 123-131
  59. ^ Флеминг, Джон Амброуз (1910) Принципы электроволновой телеграфии и телефонии , стр. 471-475
  60. ^ а б в г Хонг, Сунгук (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . MIT Press. С. 89–100. ISBN 978-0262082983.
  61. ^ a b Эйткен, Хью 2014 Syntony and Spark: Истоки радио, стр. 70-73
  62. Перейти ↑ Beauchamp, Ken (2001) History of Telegraph , p. 189–190
  63. ^ a b Кеннелли, Артур Э. (1906). Беспроводная телеграфия: элементарный трактат . Нью - Йорк: Моффат, Yard и Ко стр.  173 -183. селективная сигнализация.
  64. Aitken, Hugh 2014 Syntony and Spark: Истоки радио, стр. 31–48
  65. Джед З. Бухвальд, Научная достоверность и технические стандарты в 19 и начале 20 века в Германии и Великобритании, Springer Science & Business Media - 1996, стр. 158
  66. ^ Крукс, Уильям (1 февраля 1892 г.). «Некоторые возможности электричества» . Двухнедельный обзор . 51 : 174–176 . Проверено 19 августа 2015 года .
  67. ^ a b c Рокман, Ховард Б. (2004). Право интеллектуальной собственности для инженеров и ученых . Джон Вили и сыновья. С. 196–199. ISBN 978-0471697398.
  68. ^ Сесил Льюис Фортескью, Беспроводная телеграфия, Read Books Ltd - 2013, глава XIII
  69. ^ Хонг, Sungook (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion . MIT Press. п. 199. ISBN 978-0262082983.
  70. ^ Питер Роулендс, Оливер Лодж и Ливерпульское физическое общество, Liverpool University Press - 1990, стр.117
  71. Джед З. Бухвальд, Научная достоверность и технические стандарты в Германии и Великобритании 19 и начала 20 века, Springer Science & Business Media - 1996, страницы 158-159
  72. ^ a b c Эйткен, Хью GJ (2014). Синтония и Искра: Истоки радио . Princeton Univ. Нажмите. п. 255. ISBN 978-1400857883.
  73. ^ Томас Х. Ли, Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, Cambridge University Press - 2004, стр.
  74. ^ a b Макникол, Дональд (1946) Радио завоевание космоса , стр. 242–253
  75. ^ a b Маркс, Гарри Дж .; Ван Муффлинг, Адриан (1922). Радиоприемник . Нью-Йорк: Сыновья Дж. Патнэма. стр.  95 -103. свободная муфта вариометр вариопара.
  76. ^ a b c d e Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , p. 254–259
  77. ^ Терман, Фредерик Э. (1943). Справочник радиоинженера (PDF) . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 170.
  78. ^ а б в Хонг, Сунгук (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion. MIT Press. стр. 91-99
  79. ^ a b Ховард Б. Рокман, Закон об интеллектуальной собственности для инженеров и ученых, John Wiley & Sons - 2004, стр. 198
  80. ^ США патент № 649621 , 3/15/1900, и часть 645,576 , 3/20/1900 (поданной 2 сентября 1897) Marconi Wireless Telegraph Co. Америки против Соединенных Штатов. Соединенные Штаты против Маркони Уайрлес Телеграф Ко. Оф Америка. 320 США 1 (63 S.Ct. 1393, 87 L.Ed. 1731)
  81. ^ Патент США № 714756, Метод электрической сигнализации Джона Стоуна, подана 8 февраля 1900 г., предоставлена ​​2 декабря 1902 г.
  82. ^ Маркони Wireless Telegraph Co. Америки против Соединенных Штатов. Соединенные Штаты против Маркони Уайрлес Телеграф Ко. Оф Америка. 320 США 1 (63 S.Ct. 1393, 87 L.Ed. 1731)
  83. ^ Хонг, Sungook (2001). Беспроводная связь: от черного ящика Маркони до Audion. MIT Press. п. 48
  84. Сьюзан Дж. Дуглас, Слушание: Радио и американское воображение, U of Minnesota Press, стр. 50
  85. ^ a b Басалла, Джордж (1988). Эволюция технологий . Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 44. ISBN 978-0-521-29681-6.
  86. ^ Корбин, Альфред (2006). Третий элемент: краткая история электроники . АвторДом. С. 44–45. ISBN 978-1-4208-9084-6.
  87. ^ Армейское техническое руководство TM 11-665: CW и AM радиопередатчики и приемники . Департамент армии США. 1952. С. 167–169.
  88. ^ a b c Уильямс, Лайл Рассел (2006). Справочник по сборке нового радиоприемника . Лулу. С. 20–24. ISBN 978-1847285263.
  89. ^ Риордан, Майкл; Лилиан Ходдесон (1988). Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века . США: WW Norton & Company. С. 19–21. ISBN 978-0-393-31851-7.
  90. Перейти ↑ Beauchamp, Ken (2001). История телеграфии . Институт инженеров-электриков. п. 191. ISBN. 978-0852967928.
  91. ^ Бухер, Элмер Юстис (1917). Практическая беспроводная телеграфия . Нью-Йорк: Wireless Press. С.  306 .
  92. ^ Lescarboura, Austin C. (1922). Радио для всех . Нью - Йорк: Scientific American Publishing Co. стр.  93 -94.
  93. ^ a b c Лауэр, Анри; Браун, Гарри Л. (1920). Принципы радиотехники . Макгроу-Хилл. стр.  135 -142. тиккер гетеродин.
  94. Перейти ↑ Phillips, Vivian 1980 Early Radio Wave Detectors , p. 172–185
  95. ^ a b c d e Макникол, Дональд (1946). Покорение космоса радио . Нью-Йорк: Книги Мюррея Хилла. С. 133–136.
  96. ^ Патент США № 1050441, Реджинальд А. Фессенден, Электрические сигнальные устройства , подано 27 июля 1905 г .; пожалован 14 января 1913 г.
  97. ^ Хоган, Джон VL (апрель 1921 г.). "Гетеродинный приемник" . Электрический журнал . 18 (4): 116–119 . Проверено 28 января, 2016 .
  98. ^ Nahin, Paul J. (2001) Наука радио , стр. 91
  99. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 267–270
  100. ^ a b c Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , стр. 341-344
  101. ^ а б в г д Вюрцлер, Стив Дж. (2007). Электрические звуки: технологические изменения и рост корпоративных СМИ . Columbia Univ. Нажмите. С. 147–148. ISBN 978-0231510080.
  102. ^ a b c Небекер, Фредерик (2009). Рассвет электронной эры: электрические технологии в формировании современного мира, 1914-1945 гг . Джон Вили и сыновья. С. 159–160. ISBN 978-0470409749.
  103. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 336-340
  104. ^ Терман, Фредерик Э. (1943) Справочник радиоинженеров , стр. 656
  105. ^ Б с д е е г ч я J к л м Williams, Лайл Рассел (2006). Справочник по сборке нового радиоприемника . Лулу. С. 24–27. ISBN 978-1847285263.
  106. ^ a b c d e f g h i j Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд. , п. 15–18
  107. ^ а б в г Окамура, Сого (1994). История электронных ламп . IOS Press. С. 17–22. ISBN 978-9051991451.
  108. Де Форест, Ли (январь 1906 г.). "Audion; новый приемник беспроводной телеграфии" . Пер. AIEE . 25 : 735–763. DOI : 10,1109 / т-aiee.1906.4764762 . Проверено 7 января 2013 года .Ссылка представляет собой перепечатку статьи из Приложения к журналу Scientific American, № 1665, 30 ноября 1907 г., стр. 348-350, скопированной на сайте Томаса Х. Уайта на сайте « Ранняя история радио США ».
  109. ^ Терман, Фредерик Э. (1943). Справочник радиоинженера (PDF) . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 564–565.
  110. Армстронг, Эдвин (12 декабря 1914 г.). «Особенности работы Audion» . Электрический мир . 64 (24): 1149–1152. Bibcode : 1916NYASA..27..215A . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1916.tb55188.x . S2CID 85101768 . Проверено 14 мая 2017 года . 
  111. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 180
  112. ^ Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд. , п. 13
  113. ^ a b c Ленгмюр, Ирвинг (сентябрь 1915 г.). «Чистый электронный разряд и его применение в радиотелеграфии и телефонии» (PDF) . Труды ИРЭ . 3 (3): 261–293. DOI : 10,1109 / jrproc.1915.216680 . Проверено 12 января, 2016 .
  114. ^ a b Тайн, Джеральд FJ (декабрь 1943 г.). «Сага о вакуумной лампе, часть 9» (PDF) . Радио Новости . 30 (6): 30–31, 56, 58 . Проверено 17 июня, 2016 .
  115. ^ Армстронг, Эдвин Х. (сентябрь 1915 г.). «Некоторые последние разработки в ресивере Audion» (PDF) . Proc. IRE . 3 (9): 215–247. DOI : 10.1109 / JRPROC.1915.216677 . S2CID 2116636 . Проверено 29 августа 2012 года .  
  116. ^ Армстронг, Эдвин Х. (апрель 1921 г.). «Регенеративный контур» . Электрический журнал . 18 (4): 153–154 . Проверено 11 января 2016 года .
  117. ^ a b c d e f Армейское техническое руководство TM 11-665: CW и AM-радиопередатчики и приемники, 1952, стр. 187–190
  118. ^ a b c d Терман, Фредерик Э. (1943) Справочник радиоинженеров , стр. 574-575
  119. ^ a b c Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , стр. 260-262
  120. ^ a b Лэнгфорд-Смит, Ф. (1953). Справочник конструктора радиотронов, 4-е изд. (PDF) . Беспроводной пресс для RCA. С. 1223–1224.
  121. В начале 1920-х Армстронг, Дэвид Сарнофф, глава RCA, и другие пионеры радио свидетельствовали перед Конгрессом США о необходимости принятия законодательства против излучения регенеративных приемников. Крыло, Уиллис К. (октябрь 1924 г.). "Дело против излучающего приемника" (PDF) . Радиопередача . 5 (6): 478–482 . Проверено 16 января, 2016 .
  122. ^ a b Армейское техническое руководство TM 11-665: CW и AM-радиопередатчики и приемники, 1952, стр. 190–193
  123. ^ Терман, Фредерик Э. (1943). Справочник радиоинженера (PDF) . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 662–663.
  124. Перейти ↑ Williams, Lyle Russell (2006) The New Radio Receiver Building Handbook , p. 31–32
  125. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 279–282
  126. ^ Армия Техническое руководство ТМ 11-665: CW и AM радио передатчики и приемники, 1952, стр. 170–175
  127. ^ a b c d Макникол, Дональд (1946) Radio's Conquest of Space , p. 263-267
  128. ^ a b c Армейское техническое руководство TM 11-665: Радиопередатчики и приемники CW и AM, 1952, стр. 177–179
  129. ^ a b Терман, Фредерик Э. (1943). Справочник радиоинженера (PDF) . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 438–439.
  130. ^ Патент США № 1450080, Луи Алан Hazeltine, «Способ и устройство электрической цепи для нейтрализации емкости связи» ; подано 7 августа 1919 г .; предоставлено 27 марта 1923 г.
  131. ^ Hazeltine, Луис А. (март 1923). «Настроенное усиление радиочастоты с нейтрализацией емкостной связи» (PDF) . Proc. Радиоклуба Америки . 2 (8): 7–12 . Проверено 7 марта 2014 года . [ постоянная мертвая ссылка ]
  132. ^ Терман, Фредерик Э. (1943). Справочник радиоинженера (PDF) . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 468–469.
  133. ^ a b Граймс, Дэвид (май 1924 г.). "История рефлекса и радиочастоты" (PDF) . Радио в доме . 2 (12): 9–10 . Проверено 24 января 2016 года .
  134. ^ Патент США № 1405523, Мариус Латур Аудион или ламповое реле или усилительное устройство , подано 28 декабря 1917 г .; предоставлено 7 февраля 1922 г.
  135. ^ McNicol, Дональд (1946) Завоевание Radio о пространстве , с. 283–284
  136. ^ «Рефлексия сегодня: экономия эксплуатации с новыми трубками» (PDF) . Радио Мир . 23 (17): 3. 8 июля 1933 . Проверено 16 января, 2016 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  137. ^ a b c Лэнгфорд-Смит, Ф. (1953). Справочник конструктора радиотронов, 4-е изд. (PDF) . Беспроводной пресс для RCA. С. 1140–1141.
  138. ^ a b c Майкл Б. Шиффер (1991). Портативное радио в американской жизни . Университет Аризоны Press. С. 66–. ISBN 978-0-8165-1284-3.
  139. ^ Skrabec, Квентин Р., младший (2012). 100 самых значительных событий в американском бизнесе: энциклопедия . ABC-CLIO. С. 195–7. ISBN 978-0313398636.
  140. ^ Ким, Woonyun (2015). «Конструкция усилителя мощности CMOS для сотовых приложений: двухрежимный четырехдиапазонный усилитель EDGE / GSM в 0,18 мкм CMOS» . Ин Ван, Хуа; Сенгупта, Кошик (ред.). Генерация ВЧ и миллиметровых волн в кремнии . Академическая пресса . С. 89–90. ISBN 978-0-12-409522-9.
  141. Перейти ↑ O'Neill, A. (2008). «Асад Абиди получил признание за работу в области RF-CMOS». Информационный бюллетень IEEE Solid-State Circuits Society . 13 (1): 57–58. DOI : 10,1109 / N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 . 
  142. ^ «История радиоприемника» . Radio-Electronics.Com. Архивировано из оригинала на 2007-09-16 . Проверено 23 ноября 2007 .
  143. ^ Британак, Владимир; Рао, КР (2017). Банки фильтров с косинусной / синусоидальной модуляцией: общие свойства, быстрые алгоритмы и целочисленные приближения . Springer. п. 478. ISBN 9783319610801.
  144. ^ Пиццикато достигает совершеннолетия

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Приемники связи, третье издание, Ульрих Л. Роде, Джерри Уитакер, Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 2001, ISBN 0-07-136121-9 
  • Буга, Н .; Falko A .; Чистяков Н.И. (1990). Чистяков Н.И. (ред.). Теория радиоприемника . Перевод с русского Б. В. Кузнецова. Москва : Мир . ISBN 978-5-03-001321-3  Впервые опубликовано на русском языке как «Радиоприёмные устройства».